Антиферромагнетик

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

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.

Свойства антиферромагнетиков

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

Антиферромагнетики среди элементов

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

Данные о наиболее известных антиферромагнетиках

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

Антиферромагнетики среди химических соединений

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

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) .

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.