Antiferromagnetismo

La conocida teoría de Heisenberg del ferromagnetismo en los metales de transición 3d, hierro, cobalto y níquel, se basa en la suposición de una integral de intercambio positiva entre iones vecinos, ya que el ferromagnetismo no es posible en los casos en que esta integral es negativa (`antiferromagnética ‘). La idea de que los restantes miembros no ferromagnéticos de la serie 3d (Sc, Ti, V, Cr, Mn) tienen, por tanto, integrales de intercambio negativas condujo a un estudio teórico de las propiedades de los sistemas antiferromagnéticos. Néel fue el primero en demostrar que un sistema de este tipo tiene una temperatura crítica, Tc, por debajo de la cual los momentos atómicos se disponen alternativamente en paralelo y antiparalelo. Por encima de Tc los momentos están desordenados, como en un ferromagnético por encima de su temperatura de Curie. La teoría fue ampliada posteriormente por Van Vleck y entonces se puso de manifiesto que el modelo antiferromagnético se ajustaba perfectamente a una serie de compuestos simples de los metales de transición (por ejemplo, CrSb, MnO, MnF2). Estos primeros avances, que se produjeron en los primeros años de la guerra, se describen en los apartados 1 y 2. Se presta especial atención a la teoría de Van Vleck, ya que constituye el punto de partida de muchos trabajos posteriores. En el § 3 se revisan los estudios experimentales posteriores de los compuestos antiferromagnéticos, prestando especial atención a los resultados obtenidos por los métodos de difracción de neutrones. También se describen en detalle las mediciones de la anisotropía magnética y de las ligeras distorsiones que se producen en muchas redes antiferromagnéticas al ordenarse, y se discute incidentalmente el significado teórico de las observaciones. Los intentos teóricos de mejorar la teoría de Van Vleck, tanto ampliando el modelo como utilizando estadísticas más precisas, se consideran en el § 4. Esta sección también incluye una discusión del mecanismo de superexchange, que explica la observación de que las interacciones más fuertes en, por ejemplo, el MnO son entre los iones de Mn más próximos y no entre los vecinos más cercanos como cabría esperar. La sección final (§ 5) contiene un breve estudio del estado actual de los propios metales de transición no ferromagnéticos; se muestra cómo los recientes estudios de difracción de neutrones de Shull y Wilkinson favorecen una descripción de electrones colectivos, en lugar del tipo de descripción que tiene éxito para los compuestos antiferromagnéticos. La forma de ampliar la actual teoría de los electrones colectivos para que pueda dar un ordenamiento antiferromagnético ha sido indicada recientemente por Slater. El informe concluye con una tabla que enumera los trabajos experimentales sobre el antiferromagnetismo por compuesto y por la propiedad estudiada. Esto debería ser útil, ya que a menudo es difícil rastrear el trabajo experimental sobre un compuesto particular de interés.