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Antiferromagnetismus |
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Spezialfall des Ferromagnetismus. Durch eine negative Austauschwechselwirkung zwischen den gleichartigen magnetischen Elementardipolen werden diese paarweise antiparallel zueinander angeordnet. Es gibt daher kein resultierendes magnetisches Moment pro Volumeneinheit, die Sättigungsmagnetisierung ist also gleich Null. Oberhalb der Néel-Temperatur TN verschwindet diese Ordnung und die Substanz geht in einen paramagnetischen Zustand ohne geregelte Anordnung der magnetischen Elementardipole über. Die Temperaturabhängigkeit der magnetischen Suszeptibilität χ eines Antiferromagnetikums wird für T > TN durch das Curie-Weiss-Gesetz beschrieben:
χ = C/(T(Θa). C ist die materialspezifische Curie-Konstante, Θa die asymptotische Curie-Temperatur. Die Suszeptibilität χ erreicht bei T = TN ein Maximum (Hopkinson-Maximum). Bei Raumtemperatur ist die magnetische Suszeptibilität χ der Antiferromagnetika mit Werten im Bereich 10 bis 100·10-8 m3/kg etwa gleich gross wie die der stark paramagnetischen Minerale. Paramagnetische Stoffe (Paramagnetismus) und Antiferromagnetika (Antiferromagnetismus) unterscheiden sich aber durch die andere Temperaturabhängigkeit χ (T) bei T > TN. Durch eine Abweichung von der exakten Antiparallelstellung der magnetischen Momente (verkanteter Antiferromagnetismus, spin canting) kann ein unkompensiertes magnetisches Restmoment entstehen (Ferrimagnetismus). Das wichtigste natürliche antiferromagnetische Mineral (Tab.) ist Hämatit (α-Fe2O3, mit einer Néel-Temperatur von 948 K bzw. 675ºC). Durch spin canting ist es zwischen -10ºC (Morin-Phasenübergang) und 675ºC (Néel-Temperatur) schwach ferrimagnetisch und kann deshalb Träger einer remanenten Magnetisierung in Gesteinen sein.
Antiferromagnetismus (Tab.): Wichtige antiferromagnetische Substanzen. |
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