反铁磁性 (2)
9页1、反铁磁性目 录1概念解析2反铁磁性3物质之磁矩1概念解析在原子自旋(磁矩)受交换作用而呈现有序排列的磁性材料中,如果相邻原子自旋间是受负的交换作用,自旋为反平行排列,则磁矩虽处于有序状态(称为序磁性 ),但总的净磁矩在不受外场作用时仍为零。这种磁有序状态称为反铁磁性。注:这种材料当加上磁场后其磁矩倾向于沿磁场方向排列,即材料显示出小的正磁化率。但该磁化率与温度相关,并在奈尔点有最大值。用主要磁现象为反铁磁性物质制成的材料,称为反铁磁材料。在反铁磁性物质内部,相邻价电子的自旋趋于相反方向。这种物质的净磁矩为零,不会产生磁场。这种物质比较不常见,大多数反铁磁性物质只存在于低温状况。假设温度超过奈耳温度,则通常会变为具有顺磁性。例如,铬、锰、轻镧系元素等等,都具有反铁磁性。2反铁磁性指由于电子自旋1反向平行排列。在同一子晶格中有自发磁化强度,电子磁矩是同向排列的;在不同子晶格中,电子磁矩反向排列。两个子晶格中自发磁化强度大小相同,方向相反,整个晶体磁化率接近于0。反铁磁性物质大都是金属化合物,如MnO。温度升高到一定时,反铁磁物质表现出顺磁性,转变温度称为反铁磁性物质的居里点或尼尔点。对尼尔
2、点存在的解释是:在极低温度下,由于相邻原子的自旋完全反向,其磁矩几乎完全抵消,故磁化率 几乎接近于0。当温度上升时,使自旋反向的作用减弱,增加。当温度升至尼尔点以上时,热扰动的影响较大,此时反铁磁体与顺磁体有相同的磁化行为。 反铁磁性物质置於磁场中,其邻近原子之磁矩相等而排列方向刚好相反,因此其磁化率为零。许多过渡元素之化合物都有这种反铁磁性。研究发现,纯金属-Mn、Cr等是属于反铁磁性。还有许多金属氧化物如MnO、Cr2O3CuO、NiO等也属于反铁磁性。3物质之磁矩物质之磁矩是由其内每一原子内之电子之自旋,及轨道运动所产生之磁矩和及原子间之交互作用之和。利用物质之磁矩对中子磁矩作用产生之绕射现象,可以测定物质内原子磁矩之分布方向和次序。利用中子绕射而测得之MnF和NiO二种反铁磁性物质之磁矩结构。在MnF反铁磁性物质中,Mn离子其3d轨道未饱和之电子受到磁场磁化之磁矩依面心立方晶格Fcc而分布,因在每一角落上离子之磁矩都是同一方向。而在其立方面上之离子磁矩都在同一相反方向。其向量和等于零,因而此种物质之磁化率,X等于零。物质在磁场中之取向效应受到热激动的抵抗,因而其磁化率随温度而变
3、。当温度等于某一温度尼尔温度(Neel Temperature)时,反铁磁物质的磁化率会稍微上升,当温度超过尼尔温度TN时,则反铁磁性物质之磁性近于顺磁性。物质状态固体液体气体/ 蒸气等离子体低能量 玻色-爱因斯坦凝聚 费米子凝聚态 量子霍尔效应 里德伯物质 奇异物质 超流体 超固体 高能量 简并态物质 夸克物质 夸克-胶子浆 超临界流体 其他 胶体 晶体 液晶 无定形体 弹性体 准晶体 柔粘性结晶 反铁磁性 弦状网液态 超玻璃 相变 沸腾 沸点 临界线 临界点 结晶 凝华 蒸发 闪蒸 凝固 点 熔化 熔点 复冰现象 饱和流体 升华 过冷 三相点 数量 熔化热 升华热 汽化热 潜热 潜内能 特鲁顿规则 挥发性 概念 双结点 压缩流体 冷却曲线 状态方程 莱顿弗罗斯特现象 姆潘巴现象 有序与无序 调幅分解 超导现象 过热蒸气 过热 热-电介质效应 电力通论 电 电荷 静电学 电子 离子 空穴 自由电荷 束缚电荷 空间电荷 载流子 电中性 线电荷密度 面电荷密度 体电荷密度 电场 电场强度 静电场 静电感应 均匀电场 交变电场 电通密度 电通量 力线 电位 电位差 等位线 等位面 地电位
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