反強磁性
多くの反強磁性とフェリ磁性において、その相互作用の起源は超交換相互作用である。 反強磁性での超交換相互作用においても、格子状に整列する多数の磁気モーメントの向きによって磁気特性が説明される点では、強磁性と同様であるが、反強磁性体では1種類のイオンが半数ずつの副格子に分かれて、それらが互いにほぼ反対方向の磁気モーメントを持つ点で異なる。
酸化マンガンを例に説明する。2つの副格子に存在するマンガン・イオンをそれぞれ Mn(A)、Mn(B) と表現する。超交換相互作用は左右を Mn(A) と Mn(B) にはさまれた酸素イオン O の3つのイオン間で働く。Mn(A)の 3d軌道に「フントの規則」によって同じ方向を向いた5つの電子によるスピンが存在する。2つのマンガン・イオンにはさまれた酸素イオン O の 2p軌道の1つの電子が Mn(A)の 3d軌道にある電子の1つと化学結合するために、スピンの向きが互いに反対向きとなってエネルギーを最少にして安定となる必要がある。
Mn(A) と O が電子のスピンの向きを反対にして化学結合した反対側の Mn(B) も O の 2p軌道の電子と化学結合するために、それぞれの電子のスピンの向きを反対にするが、この時、O に残っている 2p軌道の電子の向きは最初にMn(A) と結合した 2p軌道の電子とは逆向きのため、Mn(B) は O をはさんで Mn(A) とは逆方向に結合することになる。
この二次摂動の結果としてMn(A) と Mn(B) の持つ5つの電子のスピンはほぼ反対方向を向き、互いに打ち消しあうことになる。これが反強磁性での超交換相互作用である。
スピントロニクス
強磁性体
フェリ磁性
モット絶縁体