Dielektrikute ja pooljuhtide magnetism
Erinevalt metallidest ei ole dielektrikutel ja pooljuhtidel tavaliselt liikuvaid elektrone. Seetõttu magnetmomendid neis ainetes paiknevad nad koos elektronidega ioonses olekus. See on peamine erinevus. metallide magnetism, mida kirjeldab ribateooria, dielektrikute ja pooljuhtide magnetism.
Ribateooria järgi on dielektrikud paarisarvu sisaldavad kristallid elektronid… See tähendab, et dielektrikud võivad ainult paljastada diamagnetilised omadused, mis aga ei selgita paljude seda tüüpi ainete mõningaid omadusi.
Tegelikult on lokaliseeritud elektronide paramagnetism, aga ka ferro- ja antiferromagnetism (üks aine magnetilistest olekutest, mida iseloomustab asjaolu, et aine naaberosakeste magnetmomendid on orienteeritud üksteise poole ja seetõttu ka magnetiseeritus). keha tervikuna on väga väike) dielektrikutest on elektronide Coulombi vastastikuse tõrjumise tulemus (elektronide Uc Coulombi interaktsioonienergia reaalsetes aatomites on vahemikus 1 kuni 10 või enam elektronvolti).
Oletame, et eraldatud aatomisse ilmus täiendav elektron, mis põhjustas selle energia suurenemise väärtuse e võrra. See tähendab, et järgmine elektron on energiatasemel Uc + e. Kristalli sees jagunevad nende kahe elektroni energiatasemed ribadeks ja seni, kuni ribade vahe eksisteerib, on kristall kas pooljuht või dielektrik.
Koos sisaldavad need kaks tsooni tavaliselt paarisarv elektrone, kuid võib tekkida olukord, kus täidetud on ainult alumine tsoon ja elektronide arv selles on paaritu.
Sellist dielektrikut nimetatakse Mott-Hubbardi dielektrik… Kui kattuvad integraalid on väikesed, ilmneb dielektrikul paramagnetism, vastasel juhul ilmneb antiferromagnetism.
Dielektrikutel, nagu CrBr3 või EuO, on supervahetuse interaktsioonil põhinev ferromagnetism. Enamik ferromagnetilisi dielektrikuid koosneb magnetilistest 3d-ioonidest, mis on eraldatud mittemagnetiliste ioonidega.
Olukorras, kus 3d-orbitaalide vahetu interaktsioon üksteisega on suur, on vahetusinteraktsioon siiski võimalik – magnetioonide 3d-orbitaalide ja mittemagnetiliste anioonide p-orbitaalide lainefunktsioonide kattumisega.
Kahte tüüpi orbitaalid "segunevad", nende elektronid muutuvad ühiseks mitmele ioonile - see on supervahetuse interaktsioon. Selle, kas selline dielektrik on ferromagnetiline või antiferromagnetiline, määrab d-orbitaalide tüüp, nende elektronide arv ja ka nurk, mille all on näha magnetioonide paari mittemagnetilise iooni asukohast.
Antisümmeetrilisel vahetusinteraktsioonil (nimetatakse Dzialoszinski-Moria interaktsiooniks) kahe spinvektoriga S1 ja S2 raku vahel on nullist erinev energia ainult siis, kui kõnealused rakud ei ole magnetiliselt ekvivalentsed.
Seda tüüpi interaktsiooni täheldatakse mõnes antiferromagnetis nõrga spontaanse magnetiseerimise kujul (nõrga ferromagnetismi kujul), see tähendab, et magnetiseeritus on tuhandik võrreldes tavaliste ferromagnetite magnetiseerimisega… Selliste ainete näited: hematiit, mangaankarbonaat, koobaltkarbonaat.