Косвенное обменное взаимодействие
Cтраница 2
 |
Вычисленная Бете. [16] |
В следующей главе будут рассмотрены более сложные случаи появления ферромагнетизма из-за так называемого косвенного обменного взаимодействия несоседних атомов. [17]
Описанный механизм является в то же время единстненвым чисто кинетическим эффектом, дающим вклад в косвенное обменное взаимодействие. [18]
Для соединений в состоянии магнитной упорядоченности едва ли не более важную роль в механизме обменного взаимодействия играет косвенное обменное взаимодействие. В случае диэлектриков и полупроводников, например, UO2 и UC13, это в первую очередь косвенный обмен катион-анион-катион, частично обусловливающий ко-валентный характер связи катион-анион. Для соединений металлического характера определенное значение имеет обменное взаимодействие через электроны проводимости. К сожалению, электрические свойства большинства соединений урана, для которых наблюдаются магнитные переходы, пока не изучен. [19]
Для всех четырех групп материалов - феррошпинелей, феррогранатов, гексаферри-тов и ортоферритов характерны неметаллический характер проводимости, косвенное обменное взаимодействие через ионы кислорода, ферримагнитный тип упорядочения и подре-шеточная магнитная структура. Поэтому все они относятся к классу ферримагнетиков. Магнитные свойства ферритов объясняются на основе модели Нееля и представления о магнитных подрешетках. [20]
В соответствии с новым представлением можно выделить четыре различных механизма или типа механизмов, которые принимают участие в косвенном обменном взаимодействии и которые мы последовательно обсудим. [21]
Предполагается, что связи типа 2 не вносят существенного вклада в Я8п вследствие того, что угол 90 неблагоприятен для косвенного обменного взаимодействия. [23]
Если предположить, что между оставшимся / - электроном аниона и й2 - электроном взаимодействие является аитиферромапшт-ным, то результирующее эффективное взаимодействие ( косвенное обменное взаимодействие) между ионами М и Мг будет антиферромагнитным или ферромагнитным в зависимости от того, занята орбита d t основной конфигурации А электроном ( если, например, d [ dx) или свободна. [24]
Для магнитных окислов описанный метод не совсем пригоден, так как в нем не учитываются ни эффекты кристаллического поля, пи специфические особенности косвенного обменного взаимодействия. Учет названных эффектов приводит к тому, что соответствующие выражения становятся весьма сложными, хотя их физическая сущность практически остается той же самой. [25]
Если тетраэдрическая подрешетка занята магнитными ионами, то взаимодействия А - В ионов Мп3, расположенных в позициях В, ослабляются искажением решетки, так как косвенные обменные взаимодействия через посредство а-связи могут осуществляться лишь с двумя из шести соседних анионов. Искажение ЯТ приводит к увеличению расстояния ионов кислорода от катионов, поэтому их орбиты очень мало перекрываются с - орбитами катионов и антиферромагнитное взаимодействие А - В ослабляется еще больше. [26]
Итак, во многих веществах появляется возможность непрямого обмена между удаленными магнитными ионами, когда почти нет перекрытия их волновых функций и связь осуществляется промежуточными агентами - в диэлектриках и полупроводниках это косвенное обменное взаимодействие через немагнитный ион-лиганд, находящийся между двумя магнитными ионами, а в металлических системах связь осуществляется электронами проводимости. Типичным примером является антиферромагнитное соединение МпО, упорядочение которого происходит за счет косвенного обмена, когда rf - электроны иона Мп связаны с электронами кислорода, а те в свою очередь взаимодействуют через обмен с rf - электронами второго иона марганца, как это показано на рис. 11.5. Если атом А имеет спин, то он может принять электрон со спином - из - состояния атома кислорода; если атом В имеет спин -, то он может забрать оставшийся электрон атома кислорода. [27]
В противоположность этому ферромагнетизм некоторых оксидных шпинелей с ионами Мп4 в позициях В, например, Cu [ Mgf / tMiis ] 04 и других соединений ( см. табл. 3.13), можно приписать 90 -ному косвенному обменному взаимодействию Мп4 - Оа - - Мп4 1, которое, согласно правилу Б, является ферромагнитным. Различное поведение ионов Мп4 и Сг3, обладающих одинаковой электронной конфигурацией ( 3d3), связано, вероятно, с большим перекрытием орбит катиона и аниона в случае иона Мп4, который из-за наличия у него большого электрического заряда сильно поляризует окружающие ионы кислорода и одновременно увеличивает примесь ковалеитной связи. Определенную роль при этом может играть также упорядочение в В-подрешетке, которое в этих шпинелях совпадает с упорядочением, наблюдающимся в феррите лития ( см. стр. [28]
Обменные взаимодействия носят межатомный характер, они бывают как прямыми, так и косвенными, осуществляющимися через промежуточные пеыагн. Косвенное обменное взаимодействие), и полностью определяются типом хим. связи в соединении. Именно поэтому наблюдаются корреляции между знаком, а также величиной параметра обмена, определяющими тип магн. [29]
В ферритах магнитоактивные ионы ( имеющие нескомпенсированные спины электронов, находящихся на внутренних оболочках) не могут непосредственно участвовать в обменном взаимодействии, так как они окружены ионами кислорода, не имеющими магнитного момента. Полагают, что в таких веществах осуществляется косвенное обменное взаимодействие через посредство ионов кислорода. [30]
Страницы: 1 2 3