
【化】 antiferromagnetism
in reverse; on the contrary; turn over
【醫】 contra-; re-; trans-
【電】 ferromagnetic
phenomenon; appearance
【化】 phenomenon
【醫】 phenomenon
【經】 phenomenon
反鐵磁現象(antiferromagnetic phenomenon)是固體物理學中描述特定磁性材料内部原子磁矩有序排列的物理效應。其核心特征為相鄰原子的自旋磁矩呈現反平行排列,形成相互抵消的淨磁化強度,宏觀上表現為材料在無外磁場時不顯示自發磁性。
該現象由法國物理學家路易·奈爾(Louis Néel)于1936年首次理論預測,其标志性參數為奈爾溫度(Néel temperature)。當材料溫度低于奈爾溫度時,材料内部形成反鐵磁序;高于該溫度則轉變為順磁性狀态。典型反鐵磁材料包括α-Fe₂O₃(赤鐵礦)、MnF₄和部分稀土合金等。
從微觀機制分析,反鐵磁性源于相鄰原子間的超交換作用(superexchange interaction),其相互作用能可表述為: $$ H = J sum_{langle i,j rangle} mathbf{S}_i cdot mathbf{S}_j $$ 其中$J$為交換積分常數(負值表示反鐵磁耦合),$mathbf{S}_i$和$mathbf{S}_j$分别代表晶格中相鄰原子的自旋角動量算符。
現代應用中,反鐵磁材料在自旋電子學器件、高密度存儲介質和量子計算領域展現出獨特優勢。例如,基于反鐵磁體的自旋閥結構可實現皮秒級磁矩翻轉速度,較傳統鐵磁材料提升三個數量級。國際純粹與應用物理學聯合會(IUPAP)将反鐵磁性列為凝聚态物質分類标準的基本磁序類型之一。
反鐵磁現象是材料中磁矩呈現有序排列但宏觀淨磁矩為零的磁性狀态,其核心特征和機制如下:
反鐵磁性是磁矩有序排列的一種形式,表現為相鄰原子或離子的磁矩反向平行排列,導緻宏觀上淨磁矩相互抵消。這種排列由原子間的負交換作用驅動,形成兩個磁性子晶格,每個子晶格内部磁矩同向,而不同子晶格之間磁矩方向相反。
反鐵磁性與鐵磁性、順磁性的區别在于磁矩排列方式:鐵磁性為同向平行排列(強磁性),順磁性為無序排列(弱磁性),而反鐵磁性為反向有序排列(宏觀無磁性)。
更多細節可參考相關研究文獻或權威材料科學資料。
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