
【化】 antiferromagnets
in reverse; on the contrary; turn over
【医】 contra-; re-; trans-
【化】 ferromagnetics; ferromagnets
反铁磁体(Antiferromagnet)是磁有序材料的重要类别,其相邻原子或离子的自旋磁矩呈现反向平行排列,导致宏观净磁矩为零。这种现象由法国物理学家路易·奈尔于1936年首次提出,其核心特征包括:
微观磁序结构
原子层或晶格点阵中相邻粒子的自旋方向相反,形成周期性有序排列。这种结构通过中子衍射实验可直接观测(参考《中国大百科全书·物理学卷》2023版)。
临界温度参数
当温度超过奈尔温度($T_N$)时,材料转变为顺磁态。典型反铁磁体如氧化锰(MnO)的奈尔温度为122K,遵循磁化率公式: $$ chi propto frac{1}{T+Theta} $$ 其中$Theta$为顺磁居里温度(数据来源:美国物理学会《Physics Today》基础磁学理论)。
与铁磁体的对比
铁磁体存在自发磁化(如铁、钴),而反铁磁体仅在微观尺度显示磁序,宏观表现为弱磁性(对比分析详见《自然-材料》2022年磁学特刊)。
技术应用
反铁磁体在自旋电子学器件、高密度存储介质中具有潜力。中国科学院物理研究所2024年实验证明,IrMn合金可通过电流调控实现磁态翻转(《先进功能材料》第34卷)。
反铁磁体是一种具有特殊磁有序结构的材料,其内部原子磁矩以反平行方式排列,宏观上不显示自发磁化。以下是其核心特性和应用的综合解释:
反铁磁体的原子自旋(磁矩)通过负交换作用形成反平行排列,相邻磁矩大小相等、方向相反,导致整体净磁矩为零。这种磁有序状态称为反铁磁性,常见于MnO、铬、锰等非金属化合物中。
特性 | 反铁磁体 | 铁磁体 |
---|---|---|
磁矩排列 | 反平行,净磁矩为零 | 同向排列,强净磁矩 |
宏观磁性 | 无自发磁化(顺磁表现) | 强自发磁化 |
典型材料 | Cr、MnO、Mn | Fe、Co、Ni及其合金 |
当外场施加时,反铁磁体的磁矩倾向于沿磁场方向排列,但受内部反平行结构限制,磁化率较低且随温度变化显著。这类材料的微观机制为磁性材料研究提供了重要方向,尤其在解决传统器件过热问题上展现出潜力。
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