Antyferromagnetyzm

Znana teoria Heisenberga ferromagnetyzmu w metalach przejściowych 3d: żelazie, kobalcie i niklu, opiera się na założeniu dodatniej całki wymiany między sąsiednimi jonami, ponieważ ferromagnetyzm nie jest możliwy w przypadkach, w których ta całka jest ujemna (`antyferromagnetyzm ’). Pomysł, że pozostałe nieferromagnetyczne członkowie serii 3d (Sc, Ti, V, Cr, Mn) mają zatem ujemne integralne wymiany doprowadził do teoretycznego badania właściwości układów antyferromagnetycznych. Néel jako pierwszy pokazał, że taki układ ma temperaturę krytyczną, Tc, poniżej której momenty atomowe są ułożone na przemian równolegle i antyrównolegle. Powyżej Tc momenty są nieuporządkowane, tak jak w ferromagnetyku powyżej temperatury Curie. Teoria ta została później rozszerzona przez Van Vlecka i okazało się, że model antyferromagnetyczny ściśle pasuje do wielu prostych związków metali przejściowych (np. CrSb, MnO, MnF2). Te wczesne osiągnięcia, które miały miejsce w pierwszych latach wojny, opisane są w §§ 1 i 2. Szczególną uwagę zwrócono na teorię Van Vlecka, ponieważ stanowi ona punkt wyjścia dla wielu późniejszych prac. W § 3 dokonano przeglądu późniejszych badań eksperymentalnych związków antyferromagnetycznych, zwracając szczególną uwagę na wyniki uzyskane metodami dyfrakcji neutronów. Opisano również szczegółowo pomiary anizotropii magnetycznej i nieznacznych zniekształceń, które występują w wielu siatkach antyferromagnetycznych podczas porządkowania, a teoretyczne znaczenie tych obserwacji jest omawiane mimochodem. Teoretyczne próby udoskonalenia teorii Van Vlecka, zarówno przez rozszerzenie modelu, jak i przez zastosowanie dokładniejszych statystyk, są rozważane w § 4. Rozdział ten zawiera również dyskusję mechanizmu superexchange, który wyjaśnia obserwację, że najsilniejsze oddziaływania w, na przykład, MnO występują pomiędzy najbliższymi sąsiednimi jonami Mn, a nie pomiędzy najbliższymi sąsiadami, jak można by się spodziewać. Ostatnia sekcja (§ 5) zawiera krótki przegląd obecnego stanu nieferromagnetycznych metali przejściowych; pokazane jest jak ostatnie badania dyfrakcji neutronowej Shull’a i Wilkinson’a faworyzują raczej kolektywny opis elektronowy, niż taki, który jest skuteczny dla związków antyferromagnetycznych. Sposób, aby rozszerzyć obecną teorię elektronów zbiorowych tak, że może dać antyferromagnetycznego uporządkowania został niedawno wskazany przez Slater. Raport kończy się tabelą zawierającą wykaz prac eksperymentalnych dotyczących antyferromagnetyzmu według związków i badanej właściwości. Powinno to być przydatne, ponieważ często trudno jest prześledzić pracę doświadczalną na konkretnym związku zainteresowania.

.