Antiferromágnesesség

A vas, a kobalt és a nikkel 3 dimenziós átmeneti fémek ferromágnesességének ismert Heisenberg-elmélete a szomszédos ionok közötti pozitív csereintegrál feltételezésén alapul, mivel a ferromágnesesség nem lehetséges olyan esetekben, amikor ez az integrál negatív (`antiferromágneses ‘). Az az elképzelés, hogy a 3d-sorozat fennmaradó nem ferromágneses tagjai (Sc, Ti, V, Cr, Mn) ezért negatív csereintegrállal rendelkeznek, az antiferromágneses rendszerek tulajdonságainak elméleti vizsgálatához vezetett. Néel volt az első, aki kimutatta, hogy egy ilyen rendszernek van egy Tc kritikus hőmérséklete, amely alatt az atomi nyomatékok felváltva párhuzamosan és antiparalell módon helyezkednek el. Tc felett a momentumok rendezetlenek, mint egy ferromágnesben a Curie-hőmérséklet felett. Az elméletet később Van Vleck kiterjesztette, és ekkor vált nyilvánvalóvá, hogy az antiferromágneses modell szorosan illeszkedik az átmeneti fémek számos egyszerű vegyületére (pl. CrSb, MnO, MnF2). Ezeket a korai fejlesztéseket, amelyek a háború első éveire történtek, az 1. és 2. §-ban ismertetjük. Különös figyelmet szentelünk Van Vleck elméletének, mivel ez képezi sok későbbi munka kiindulópontját. A 3. §-ban az antiferromágneses vegyületek későbbi kísérleti vizsgálatai kerülnek áttekintésre, különös tekintettel a neutrondiffrakciós módszerekkel kapott eredményekre. A mágneses anizotrópia és a rendezéskor sok antiferromágneses rácsban fellépő enyhe torzulások méréseit is részletesen ismertetjük, és mellékesen tárgyaljuk a megfigyelések elméleti jelentőségét. A Van Vleck-elmélet javítására irányuló elméleti kísérleteket, mind a modell kiterjesztésével, mind pontosabb statisztika alkalmazásával, a 4. §-ban vizsgáljuk. Ez a szakasz tartalmazza a szupercsere-mechanizmus tárgyalását is, amely magyarázatot ad arra a megfigyelésre, hogy például az MnO-ban a legerősebb kölcsönhatások a legközelebbi szomszédos Mn-ionok között vannak, és nem a legközelebbi szomszédok között, ahogyan azt várnánk. Az utolsó fejezet (5. §) rövid áttekintést tartalmaz maguknak a nem-ferromágneses átmeneti fémeknek a jelenlegi helyzetéről; bemutatásra kerül, hogy Shull és Wilkinson legújabb neutron diffrakciós vizsgálatai a kollektív elektronok leírását részesítik előnyben, nem pedig azt a fajta leírást, amely az antiferromágneses vegyületek esetében sikeres. A jelenlegi kollektív elektronelmélet kiterjesztésének módját, hogy az antiferromágneses rendeződést adhasson, nemrég Slater mutatta meg. A jelentés egy táblázattal zárul, amely az antiferromágnesességgel kapcsolatos kísérleti munkákat sorolja fel vegyületenként és a vizsgált tulajdonságok szerint. Ez hasznos lehet, mivel gyakran nehéz nyomon követni az adott vegyülettel kapcsolatos kísérleti munkákat.