Антиферомагнетик

Антиферомагне́тик — кристалічна речовина, яка виявляє явище антиферомагнетизму або в якій існує антиферомагнітний порядок. Кількість антиферомагнітних сполук наразі сягає кількох тисяч і постійно зростає. Найбільш відомими та вивченими є такі:

діелектрики із загальною хімічною формулою MX, де M=Mn, Fe, Co, Ni, X=O, F₂, CO₃ і SO₄, твердий O₂ нижче Т=24 К;
напівпровідники з тією самою формулою, де M=Eu, Mn, X=Se, Te, Lu₂O₄, Gd₂O₄;
метали — Mn, Cr, CrB₂, Ho, Er, Tm та ін.

Антиферомагнітне впорядкування спостерігається також у численних сплавах, органічних і неорганічних сполуках, багатоатомних молекулах тощо.

Характеристика

Антиферомагнітне впорядкування спінів у кристалічних сполуках — це сукупність декількох (у найпростішому випадку — двох) магнітних підґраток, що вставлені одна в одну. Причому в кожній із них магнітні моменти атомів паралельні, але спрямовані у протилежних напрямках, що й забезпечує точну компенсацію спінів. Відносні протилежні напрямки сусідніх спінів є енергетично вигідними, коли обмінна взаємодія між ними, що є просторово ізотропною, має певний позитивний знак (інакше виникає феромагнітне впорядкування).

Напрямок спінового розташування відносно кристалографічних осей диктується порівняно слабкими анізотропними взаємодіями (мають релятивістське походження) — діполь-діпольною чи спін-орбітальною, котрі уможливлюють розмаїття спінових структур: колініарних, неколінеарних, спіральних, модульованих тощо.

Магнітокристалічна анізотропія визначає також вибірні частоти поглинання цими речовинами електромагнітних хвиль — т. зв. явище антиферомагнітного резонансу. Перехід кристала з невпорядкованого в антиферомагнітний стан викликає низку явищ, які без останнього не спостерігаються. До них відносять:

п’єзомагнетизм;
магнітоелектричні та магнітооптичні ефекти;
появу нових ліній оптичного поглинання;
нестандартну поведінку в тих випадках, коли величина магнітної анізотропії антиферомагнетика виявляється сумірною з обмінною взаємодією і він може опинитися у стані з різними за величиною середніми значеннями спінів, який виникає у зовнішньому магнітному поля довільного напрямку.

Значення

Дані про антиферомагнетики поглибили розуміння фізики магнітних явищ, фізики магнітних фазових переходів, фізики низькорозмірних систем, фізики нелінійних явищ, а також деяких фундаментальних проблем.

Технічне застосування антиферомагнетиків тривалий час відставало від застосування феро- і ферімагнетиків, але в останні десятиліття розширилося. Адже вони не тільки становлять переважну більшість серед магнітовпорядкованих систем, а й мають специфічні властивості, котрі можуть застосовуватися у різних галузях: магнітодинаміці, магнітоакустиці, магнітогідродинаміці, гальваномагнітних явищах тощо.

Саме антиферомагнетики нині утворюють сімейство нових функціональних матеріалів, що використовуються в електричних мікросхемах, аби вони були спроможні працювати на терагерцових частотах, сприяючи мінітюаризації технічних пристроїв, елементів запису і зчитування інформації. Особливо актуально це в розвитку спінтроніки (сучасного напряму мікро- та наноноелектроніки), в якій керування різними процесами здійснюється не електричними, а магнітними полями, що суттєво заощаджує електроенергію.

Література

Hurd C. V. Verities of Magnetic Order in Solids // Contemporary Physics. 23, 1989. № 5. Р. 469–493.
Туров Е. А., Колчанов А. В., Меньшенин В. В. и др. Физические свойства антиферромагнетиков. Москва : Физматлит, 2001. 560 с.

Автор ВУЕ

Редакція ВУЕ

Покликання на цю статтю: Антиферомагнетик // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Антиферомагнетик (дата звернення: 11.10.2026).

Див. також

Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 29.04.2020