Antiferromagnetismo

La familiare teoria di Heisenberg del ferromagnetismo nei metalli di transizione 3d ferro, cobalto e nichel, si basa sul presupposto di un integrale di scambio positivo tra ioni vicini, poiché il ferromagnetismo non è possibile nei casi in cui questo integrale è negativo (`antiferromagnetico ‘). L’idea che i restanti membri non ferromagnetici della serie 3d (Sc, Ti, V, Cr, Mn) hanno quindi integrali di scambio negativi ha portato ad uno studio teorico delle proprietà dei sistemi antiferromagnetici. Néel fu il primo a mostrare che un tale sistema ha una temperatura critica, Tc, sotto la quale i momenti atomici sono disposti alternativamente paralleli e antiparalleli. Sopra Tc i momenti sono disordinati, come in un ferromagnetico sopra la sua temperatura di Curie. La teoria è stata poi estesa da Van Vleck e poi divenne evidente che il modello antiferromagnetico si adattava molto bene ad un certo numero di composti semplici dei metalli di transizione (ad esempio CrSb, MnO, MnF2). Questi primi sviluppi, che si era verificato dai primi anni della guerra, sono descritti in § § 1 e 2. Particolare attenzione è data alla teoria di Van Vleck, poiché questa costituisce un punto di partenza per molto lavoro successivo. In § 3 successivi studi sperimentali di composti antiferromagnetici sono rivisti, particolare attenzione è rivolta ai risultati ottenuti con i metodi di diffrazione di neutroni. Misure di anisotropia magnetica e delle lievi distorsioni che si verificano in molti reticoli antiferromagnetici su ordinazione, sono anche descritti in dettaglio, e il significato teorico delle osservazioni è discusso incidentalmente. I tentativi teorici di migliorare la teoria di Van Vleck, sia estendendo il modello che usando statistiche più accurate, sono considerati in § 4. Questa sezione include anche una discussione del meccanismo di superexchange, che spiega l’osservazione che le interazioni più forti, ad esempio, in MnO sono tra ioni Mn vicini e non tra vicini più prossimi come ci si potrebbe aspettare. La sezione finale (§ 5) contiene una breve rassegna dello stato attuale degli stessi metalli di transizione non ferromagnetici; viene mostrato come i recenti studi di diffrazione neutronica di Shull e Wilkinson favoriscano una descrizione collettiva degli elettroni, piuttosto che il tipo di descrizione che ha successo per i composti antiferromagnetici. Il modo di estendere l’attuale teoria degli elettroni collettivi in modo che possa dare l’ordinamento antiferromagnetico è stato recentemente indicato da Slater. La relazione si conclude con una tabella che elenca i documenti sperimentali su antiferromagnetismo dal composto e dalla proprietà studiata. Questo dovrebbe essere utile dal momento che è spesso difficile rintracciare il lavoro sperimentale su un particolare composto di interesse.