Dielektrikų ir puslaidininkių magnetizmas
Skirtingai nuo metalų, dielektrikai ir puslaidininkiai paprastai neturi judančių elektronų. Todėl, magnetiniai momentai šiose medžiagose jie yra lokalizuoti kartu su elektronais joninėse būsenose. Tai yra pagrindinis skirtumas. metalų magnetizmas, aprašytą juostos teorija, dielektrikų ir puslaidininkių magnetizmu.
Remiantis juostų teorija, dielektrikai yra kristalai, turintys lyginį skaičių elektronų… Tai reiškia, kad dielektrikai gali tik atskleisti diamagnetinės savybės, tačiau tai nepaaiškina kai kurių daugelio tokio tipo medžiagų savybių.
Tiesą sakant, lokalizuotų elektronų paramagnetizmas, taip pat fero- ir antiferomagnetizmas (viena iš medžiagos magnetinių būsenų, kuriai būdinga tai, kad gretimų medžiagos dalelių magnetiniai momentai yra orientuoti vienas į kitą, taigi ir įmagnetinimas visas kūnas yra labai mažas) dielektrikų yra Kulono tarpusavio elektronų atstūmimo rezultatas (elektronų Uc Kulono sąveikos energija realiuose atomuose svyruoja nuo 1 iki 10 ar daugiau elektronų voltų).
Tarkime, kad izoliuotame atome atsirado papildomas elektronas, dėl kurio jo energija padidėjo reikšme e. Tai reiškia, kad kitas elektronas yra energijos lygyje Uc + e. Kristalo viduje šių dviejų elektronų energijos lygiai suskaidomi į juostas ir tol, kol egzistuoja juostos tarpas, kristalas yra arba puslaidininkis, arba dielektrikas.
Kartu dviejose zonose dažniausiai yra lyginis elektronų skaičius, tačiau gali susidaryti situacija, kai užpildyta tik apatinė zona, o elektronų skaičius joje yra nelyginis.
Toks dielektrikas vadinamas Mott-Hubbardo dielektrikas… Jei persidengimo integralai yra maži, tada dielektrikas pasireikš paramagnetizmu, kitaip bus ryškus antiferomagnetizmas.
Dielektrikai, tokie kaip CrBr3 arba EuO, pasižymi feromagnetizmu, pagrįstu supermainų sąveika. Daugumą feromagnetinių dielektrikų sudaro magnetiniai 3d jonai, atskirti nemagnetiniais jonais.
Esant tokiai situacijai, kai atstumas nuo tiesioginės 3d orbitalių tarpusavio sąveikos yra didelis, mainų sąveika vis dar įmanoma – perdengiant magnetinių jonų 3d orbitalių ir nemagnetinių anijonų p-orbitalių bangines funkcijas.
Dviejų tipų orbitos „susimaišo“, jų elektronai tampa bendri keliems jonams – tai supermainų sąveika. Ar toks dielektrikas yra feromagnetinis, ar antiferomagnetinis, lemia d-orbitalių tipas, jų elektronų skaičius, taip pat kampas, kuriuo magnetinių jonų pora matoma iš ten, kur yra nemagnetinis jonas.
Antisimetrinė mainų sąveika (vadinama Dzialoszinski-Moria sąveika) tarp dviejų ląstelių su sukimosi vektoriais S1 ir S2 turi nulinę energiją tik tuo atveju, jei atitinkamos ląstelės nėra magnetiškai lygiavertės.
Šio tipo sąveika pastebima kai kuriuose antiferomagnetuose silpno spontaniško įmagnetinimo pavidalu (silpno feromagnetizmo pavidalu), tai yra, įmagnetinimas yra tūkstantoji. su įprastinių feromagnetų įmagnetinimu… Tokių medžiagų pavyzdžiai: hematitas, mangano karbonatas, kobalto karbonatas.