אנטי-פרומגנטיות

בחומרים שמראים אנטי-פֶרומגנטיות (Antiferromagnetism), הספינים של האלקטרונים מסתדרים בתבנית רגילה עם ספינים שכנים המצביעים בכיוונים מנוגדים. תכונה זו היא ביטוי נוסף של מגנטיות. 

באופן כללי, חומרים אנטי-פרומגנטיים מראים אנטי-פרומגנטיות בטמפרטורה נמוכה, והופכים ללא מסודרים מעל טמפרטורה מסוימת; טמפרטורת המעבר נקראת טמפרטורת ניל. מעל טמפרטורת ניל, החומר הוא פאראמגנטי טיפוסי.

ההתנהגות האנטי-פרומגנטית בטמפרטורה נמוכה גורמת בדרך כלל לתכונות דיאמגנטיות, אבל יכולה להראות לפעמים התנהגות פרימגנטית, שדומה מאוד לתכונות פיזיקאליות מדידות.

הסוספטיביליות המגנטית של חומר אנטי-פרומגנטי תעבור דרך נקודת מקסימום ככל שהטמפרטורה יורדת; באופן מנוגד, זו של פאראמגנט תגדל עם הנמכת הטמפרטורה.

לחומרים אנטי-פרומגנטיים יש "תסכול גאומטרי" (מצב, המוכר מהאנומליה של המים, שבו המבנה הגאומטרי לא מאפשר להגיע לרמת היסוד, כך שנשארת אנטרופיה מסוימת) נמוך, וזיווג שלילי בין שני מומנטים סמוכים.

חומרים אנטי-פרומגנטיים אינם נפוצים. דוגמה לחומר כזה היא מוליך העל הפרמיוני URu2Si2. רוב הדוגמאות מהיומיום כוללות מתכות כגון כרום, סגסוגות כגון ברזל מנגני (FeMn), ואוקסידים כגון ניקל אוקסידי (NiO). ישנן הרבה דוגמאות בקרב צברים מתכתיים בעלי גרעינים כבדים. מולקולות אורגניות יכולות גם כן להראות זיווג אנטי-פרומגנטי בנסיבות נדירות, כפי שנראה ברדיקלים חופשיים כגון 5-דהידרו-m-קסילילן.

אנטי-פרומגנטים יכולים גם להיצמד לחומרים פרומגנטיים דרך מנגנון הידוע כחילוף אניזוטרופיה, שבו השכבה הפרומגנטית תגדל בנוכחות הפרומגנט או תתחשל בשדה מגנטי ערוך, מה שיגרום למשטח האטומים של הפרומגנט להיערך עם משטח האטומים של האנטי-פרומגנט. דבר זה מספק את האפשרות "לכוון" את האוריינטציה של השכבה הפרומגנטית, שמספק את אחד מהשימושים העיקריים בשסתומים מסתובבים, שהם הבסיס של חיישנים מגנטיים כולל ראשים של כוננים קשיחים מודרניים.

ישנן גם דוגמאות של חומרים לא מסודרים (כגון זכוכית ברזל פוספט) שנהפכים לאנטי-פרומגנטיים מתחת לטמפרטורת ניל שלהם. הרשתות האטומיות הללו שאינן מסודרות "מפריעות" לאנטי-מקביליות של ספינים סמוכים, ובמילים אחרות זה בלתי אפשרי לבנות רשת במקום שבו ספין מוקף על ידי ספינים שכנים מנוגדים. ניתן רק לקבוע שההתאמה הממוצעת של ספינים שכנים היא אנטי-פרומגנטית. סוג זה של מגנטיות מכונה "ספרומגנטיות".

קישורים חיצוניים

 

מגנטיות
פיזיקה של חומר מעובה