Магнитная структура

атомная, периодическое пространственное расположение и ориентация атомных магнитных моментов в магнитоупорядоченном кристалле (ферро-, ферри- или антиферромагнетике). Атомную М. с. следует отличать от доменной магнитной структуры, определяемой характером и взаимным расположением доменов (См. Домены). Периодичность расположения атомных магнитных моментов в пространстве определяется кристаллической структурой вещества. За взаимную ориентацию моментов ответственно Обменное взаимодействие электрич. природы, за их общую ориентацию относительно кристаллографических осей — силы магнитной анизотропии. Более сложные (и слабые) типы магнитного взаимодействия могут усложнять атомную М. с. (см. Метамагнетик).

Различают два основных класса магнитных веществ, связанных с определённой атомной М. с.: вещества с ненулевым суммарным макроскопическим магнитным моментом М (М ¹ 0) и вещества с М = 0. Первому случаю соответствует ферромагнитная М. с. (рис. 1, а): магнитные моменты всех атомов выстраиваются вдоль одного направления (оси лёгкого намагничивания (См. Ось лёгкого намагничивания)), которое может быть различным у разных кристаллов. Второму случаю соответствует антиферромагнитная М. с. (рис. 1, б): у каждого магнитного момента в ближайшем окружении имеется компенсирующий момент, ориентированный строго антипараллельно. В зависимости от характера ближайшего окружения могут осуществляться различные антиферромагнитные М. с. (например, структуры, показанные на рис. 1, б, в и г). Антиферромагнитные М. с. могут иметь периоды большие, чем периоды атомной структуры, в целое число раз. Иногда осуществляются антиферромагнитные М. с. с ориентацией магнитных моментов вдоль двух или трёх осей и ещё более сложные — зонтичные, треугольные и другие (рис. 1, д, е).

Близки к антиферромагнитной М. с. ферримагнитные структуры с М ¹ 0. Они имеют место, когда антиферромагнитная М. с. образуется атомами или ионами с разными по величине магнитными моментами (рис. 1, ж).При этом значение М определяется величиной разности моментов двух магнитных подрешёток (систем одинаково ориентированных магнитных моментов). Другой случай осуществляется в слабых ферромагнетиках: наличие дополнительных сил межатомного воздействия приводит к неколлинеарности магнитных моментов и появлению суммарной ферромагнитной составляющей (рис. 1, з). См. Слабый ферромагнетизм.

Более сложный (дальнодействующий) характер межатомного взаимодействия в некоторых случаях приводит к установлению геликоидальных М. с. В последних магнитные моменты соседних атомов повёрнуты друг относительно друга так, что концы изображающих их векторов лежат на одной спиральной линии. В зависимости от величины проекции магнитных моментов на направление оси спирали различают несколько видов геликоидальных М. с. (рис. 2). Существенное отличие геликоидальных М. с. от остальных М. с. заключается в том, что в общем случае шаг спирали несоизмерим с соответствующим периодом кристаллической решётки и, кроме того, зависит от температуры.

Полная классификация М. с. основывается на теории магнитной симметрии (См. Симметрия), учитывающей не только расположение, но и ориентацию атомных магнитных моментов в кристалле. В число преобразований магнитной симметрии, кроме обычных поворотов вокруг осей симметрии, отражения в плоскостях симметрии и трансляций, дополнительно входит преобразование R, изменяющее направления магнитных моментов на противоположные. Введение преобразования R увеличивает число классов симметрии с 32 до 122, а число пространственных групп симметрии — с 230 до 1651. Вещества, обладающие М. с., описываются теми группами магнитной симметрии, в которые R входит в виде произведений с обычными элементами симметрии кристаллов (См. Симметрия кристаллов).

М. с. кристалла и его физические (в первую очередь магнитные) свойства тесно взаимосвязаны. Поэтому косвенные суждения о М. с. могут быть высказаны на основе данных об этих физических свойствах вещества. Прямые данные о М. с. кристаллов позволяет получить магнитная Нейтронография. Со времени первой работы в этой области (1949) нейтронографически установлена М. с. более тысячи различных металлов, сплавов и химических соединений. Для установления М. с. может быть использован также ядерный гамма-резонанс (Мёссбауэра эффект).

