Антиферромагнетизм

Антиферромагнетизм, как и Ферромагнетизм, явление кооперативное и характеризуется наличием дальнего порядка в системе идентичных спонтанных магнитных моментов. В идеальном случае магнитные ионы занимают в решетке кристаллографически эквивалентные позиции. Обменное взаимодействие доминирует, но параметр этого взаимодействия имеет отрицательный знак ($ J < 0 $). Если момент иона ориентирован в заданном направлении, то момент соседнего иона направлен строго антипараллельно ему и в целом по решетке спонтанная намагниченность отсутствует.

Простой антиферромагнетик можно представить себе как совокупность двух взаимопроникающих идентичных ферромагнитных подрешёток, моменты которых расположены так, что спин иона одной из подрешеток антипараллелен спинам соседних ионов другой подрешетки (Рис. 1).

fig-antiferromag-1.jpg

Простой антиферромагнетизм может существовать только в кристаллической системе, так как разделить аморфное тело на две идентичные подрешетки невозможно.

Температурная зависимость восприимчивости $ \chi $ антиферромагнетика имеет специфический вид (Рис. 2).

fig-antiferromag-2.jpg

Выше некоторой температуры $ (T_N) $ (Температура Нееля), где энергия теплового движения моментов превосходит энергию обменного взаимодействия, вещество становится парамагнитным и его восприимчивость описывается законом Кюри-Вейсса. Ниже $ T_N $ в антиферромагнитной области восприимчивость с уменьшением температуры падает, так как увеличивается дальний порядок.
При абсолютном нуле в идеальном антиферромагнетике моменты подрешёток антипараллельны.