ضد فرومغناطیس چیست

آنتی فرومغناطیسی گروهی از مواد مغناطیسی با نظم مغناطیسی است که در آن ساختار از 2 زیرشبکه مغناطیسی ضد موازی و از نظر مقدار مساوی تشکیل شده است.

اصطلاح ” ضد فرومغناطیسی ” همچنین برای توصیف خواص مواد ضد فرومغناطیسی یا اشاره به پیوندهای اسپینی در مغناطیس که دارای اسپین های مخالف موازی با یکدیگر هستند استفاده می شود. نام ” ضد فرومغناطیس جبران ناقص ” نیز برای گروه دیگری از مواد مرتب شده مغناطیسی به نام فرومغناطیس استفاده می شود .

مکانیسم ضد فرومغناطیس

مواد ضد فرومغناطیسی به عنوان مواد مغناطیسی طبقه بندی می شوند. گاهی اوقات، مردم مواد ضد فرومغناطیسی را غیر مغناطیسی نیز می نامند، زیرا خاصیت مغناطیسی آنها نیز ضعیف است. خاصیت ضد فرومغناطیسی از برهمکنش تبادلی بین اسپین ها سرچشمه می گیرد. اگر اندرکنش تبادلی در مواد فرومغناطیسی یک برهمکنش تبادل مثبت باشد که باعث موازی شدن اسپین ها می شود، برهمکنش تبادلی در ضد فرومغناطیس یک برهمکنش تبادلی منفی است که اسپین ها را با هم ضد موازی می کند. برای بررسی واضح خواص این زیرشبکه‌ها، اغلب از روش پراش نوترونی ندارند برای بررسی استفاده می‌شود، زیرا نوترون‌ها بار ، اما دارای گشتاور مغناطیسی هستند که باعث پراکندگی روی زیرشبکه‌های مغناطیسی می‌شود.

ویژگی های اساسی

در صفر مطلق (0 کلوین )، اسپین های ماده ضد فرومغناطیسی به صورت ضد موازی با یکدیگر قرار می گیرند، بنابراین مغناطیس وجود دارد. افزایش دما منجر به اختلال نظم مغناطیسی ضد موازی می شود که مغناطش (و اجبار ، χ) مواد ضد فرومغناطیسی را افزایش می دهد. میدان مغناطیسی خارجی نیز مسئول شکستن نظم ضد موازی مواد است.

• دمای نیل ( _TN ، به نام فیزیکدان فرانسوی لویی نیل ): مقدار مشخصی از مواد ضد فرومغناطیسی (درست مانند دمای کوری در فرومغناطیس ها ) دمایی است که در آن مرتبه ضد فرومغناطیسی شکسته می شود و ماده پارامغناطیس می شود . در زیر دمای نیل، ماده ضد فرومغناطیسی می شود. اگر وابستگی ضریب مغناطیسی (القایی مغناطیسی χ) را به دمای ماده ضد فرومغناطیسی اندازه گیری کنیم، در دمای نیل یک حداکثر یا به عبارت دیگر یک انتقال فاز در دمای نیل وجود خواهد داشت . برخی از مواد ضد فرومغناطیسی معمولی:
  • Crôm – Cr , T _N = 310 K
  • FeO – TN ₌ 198K
  • MnO – T _N = 122 K
  • NiO – T _N = 523 K
  • CoO – T _N = 291 K

کاربردهای مواد ضد فرومغناطیسی

• مواد ضد فرومغناطیسی در کاربردهای مغناطیسی اغلب به تنهایی استفاده نمی شوند، اما اغلب به عنوان اصلاح کننده استفاده می شوند، برای مثال جداکننده کروم در فیلم های چند لایه Fe/Cr با اثرات مغناطیسی مقاومتی عظیم . بزرگترین کاربرد آنتی فرومغناطیس در دریچه های اسپین مغناطیسی مقاومتی عظیم (valse-spin) است که در خوانندگان هارد دیسک یافت می شود .
• پیوند ضد فرومغناطیسی: در ساختارهای لایه نازک چندلایه با لایه‌های فرومغناطیسی که توسط لایه‌های غیر مغناطیسی یا ضد فرومغناطیسی پراکنده شده‌اند استفاده می‌شود که باعث می‌شود گشتاور مغناطیسی بین لایه‌های فرومغناطیسی ضد موازی با یکدیگر باشد که معمولاً در فیلم‌های مغناطیسی مقاومتی استفاده می‌شود .