Лит.: Изюмов Ю. А., Озеров Р. П., Магнитная нейтронография. М., 1966: Вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1971: Копцик В. А., Шубниковские группы, М., 1966.

Р. П. Озеров.

Рис. 1. Типы магнитных структур: а — ферромагнитная, периоды атомной а и магнитной а_м элементарных ячеек совпадают; б, в и г — антиферромагнитные структуры, а_м в некоторых направлениях в два раза больше а; д — треугольная; е — зонтичная; ж — ферромагнитная; з — слабоферромагнитная, угол склонения на рисунке сильно увеличен.

Рис. 2. Примеры спиральных магнитных структур (λ — период спирали): слева — простая спираль с нулевым значением проекции магнитного момента на ось спирали; справа — ферромагнитная (коническая) спираль с постоянным значением проекции магнитного момента на ось спирали.

МАГНИТНАЯ СТРУКТУРА атомная - периодическое пространственное расположение и ориентация атомных магнитных моментов в магнитоупорядоченных монокристаллах (в ферро-, ферри- или антиферромагнетиках). Проявляется в существовании подрешеток магнитных.

магни́тная структу́ра

атомная, периодическое пространственное расположение и ориентация атомных магнитных моментов в магнитоупорядоченных монокристаллах (в ферро-, ферри- или антиферромагнетиках). Проявляется в существовании подрешёток магнитных.

* * *

МАГНИ́ТНАЯ СТРУКТУ́РА атомная, периодическое пространственное расположение и ориентация атомных магнитных моментов в магнитоупорядоченных монокристаллах (в ферро-, ферри- или антиферромагнетиках). Проявляется в существовании подрешеток магнитных(см. ПОДРЕШЕТКА МАГНИТНАЯ).

К коллинеарным магнитным структурам относятся ферромагнитная, антиферромагнитная и ферримагнитная структуры.

В ферромагнитной магнитной структуре все магнитные моменты атомов направлены параллельно один другому. В такой структуре спонтанная намагниченность I_S не равна 0 (см. магнитная элементарная ячейка(см. ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ЯЧЕЙКА МАГНИТНАЯ)). Примером кристаллов с подобным магнитным порядком могут служить такие ферромагнетики, как железо, никель, кобальт.

В анитиферромагнитной структуре соседние узлы решетки заняты атомами, имеющими равные, но противоположно направленные магнитные моменты. В такой структуре магнитные моменты атомов взаимно компенсируются и I_S = 0. Ось, вдоль которой располагаются антиферромагнитно упорядоченные магнитные моменты, называется осью антиферромагнетизма. Антиферромагнитные магнитные структуры могут иметь периоды большие, чем периоды атомной структуры, в целое число раз. Иногда осуществляются антиферромагнитные магнитные структуры с ориентацией магнитных моментов вдоль двух или трех осей и еще более сложные — зонтичные, треугольные и другие.

Антиферромагнитная структура характерна, например, для кристаллов оксидов переходных металлов MnO, NiO, CoO, FeO.

В ферримагнитной коллинеарной структуре соседние атомы также имеют антипараллельную ориентацию, но суммарный магнитный момент ячейки отличен от нуля. Такая структура будет обладать спонтанной намагниченностью, так как магнитные моменты ионов различных подрешеток оказываются нескомпенсированными. К ферримагнитным веществам принадлежат ферриты(см. ФЕРРИТЫ).

Существуют разнообразные типы неколлинеарных магнитных структур: слабоколлинеарная магнитная структура, характеризующаяся наличием небольшого результирующего магнитного момента; слабонеколлинеарная антиферромагнитная структура, которая не обладает результирующим моментом, сильноколлинеарная магнитная структура.

Особую группу составляют кристаллы, имеющие винтовое, или геликоидальное упорядочение. Магнитные структуры винтового характера обнаружены в некоторых ферритах с гексагональной структурой. Полная классификация магнитных структур основывается на теории магнитной симметрии, учитывающей не только расположение, но и ориентацию атомных магнитных моментов в кристалле.

магне́тна структу́ра

магне́тна структу́ра

атомная, периодич. пространств. расположение и ориентация атомных магп. моментов в магнитоупорядоченных монокристаллах (в ферро-, ферри- или антиферромагнетиках). Проявляется в существовании подрешёток магнитных.