反対称交換相互作用
反対称交換相互作用の発見の端緒として、20世紀初頭に典型的には反強磁性を示すα-Fe2O3結晶が弱い強磁性を示すことが観測された。1958年、イーゴリ・ジャロシンスキーはランダウの2次相転移理論(英語版)に基いて反対称交換相互作用が相対論的スピン格子と磁気双極子相互作用に起因することの証拠を提示した。1960年、守谷亨はスピン軌道相互作用が反対称交換相互作用の微視的な機構であることをつきとめ、この現象を「異方性超交換相互作用の反対称部分」と呼んだ。1962年にベル研究所のD. TrevesとS. Alexanderがこの用語を単純化して反対称相互作用と呼んだ。ジャロシンスキーと守谷の貢献をたたえてジャロシンスキー・守谷相互作用とも呼ばれる。
物理学において、反対称交換相互作用(はんたいしょうこうかんそうごさよう、英: Antisymmetric exchange)、またはジャロシンスキー・守谷相互作用(英: Dzyaloshinskii–Moriya interaction, DMI)とは、磁気交換相互作用のうち、2つの隣接する磁気スピン S i {\displaystyle \mathbf {S} _{i}} および S j {\displaystyle \mathbf {S} _{j}} に起因する成分をいう 。定量的には、次のようなハミルトニアン中の項として書ける。
H i , j ( D M ) = D i j ⋅ ( S i × S j ) {\displaystyle H_{i,j}^{\rm {(DM)}}=\mathbf {D} _{ij}\cdot (\mathbf {S} _{i}\times \mathbf {S} _{j})}
磁気秩序のない系においてはスピン磁気モーメントは平行もしくは反平行方向に揃うことを好むが、磁気秩序を持つ系においては、スピン傾斜(英語版)が好まれ、反強磁性体における弱い強磁性体的ふるまいが生じる。反対称交換相互作用は磁気スキルミオンが生じる原因であり、磁性強誘電体(英語版)と呼ばれる種類の物質における磁気電気効果もこの相互作用により説明される。