антиферромагнетик

антиферромагне́тик

вещество, обладающее антиферромагнитной упорядоченностью магнитных моментов атомов при температуре ниже Нееля точки. К антиферромагнетикам принадлежат твердый кислород (α-модификация, существующая при Т<24 К), хром, ряд редкоземельных элементов и около 1000 соединений металлов (типичные: NiF₂, CoCl₂, FeO, MnCO₃, CuSO₄).

* * *

АНТИФЕРРОМАГНЕТИК

АНТИФЕРРОМАГНЕ́ТИК, вещество, в котором спонтанно устанавливается антипараллельная ориентация элементарных магнитных моментов атомов или ионов (см. Антиферромагнетизм (см. АНТИФЕРРОМАГНЕТИЗМ)).
Для антиферромагнетиков характерны небольшие значения магнитной восприимчивости, сильно зависящие от температуры. При нагревании антиферромагнетик испытывает фазовый переход в парамагнитное состояние при температуре Т_N — так называемой точке Нееля (см. НЕЕЛЯ ТОЧКА). В интервале температур ниже точки Нееля в большинстве случаев вещество остается антиферромагнетиком.
Первыми соединениями, в которых был обнаружен антиферромагнетизм, были слоистые хлориды Fe, Co и Ni. На зависимость теплоемкости этих веществ от температуры был обнаружен максимум, характерный для фазового перехода второго рода (см. ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ ВТОРОГО РОДА) — магнитного фазового перехода
Антиферромагнетиками являются хром, марганец, ряд редкоземельных элементов (Ce, Nd, Sm, Nm и др.). Известно более тысячи соединений, обладающих антиферромагнитными свойствами. Простейшие химические соединения на основе металлов переходной группы типа оксидов (см. ОКСИДЫ), галогенидов (см. ГАЛОГЕНИДЫ), сульфидов (см. СУЛЬФИДЫ), фторидов (см. ФТОРИДЫ), сульфатов (см. СУЛЬФАТЫ), карбонатов (см. КАРБОНАТЫ) и т.п. также являются типичными антиферромагнетиками.
Типичными представителями кристаллов с простой антиферромагнитной структурой являются оксиды переходных металлов. В качестве примера структуры антиферромагнетика обычно приводят магнитную структуру оксида марганца, кристаллизующегося в решетке NaCl (см. Структурные типы кристаллов (см. СТРУКТУРНЫЕ ТИПЫ КРИСТАЛЛОВ)). Магнитоактивные ионы марганца в этой структуре образуют две кубические подрешетки с противоположно направленными магнитными моментами, вставленные друг в друга. В структуре антиферромагнетика суммарная намагниченность кристалла отсутствует, так как магнитные моменты атомов взаимно компенсируются. Макроскопический суммарный момент единицы объема I_S магнитной элементарной ячейки (см. ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ЯЧЕЙКА МАГНИТНАЯ) такой структуры равен нулю. К антиферромагнетикам принадлежит твердый кислород (a-модификация, существующая при Т < 24 К).
Антиферромагнетизм обнаружен в некоторых полупроводниках (халькогениды Mn, Cr, Eu и Gd). Интересные свойства проявляют антиферромагнитные редкоземельные ферриты-гранаты, в которых ионы железа замещены алюминием и галлием (Dy₃Al₅O₁₂ и Dy₃Ga₅O₁₂). В них наблюдаются трансформации антиферромагнитной структуры при действии магнитного поля. Эти соединения представляют интерес в качестве магнитных хладоагентов для получения низких температур методом магнитного охлаждения в магнитных холодильных машинах.
В основном антиферромагнетики пока еще не находят практического применения. Однако изучение физических свойств антиферромагнетиков играет большую роль в современном развитии физики магнитных явлений и особенно теории фазовых переходов и исследований свойств одно- и двухмерных магнитных структур.