Antiferromagnetismus
Hämatit ist Antiferromagnetisch
Der Antiferromagnetismus (von altgriechisch αντί .mw-parser-output .Latn{font-family:"Akzidenz Grotesk","Arial","Avant Garde Gothic","Calibri","Futura","Geneva","Gill Sans","Helvetica","Lucida Grande","Lucida Sans Unicode","Lucida Grande","Stone Sans","Tahoma","Trebuchet","Univers","Verdana"}anti, deutsch ‚gegen‘; lateinisch ferrum ‚Eisen‘; altgriechisch μαγνῆτις magnetis (lithos), deutsch ‚Stein aus Magnesien‘) ist eine Variante der magnetischen Ordnung innerhalb von Materialien, in denen Atome mit magnetischen Momenten vorhanden sind. Er liegt dann vor, wenn die jeweils benachbarten Elementarmagnete dem Betrag nach das gleiche magnetische Moment tragen, deren Ausrichtung aber zueinander entgegengesetzt (antiparallel) ist. Antiferromagnetisch geordnete Materialien weisen aufgrund der antiparallelen Orientierung der Elementarmagnete kein externes permanentes magnetisches Moment auf. Wie auch bei Ferromagneten bilden sich in Antiferromagneten weisssche Bezirke, innerhalb derer die magnetischen Momente die gleiche Raumlage haben. Das Phänomen wurde u. a. von Louis Néel eingehend untersucht.
Magnetische Orientierungen ungeordneter antiferromagnetischer Kristallite
Inhaltsverzeichnis
1 Überblick
2 Präzisierung
3 Materialien
4 Siehe auch
5 Fachliteratur
6 Einzelnachweise
7 Weblinks
Überblick |
Bei diesem Effekt sind die magnetischen Momente oder Spins der Atome mit einem konstanten, von Null verschiedenen Drehwinkel zueinander ausgerichtet und kompensieren sich exakt über den gesamten Kristall. Im einfachsten Fall ist dieser Drehwinkel 180°, so dass die Spins benachbarter Atome antiparallel zueinander stehen.
Beim bekannteren Ferromagnetismus sind die Spins dagegen parallel zueinander ausgerichtet, wodurch eine makroskopische Magnetisierung aufgebaut wird, während beim Antiferromagnetismus ohne ein angelegtes Magnetfeld die resultierende Magnetisierung Null ist. Beide Ordnungen sind nur bei hinreichend tiefen Temperaturen stabil. Beim Antiferromagnetismus zeigt die Permeabilität ein Maximum bei der Phasenübergangstemperatur, der Néel-Temperatur (benannt nach Louis Néel). Oberhalb der Néel-Temperatur, in der magnetisch ungeordneten Phase mit weitgehend beliebig orientierten Spins, ist das Verhalten des Materials paramagnetisch, und die Permeabilität nimmt mit steigender Temperatur ab.
Die antiferromagnetische Struktur lässt sich, genau wie andere magnetische Konfigurationen, insbesondere mit Hilfe einer Austauschwechselwirkung erklären. Abhängig von ihrem Vorzeichen kann man beispielsweise im Rahmen eines Ising-Modells mit Kopplungen, die sich auf Nachbarspins beschränken, leicht ferro- bzw. antiferromagnetische Anordnungen der magnetischen Momente beschreiben. Längerreichweitige oder konkurrierende Wechselwirkungen können zu komplizierteren magnetischen Strukturen führen (z. B. zu Spiralstrukturen).
Präzisierung |
Der oben beschriebene Néel-Zustand (mit alternierenden Spinrichtungen ↑,↓,↑,↓,…{displaystyle uparrow ,downarrow ,uparrow ,downarrow ,dots }
Materialien |
Antiferromagnetismus tritt bei vielen Übergangsmetallen und insbesondere deren Oxiden auf.
Folgende Werkstoffe bzw. Mineralien sind z. B. antiferromagnetisch:
- Eisenverbindungen/Eisenerze
Wüstit[1]
Goethit[1]
Hämatit (Fe2O3)[1]
Orthoferrit
- Lanthan-Orthoferrit
- Dysprosium-Orthoferrit
Troilit (FeS)[1]
Ulvöspinell (Fe2TiO4)- FeMn
- Nickelverbindungen
Nickel(II)-oxid (NiO)[1]
Nickeldisulfid (NiS2)- Mangan-Nickel-Legierung (MnNi)[2]
- Elemente
Berkelium (Bk)
Mangan (Mn)[3]
Chrom (Cr)[3]
Mangan(II)-oxid (MnO),[3][4] Manganosit[1]
Cobalt(II)-oxid,[5] (Cobaltoxit)[1]
- Molybdän(III)-iodid
Einige wenige organische Verbindungen sind auch antiferromagnetisch, z. B. 5-Dehydro-m-xylylene.[6][7]
Siehe auch |
- Magnetische Ordnung
- Ferromagnetismus
- Spindichtewelle
- Ferrimagnetismus
- ANNNI-Modell
- Spin-Glas
Fachliteratur |
- Horst Stöcker: Taschenbuch der Physik. 4. Auflage, Verlag Harry Deutsch, Frankfurt am Main 2000, ISBN 3-8171-1628-4
- Hans Fischer: Werkstoffe in der Elektrotechnik. 2. Auflage, Carl Hanser Verlag, München Wien, 1982 ISBN 3-446-13553-7
- Daniel Mattis: The theory of magnetism, zwei Bände, Berlin, Springer-Verlag, 1985 und 1988; ISBN 3540-10611-1 (es gibt auch eine ältere deutschsprachige Fassung)
Einzelnachweise |
↑ abcdefg http://www.geodz.com/deu/d/Antiferromagnetismus
↑ S. Murphy, S.f. Ceballos, G. Mariotto, N. Berdunov, K. Jordan: Atomic scale spin-dependent STM on magnetite using antiferromagnetic STM tips. In: Microscopy Research and Technique. Band 66, Nr. 2-3, 1. Februar 2005, ISSN 1097-0029, S. 85–92, doi:10.1002/jemt.20148.
↑ abc Archivlink (Memento des Originals vom 27. März 2016 im Internet Archive)
Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.chemie.uni-mainz.de
↑ https://elearning.physik.uni-frankfurt.de/data/FB13-PhysikOnline/lm_data/lm_324/daten/kap_25/node155.htm@1@2Vorlage:Toter Link/elearning.physik.uni-frankfurt.de (Seite nicht mehr abrufbar, Suche in Webarchiven) Info: Der Link wurde automatisch als defekt markiert. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.
↑ P. S. Silinsky, M. S. Seehra: „Principal magnetic susceptibilities and uniaxial stress experiments in CoO“, in: Phys. Rev. B, 1981, 24, S. 419–423; doi:10.1103/PhysRevB.24.419
↑ https://www.chem.purdue.edu/wenthold/research.html
↑ J. A. Vergés, G. Chiappe, E. Louis, L. Pastor-Abia, E. SanFabián: Magnetic molecules created by hydrogenation of polycyclic aromatic hydrocarbons. In: Physical Review B. 79, 2009, doi:10.1103/PhysRevB.79.094403. arxiv:0807.4908.
Weblinks |
- Erklärung zu Antiferromagnetismus und Ferrimagnetismus
- http://www.spektrum.de/lexikon/physik/antiferromagnetismus/609
