www.wikidata.de-de.nina.az

Antiferromagnetismus Der von altgriechisch αντί anti deutsch gegen lateinisch ferrum Eisen altgriechisch μαγνῆτις magnet

Antiferromagnetismus

Der Antiferromagnetismus (von altgriechisch αντί 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, ihre 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.

Hämatit ist antiferromagnetisch
Magnetische Orientierungen ungeordneter antiferromagnetischer Kristallite

Überblick Bearbeiten

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 Bearbeiten

Der oben beschriebene Néel-Zustand (mit alternierenden Spinrichtungen ) ist genau genommen nicht der Grundzustand des Systems, sondern nur eine quasi-klassische Näherung dafür, die sich besonders gut zur Beschreibung der Anregungszustände, der sog. Spinwellen, eignet, während der genaue quantenmechanische Grundzustand, außer in speziellen Fällen, unbekannt ist, auf jeden Fall auch in den erwähnten Spezialfällen extrem kompliziert (z. B. Bethe-Ansatz). Dagegen ist im ferromagnetischen Fall der klassische Grundzustand (z. B. alle Spins nach oben ) auch im quantenmechanischen Formalismus exakt, und die Beschreibung der Anregungszustände (Spinwellen) entspricht im Falle des Ferromagnetismus fast völlig dem klassischen Bild präzedierender Vektoren.

Materialien Bearbeiten

Antiferromagnetismus tritt bei vielen Übergangsmetallen und insbesondere deren Oxiden auf.

Folgende Werkstoffe bzw. Mineralien sind z. B. antiferromagnetisch:

Einige organische Verbindungen sind auch antiferromagnetisch, z. B.

Siehe auch Bearbeiten

Fachliteratur Bearbeiten

  • 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 3-540-10611-1 (es gibt auch eine ältere deutschsprachige Fassung)

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. ↑ http://www.geodz.com/deu/d/Antiferromagnetismus
  2. 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.
  3. ↑ (Memento vom 27. März 2016 im Internet Archive)
  4. 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
  5. (Memento vom 31. Oktober 2015 im Internet Archive)
  6. 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 Bearbeiten

wikipedia, wiki, deutsches, deutschland, buch, bücher, bibliothek artikel lesen, herunterladen kostenlos kostenloser herunterladen, MP3, Video, MP4, 3GP, JPG, JPEG, GIF, PNG, Bild, Musik, Lied, Film, Buch, Spiel, Spiele
Veröffentlichungsdatum:
Der Antiferromagnetismus von altgriechisch anti anti deutsch gegen lateinisch ferrum Eisen altgriechisch magnῆtis 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 ihre 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 Phanomen wurde u a von Louis Neel eingehend untersucht Hamatit ist antiferromagnetischMagnetische Orientierungen ungeordneter antiferromagnetischer Kristallite Inhaltsverzeichnis 1 Uberblick 2 Prazisierung 3 Materialien 4 Siehe auch 5 Fachliteratur 6 Einzelnachweise 7 WeblinksUberblick BearbeitenBei diesem Effekt sind die magnetischen Momente oder Spins der Atome mit einem konstanten von Null verschiedenen Drehwinkel zueinander ausgerichtet und kompensieren sich exakt uber 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 wahrend beim Antiferromagnetismus ohne ein angelegtes Magnetfeld die resultierende Magnetisierung Null ist Beide Ordnungen sind nur bei hinreichend tiefen Temperaturen stabil Beim Antiferromagnetismus zeigt die Permeabilitat ein Maximum bei der Phasenubergangstemperatur der Neel Temperatur benannt nach Louis Neel Oberhalb der Neel Temperatur in der magnetisch ungeordneten Phase mit weitgehend beliebig orientierten Spins ist das Verhalten des Materials paramagnetisch und die Permeabilitat nimmt mit steigender Temperatur ab Die antiferromagnetische Struktur lasst sich genau wie andere magnetische Konfigurationen insbesondere mit Hilfe einer Austauschwechselwirkung erklaren Abhangig von ihrem Vorzeichen kann man beispielsweise im Rahmen eines Ising Modells mit Kopplungen die sich auf Nachbarspins beschranken leicht ferro bzw antiferromagnetische Anordnungen der magnetischen Momente beschreiben Langerreichweitige oder konkurrierende Wechselwirkungen konnen zu komplizierteren magnetischen Strukturen fuhren z B zu Spiralstrukturen Prazisierung BearbeitenDer oben beschriebene Neel Zustand mit alternierenden Spinrichtungen displaystyle uparrow downarrow uparrow downarrow dots nbsp ist genau genommen nicht der Grundzustand des Systems sondern nur eine quasi klassische Naherung dafur die sich besonders gut zur Beschreibung der Anregungszustande der sog Spinwellen eignet wahrend der genaue quantenmechanische Grundzustand ausser in speziellen Fallen unbekannt ist auf jeden Fall auch in den erwahnten Spezialfallen extrem kompliziert z B Bethe Ansatz Dagegen ist im ferromagnetischen Fall der klassische Grundzustand z B alle Spins nach oben displaystyle uparrow uparrow uparrow uparrow nbsp auch im quantenmechanischen Formalismus exakt und die Beschreibung der Anregungszustande Spinwellen entspricht im Falle des Ferromagnetismus fast vollig dem klassischen Bild prazedierender Vektoren Materialien BearbeitenAntiferromagnetismus tritt bei vielen Ubergangsmetallen und insbesondere deren Oxiden auf Folgende Werkstoffe bzw Mineralien sind z B antiferromagnetisch Eisenverbindungen Eisenerze Wustit 1 Goethit 1 Hamatit Fe2O3 1 Orthoferrit Lanthan Orthoferrit Dysprosium Orthoferrit Troilit FeS 1 Ulvospinell 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 Manganosit 1 Cobalt II oxid 4 Cobaltoxit 1 Molybdan III iodidEinige organische Verbindungen sind auch antiferromagnetisch z B 5 Dehydro m xylylen 5 6 ManganocenSiehe auch BearbeitenSpindichtewelle Ferrimagnetismus ANNNI Modell Spin GlasFachliteratur BearbeitenHorst Stocker 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 Munchen Wien 1982 ISBN 3 446 13553 7 Daniel Mattis The theory of magnetism zwei Bande Berlin Springer Verlag 1985 und 1988 ISBN 3 540 10611 1 es gibt auch eine altere deutschsprachige Fassung Einzelnachweise Bearbeiten a b c d e f g 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 a b c Anorganische Chemie II Memento vom 27 Marz 2016 im Internet Archive 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 Archivierte Kopie Memento vom 31 Oktober 2015 im Internet Archive J A Verges G Chiappe E Louis L Pastor Abia E SanFabian 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 BearbeitenErklarung zu Antiferromagnetismus und Ferrimagnetismus http www spektrum de lexikon physik antiferromagnetismus 609 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Antiferromagnetismus amp oldid 238434422