
【化】 metamagnetic compounds
become; change
【医】 meta-; pecilo-; poecil-; poikilo-
magnetism
【化】 chemical compound
变磁性化合物(metamagnetic compounds)是指在外加磁场作用下发生磁化强度突变的特殊磁性材料。这类化合物通常表现为低磁场时呈现弱磁性或反铁磁性态,当磁场强度达到临界值(称为"变磁场")时,会突然转变为强铁磁性态。该现象源于材料内部竞争性磁相互作用的平衡被打破,导致自旋排列发生集体重定向[美国物理学会《物理评论》期刊]。
从微观结构看,这类化合物多具有层状或链状晶体结构,例如典型的变磁材料FeCl₂采用六方密堆积结构,其磁性离子通过超交换作用形成反铁磁基态[英国皇家化学会《化学通讯》]。过渡金属配合物如[Mn₄]簇合物也表现出显著变磁效应,其磁化转变与分子间相互作用密切相关[德国《应用化学》]。
当前研究热点集中在稀土-过渡金属异质结材料,如DyFe₂/Al₂O₃体系,这类材料在2-5特斯拉磁场范围内展现陡峭的磁化曲线,适用于高灵敏度磁传感器[中国科学院物理研究所]。理论模型常用Ising模型结合平均场近似进行描述:
$$ H = -Jsum_{langle i,jrangle} S_i^z S_j^z - hsum_i S_i^z $$
其中J为交换积分,h为外磁场强度,该模型能较好解释一级磁相变特征[《自然·材料》综述]。
变磁性化合物是指在外界条件(如磁场或温度)变化时,其磁性发生显著转变的化合物。以下从定义、机制和典型示例三方面详细解释:
定义与现象
变磁性是磁性材料在特定条件下(如强磁场或温度变化)从一种磁有序状态(如反铁磁性)突然转变为另一种状态(如铁磁性)的现象。例如,FeCl₂在低温(4.2K)和强磁场(>11.6 kOe)下,其反铁磁结构中的自旋会突然反转,转变为铁磁性。
作用机制
变磁性源于材料内部原子自旋排列的突变。以FeCl₂为例,其原本存在A、B两类亚点阵的自旋反向排列(反铁磁性),当外加强磁场时,B点阵的自旋方向会翻转至与磁场一致,导致整体呈现铁磁性。这种转变与单纯的磁轴偏转不同,而是自旋方向的彻底反转。
典型化合物与材料
这类化合物在磁存储、传感器等领域有潜在应用,其磁响应的灵敏性为新型功能材料设计提供了研究方向。
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