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Ferri et antiferromagnétisme
Le ferrimagnétisme et l’antiferromagnétisme sont deux propriétés magnétiques des matériaux. Contrairement aux matériaux antiferromagnétiques, les matériaux ferrimagnétiques sont fortement attirés par un champ magnétique. Le paramagnétisme, le ferromagnétisme et le diamagnétisme sont d'autres propriétés magnétiques de la matière.
En particulier, les trois dernières propriétés sont bien connues, mais tous les matériaux ne peuvent pas être entièrement caractérisés. Il y a donc des substances qui doivent être divisées en antiferromagnétisme et ferrimagnétisme. Les deux propriétés peuvent être décrites en superposant deux sous-réseaux ferromagnétiques polarisés l'un contre l'autre. Par exemple, l'oxyde de manganèse a deux spins d'électrons adjacents. Ces aimants élémentaires sont alignés antiparallèles, formant deux niveaux de spins, eux-mêmes parallèles. C'est un exemple typique d'antiferromagnétisme. Dans un tel matériau, les deux sous-réseaux ferromagnétiques et leurs propriétés magnétiques s’annulent.
Dans le ferrimagnétisme, l’un de ces sous-réseaux ou sa propriété magnétique est plus puissant que celui de l’autre sous-réseau. De plus, il n'est pas obligatoire que les différents sous-réseaux suivent un alignement anti-parallèle. Pour bien comprendre le sens et le mode d'action de l'antiferromagnétisme et du ferrimagnétisme, il est préférable de connaître les fondements du ferromagnétisme, la propriété magnétique la plus connue:
FerromagnétismeCet alignement est stabilisé par l’interaction d’échange des spins des électrons alignés en parallèle dans un matériau ferromagnétique. En conséquence, un matériau ferromagnétique peut être magnétisé. Lorsque le ferromagnétique est complètement magnétisé, tous les spins d'électrons dans la matière sont alignés en parallèle. Un degré d'aimantation plus élevé ne peut pas être atteint.
Dans une substance antiferromagnétique, cependant, il existe également un tel degré d'aimantation maximum, mais dans le sous-réseau dans chaque cas. Cela signifie que les spins atomiques ne s'alignent que partiellement avec le champ magnétique externe - tous les autres spins s'alignent exactement dans le sens opposé. Ceci peut être comparé aux soi-disant districts de Weiß, qui apparaissent dans une aimantation incomplète et en particulier dans la démagnétisation d'un matériau ferromagnétique. Bien que les spins d'électrons dans un district de Weiss soient alignés parallèlement, il n'y a pas d'alignement parallèle entre les différents districts. Dans un matériau antiferromagnétique, les districts se chevauchent pour former les sous-réseaux susmentionnés. L'antiferromagnétique compense les moments magnétiques de tous les sous-réseaux. Le ferrimagnétisme l'emporte à son tour sur tout le moment magnétique d'une orientation ou d'un sous-réseau donné.
Il en résulte l’effet suivant: un antiferromagnétique n’amplifie pas un champ magnétique, un ferrimagnet peut à son tour amplifier un champ magnétique - il se comporte fondamentalement comme un ferromagnet faible.
Pour les matériaux ferromagnétiques, il existe une température de Curie spécifique à la substance, qui indique à partir de quelle température un matériau ferromagnétique devient un matériau paramagnétique. La raison en est que, lorsque la température de Curie est dépassée, l'orientation des spins est détruite par le mouvement thermique des atomes individuels. Pour la susceptibilité magnétique X d’une substance, la constante de Curie C s’applique;
Il existe quelque chose de similaire pour les antiferromagnétiques, mais pas avec la température de Curie ou la constante de Curie, mais avec la température dite de Neel ou la constante de Neel N:
