Антиферромагнетик

Антиферромагнетик — вещество, в котором установился антиферромагнитный порядок магнитных моментов атомов или ионов. В антиферромагнетиках спиновые магнитные моменты электронов самопроизвольно ориентированы антипараллельно друг другу. Такая ориентация охватывает попарно соседние атомы. В результате антиферромагнетики обладают очень малой магнитной восприимчивостью и ведут себя как слабые парамагнетики.

Антиферромагнетик — магнитные моменты вещества направлены противоположно и равны по силе.

Свойства антиферромагнетиков

Обычно вещество становится антиферромагнетиком ниже определённой температуры ${\displaystyle T_{N}}$, так называемой точки Нееля и остаётся антиферромагнетиком вплоть до ${\displaystyle T_{K}}$.

Антиферромагнетики среди элементов

Среди элементов антиферромагнетиками являются твёрдый кислород^[англ.] (${\displaystyle \alpha }$-модификация) при ${\displaystyle T_{N}<24\,{\text{K}}}$, марганец ${\displaystyle (\alpha }$-модификация с ${\displaystyle T_{N}=100\,{\text{K}})}$, хром ${\displaystyle (T_{N}=310\,{\text{K}})}$, а также ряд редкоземельных металлов. Хрому свойственна геликоидальная магнитная атомная структура. Сложными магнитными структурами обладают также тяжёлые редкоземельные металлы. В температурной области между ${\displaystyle T_{N}}$ и ${\displaystyle T_{1}}$ ${\displaystyle (0<T_{1}<T_{N})}$ они антиферромагнитны, а ниже ${\displaystyle T_{1}}$ становятся ферромагнетиками. Данные о наиболее известных антиферромагнетиках — редкоземельных элементах — приведены в таблице ниже.

Элемент	T1, K	TN, K
Dy	85	179
Ho	20	133
Er	20	85
Tm	22	60
Tb	219	230

Данные о наиболее известных антиферромагнетиках

Антиферромагнетики среди химических соединений

Число известных химических соединений, которые становятся антиферромагнетиками при определённых температурах, приближается к тысяче. Ряд наиболее простых антиферромагнетиков и их температуры ${\displaystyle T_{N}}$ приведены в таблице ниже. Большая часть антиферромагнетиков обладает значениями ${\displaystyle T_{N}}$, лежащими существенно ниже комнатной температуры. Для всех гидратированных солей ${\displaystyle T_{N}}$ не превышает ${\displaystyle 10\,{\text{K}}}$, например ${\displaystyle T_{N}=4,31\,{\text{K}}}$ у водного хлорида меди ${\displaystyle {\text{CuCl}}_{2}\cdot 2{\text{H}}_{2}{\text{O}}}$.

Ряд наиболее простых антиферромагнетиков

Соединение TN, K MnSO4 12 FeSO4 21 CoSO4 12 NiSO4 37 MnCO3 32,5 FeCO3 35 CoCO3 38 NiCO3 25

Соединение TN, K MnO 120 FeO 190 CoO 290 NiO 650 MnF2 72 FeF2 79 CoF2 37,7 NiF2 73,2

Возможное использование

• С использованием атомов антиферромагнетика при низких температурах возможно создание ячеек памяти, содержащих всего 12 атомов (для сравнения, в современных жёстких дисках для хранения 1 бита информации необходимо около 1 млн. атомов) ^[1][2].

Примечания

1. Ученые IBM создали элемент магнитной памяти из 12 атомов Архивировано 4 марта 2016 года.
2. IBM News room - 2012-01-12 IBM Research Determines Atomic Limits of Magnetic Memory - United States  (неопр.). Дата обращения: 17 января 2012. Архивировано 19 января 2012 года.

Литература

• Вонсовский С. В. Магнетизм. — М.: Наука, 1971. — 1032 с.
• Хёрд. К. М. Многообразие видов магнитного упорядочения в твёрдых телах

• Тябликов С. В. Методы квантовой теории магнетизма. — 2-е изд. — М., 1975.

• Савельев И. В. Т. 2: Электричество. Колебания и волны. Волновая оптика. — М.: Наука.