2.1.4.Ферримагнетизм

Ферримагнетизм, магнитное состояние вещества, при котором элементарныемагнитные моменты, ионов, входящих в состав вещества (ферримагнетика), образуют две или большее число подсистем – магнитных подрешёток. Каждая из подрешёток содержит ионы одного сорта с одинаково ориентированными магнитными моментами. Магнитные моменты ионов разных подрешёток направлены навстречу друг другу или, в более общем случае, образуют сложную пространственную конфигурацию (например, треугольную). Часто число ионов в одной подрешётке в кратное число раз больше, чем в другой. Простейшая модель ферримагнитной упорядоченности показана на рис. 1. Самопроизвольная намагниченность J вещества в ферримагнитном состоянии равна векторной сумме намагниченностей всех подрешёток. Ф. можно рассматривать как наиболее общий случай магнитного упорядоченного состояния. С этой точки зренияферромагнетизместь частный случай Ф., когда в веществе имеется только одна подрешётка.

Антиферромагнетизместь частный случай Ф., когда все под решётки состоят из одинаковых магнитных ионов иJ= 0. Термин «ферримагнетизм» был введён Л.Неелем(1948) и происходит от словаферрит – названия большого класса окислов переходных элементов, в которых это явление было впервые обнаружено.

Необходимым условием существования Ф. является наличие в веществе положительных ионов (катионов) элементов с незаполненной (d-илиf-) электронной оболочкой, обладающих собственным магнитным моментом. Между ионами различных подрешёток должно существовать отрицательноеобменное взаимодействие, стремящееся установить их магнитные моменты антипараллельно. Как правило, это взаимодействие является косвенным обменным взаимодействием, т. е. осуществляется путём обмена электронами через промежуточный немагнитныйанион

Возникающая ферримагнитная упорядоченность моментов описывается определённой магнитной структурой,т. е. разбиением кристалла на магнитные подрешётки, величиной и направлением векторов их намагниченностей. Магнитная структура может быть определена методами дифракции нейтронов . Образование той или иной магнитной структуры зависит от кристаллической структуры вещества и соотношения величин обменных взаимодействий между различными магнитными ионами. Обменное взаимодействие определяет только взаимную ориентацию намагниченностей подрешёток друг относительно друга. Другой их параметр – ориентация относительно осей кристалла – определяется энергиеймагнитной анизотропии,которая на несколько порядков меньше обменной энергии.

3. Ферромагнетизм.

Ферромагнетизм, одно из магнитных состояний кристаллических, как правило, веществ, характеризуемое параллельной ориентациеймагнитных моментоватомных носителей магнетизма. Параллельная ориентация магнитных моментов (рис. 1) устанавливается при температурахТниже критическойи обусловлена положительным значением энергии межэлектронногообменного взаимодействия.Ферромагнитная упорядоченность магнитных моментов в кристаллах (атомнаямагнитная структура – коллинеарная или неколлинеарная) непосредственно наблюдается и исследуется методами магнитнойнейтронографии.Вещества, в которых установился ферромагнитный порядок атомных магнитных моментов, называютферромагнетиками. Магнитная восприимчивость (ферромагнетиков положительна (> 0) и достигает значений 10⁴–10⁵гс/э,ихнамагниченность J(или индукцияВ = Н + 4J) растет с увеличением напряжённости магнитного поляНнелинейно (рис. 2) и в полях 1–100эдостигает предельного значенияJs – магнитного насыщения.

Рис. 1 Рис. 2