Большая Советская энциклопедия (АН)

  Лит.: Закусов В. В., Фармакология, 2 изд., М., 1966.

  Г. А. Кочетов.

Антиферромагнетизм

Антиферромагнети'зм (от анти... и ферромагнетизм), одно из магнитных состояний вещества, отличающееся тем, что элементарные (атомные) магнитики соседних частиц вещества ориентированы навстречу друг другу (антипараллельно), и поэтому намагниченность тела в целом очень мала. Этим А. отличается от ферромагнетизма, при котором одинаковая ориентация элементарных магнитиков приводит к высокой намагниченности тела.

  До начала 30-х гг. 20 в. по магнитным свойствам все вещества делили на 3 группы: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. А. был открыт при изучении свойств парамагнетиков при низких температурах. Парамагнетики в магнитном поле намагничиваются так, что направление намагниченности совпадает с направлением поля. Намагниченность I пропорциональна напряжённости Н магнитного поля: I = cН. Коэффициент пропорциональности c — магнитная восприимчивость — у парамагнетиков весьма мал — от 10^-5 до 10^-6 единиц СГС. Для большинства парамагнетиков характерен определённый вид зависимости магнитной восприимчивости от температуры — она растет с понижением температуры обратно пропорционально температуре (Кюри закон, см. рис. 1, а). В конце 20-х и начале 30-х гг. были обнаружены соединения (окислы и хлориды марганца, железа, кобальта, никеля), обладающие совершенно иным видом температурной зависимости магнитной восприимчивости c(T). На кривых, характеризующих зависимость c от T у этих соединений, наблюдались максимумы (см. рис. 1, кривые бв и бг). Кроме того, ниже температуры максимума была обнаружена сильная зависимость c от ориентации кристалла в магнитном поле. Если поле направлено, например, вдоль главной кристаллографической оси, то значение c вдоль этого направления (его обозначают c_ïï) убывает, стремясь к 0 при Т ® 0 К. В направлениях, перпендикулярных этой оси, значение c (его обозначают c_^) остаётся постоянным (не зависит от температуры). На кривых, показывающих температурную зависимость удельной теплоёмкости этих веществ, при соответствующих температурах также были обнаружены острые максимумы. Эти экспериментальные факты указывали на какую-то перестройку внутренней структуры вещества при определенной температуре.

  В 1930-х гг. советский физик Л. Д. Ландау и французский физик Л. Неель объяснили указанные выше аномалии переходом парамагнетика в новое состояние, названное антиферромагнитным. Сущность этого перехода состоит в следующем. Парамагнетизм наблюдается в веществах, имеющих в своём составе атомы (ионы) с незаполненными внутренними электронными оболочками. Эти атомы (ионы) обладают атомным магнитным моментом, и их можно рассматривать как элементарные магнитики. При высоких температурах благодаря интенсивному тепловому движению направление этих магнитиков непрерывно беспорядочно меняется. Поэтому среднее по времени значение магнитного момента  каждого магнитного иона в отсутствие внешнего поля оказывается равным нулю. Ниже некоторой температуры, получившей название температуры Нееля T_n (ей соответствует максимум на кривой магнитной восприимчивости), силы взаимодействия между магнитными моментами соседних ионов оказываются сильнее, чем разупорядочивающее действие теплового движения. В результате средний магнитный момент каждого иона становится отличным от нуля и принимает определённое значение и направление, в веществе возникает магнитное упорядочение. При А. упорядочение отличается тем, что средние магнитные моменты всех (или большей части) ближайших соседей любого иона направлены навстречу его собственному магнитному моменту (при ферромагнетизме они все направлены в одну сторону). Другими словами, при А. одноимённые полюсы соседних элементарных магнитиков направлены взаимно противоположно. В каждом антиферромагнетике устанавливается определённый порядок чередования магнитных моментов (примеры которого см. на рис. 2). Порядок чередования магнитных моментов вместе с их направлением относительно кристаллографических осей определяет антиферромагнитную структуру вещества. Такую структуру можно представить себе как систему вставленных друг в друга пространственных решёток магнитных ионов (называются подрешётками), в узлах каждой из которых находятся параллельные друг другу магнитные моменты. При А. во все подрешётки входят магнитные ионы одинакового сорта. Поэтому суммарные магнитные моменты подрешёток строго компенсируются, и антиферромагнетик в целом в отсутствие внешнего поля не имеет результирующего магнитного момента. Под действием внешнего магнитного поля антиферромагнетики приобретают слабую намагниченность. Для магнитной восприимчивости антиферромагнетиков типичны значения 10^-4 — 10^-6 ед. СГС.