МАГНИТНАЯ СТРУКТУРА АТОМНАЯ

МАГНИТНАЯ СТРУКТУРА АТОМНАЯ

       

периодич. пространств. расположение магнитоактивных ионов и упорядоченная ориентация их магнитных моментов в кристалле (ферро-, ферри- или антиферромагнетике). М. с. а. следует отличать от доменной, определяемой характером и взаимным расположением доменов. Периодичность расположения ат. магн. моментов в пр-ве определяется кристаллич. структурой в-ва. За взаимную ориентацию моментов ответственно обменное взаимодействие электростатич. природы, за их общую ориентацию относительно кристаллографич. осей — силы магнитной анизотропии. Более сложные (и слабые) типы магн. вз-ствия могут усложнять М. с. а. (см. МЕТАМАГНЕТИК).

Различают два осн. класса магн. в-в, связанных с определённой М. с. а.: в-ва с ненулевым суммарным макроскопич. магн. моментом (М?0) и в-ва с M=0. Первому случаю соответствует ферромагнитная М. с. а. (рис. 1, а): магн. моменты всех атомов выстраиваются вдоль одного направления (оси лёгкого намагничивания), к-рое может быть различным у разных кристаллов. Второму случаю соответствует антиферромагнитная М. с. а. (рис. 1,6): у каждого магн. момента в ближайшем окружении имеется компенсирующий момент, ориентированный строго антипараллельно. В зависимости от хар-ра ближайшего окружения могут осуществляться разл. антиферромагн. М. с. а. (рис. 1, б, в и г), к-рые могут иметь периоды большие, чем периоды ат. структуры, в целое число раз. Иногда осуществляются антиферромагн. М. с. а. с ориентацией магн. моментов вдоль двух или трёх осей и ещё более сложные -— зонтичные, треугольные и др. (рис. 1, д, е).

Близки к антпферромагн. М. с. а. ферримагн. структуры с М?0. Они имеют место, когда антиферромагн. М. с. а. образуется атомами или ионами с разными по величине магн. моментами (рис. 1, ж). При этом значение М определяется величиной разности моментов двух или более подрешёток магнитных (систем одинаково ориентированных магн. моментов). Другой случай осуществляется в слабых ферромагнетиках: наличие дополнит. сил межатомного вз-ствия приводит к неколлинеарностн магн. моментов и появлению суммарной ферромагн. составляющей (рис. 1. з, (см. СЛАБЫЙ ФЕРРОМАГНЕТИЗМ)).

Рис. 1. Типы магн. структур: а — ферромагнитная, периоды атомной а и магнитной элем. ячеек совпадают; б, в и г — антиферромагн. структуры, период магн. структуры aМ в нек-рых направлениях в-ва раза больше a; д — треугольная; е — зонтичная; ж — ферримагнитная; з — слабосферромагнитная; угол склонения на рисунке сильно увеличен.

Более сложный (дальнодействующий) хар-р межатомного вз-ствия в нек-рых случаях приводит к установлению геликоидальных М. с. а. В последних магн. моменты соседних атомов повёрнуты друг относительно друга так, что концы изображающих их векторов лежат на одной спиральной линии. В зависимости от величины проекции магн. моментов на направление оси спирали различают неск. видов геликоидальных М. с. а. (рис. 2). Существенное отличие их от остальных М. с. а. заключается в том, что в общем случае шаг спирали несоизмерим с соответствующим периодом кристаллич. решётки и, кроме того, зависит от темп-ры.

Рис. 2. Примеры спиральных магн. структур (l — период спирали): а — простая спираль с нулевым значением проекции магн. момента на ось спирали; б — ферромагнитная (коническая) спираль с пост. значением проекции магн. момента на ось спирали.

Полная классификация М. с. а. основывается на теории магнитной симметрии, учитывающей не только расположение, но и ориентацию ат. магн. моментов в кристалле. В число преобразований магн. симметрии, кроме обычных поворотов вокруг осей симметрии, отражения в плоскостях симметрии и трансляций, дополнительно входит преобразование R, изменяющее направления магн. моментов на противоположные. В-ва, обладающие М. с. а., описываются группами магн. симметрии, в к-рые R входит в виде произведений с обычными преобразованиями симметрии кристаллов.

М. с. а. кристалла и его физические (в первую очередь магнитные) св-ва тесно взаимосвязаны. Поэтому косвенные суждения о М. с. а. могут быть высказаны на основе данных об этих физ. свойствах в-ва. Прямые данные о М. с. а. кристаллов позволяет получить магн. нейтронография.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.