МАГНИТНОЕ УПОРЯДОЧЕНИЕ

– явление взаимного самопроизвольного (без участия внешнего магнитного поля) выстраивания магнитных моментов атомов в веществе. Это явление связано, во-первых, с атомами с определенным распределением электронов (переходные элементы, в первую очередь, группы железа), во-вторых, с упорядоченным расположением таких атомов в решетке кристалла на расстояниях, при которых возникает обменное взаимодействие. Известны четыре типа магнитного упорядочения:

ферромагнетизм – магнитные моменты атомов ориентированы параллельно друг другу, в результате материал обладает наиболее высокой самопроизвольной намагниченностью. Это упорядочение нарушается в точке Кюри, когда энергия теплового движения становится выше энергии обменного взаимодействия; наиболее распространенный в природе ферромагнетик – металлической железо, наиболее широко встречается в железных метеоритах, им, очевидно сложено ядро Земли;

антиферромагнетизм – магнитные моменты атомов ориентированы антипараллельно, в результате чего возникают магнитные подрешетки, суммарная самопроизвольная намагниченность которых равна нулю. Антиферромагнетизм разрушается в точке Нееля; известные в природе антиферромагнетики имеют очень низкие точки Нееля (у одного из наиболее распространенных антиферромагнетиков ильменита точка Нееля -205°С), соответственно в реальных земных условиях все они являются парамагнетиками; наиболее распространены в магматических и метаморфических породах;

ферримагнетизм – магнитные моменты атомов ориентированы антипараллельно, но из-за разных их величин и неравного числа атомов в подрешетках, векторная сумма намагниченностей подрешеток не равна нулю и вещество обладает самопроизвольной намагниченностью. Порядок разрушается в точке Кюри; среди природных ферримагнетиков широко распространены титаномагнетиты и среди них – магнетит, реже встречаются гемоильмениты и пирротины; широко распространены во всех типах горных пород, более характерны для магматических и метаморфических пород; подавляющее большинство магнитных аномалий на Земле связаны со скоплениями минералов этой группы;

слабый ферромагнетизм – вариант антиферромагнетизма, когда магнитные моменты атомов не строго антипараллельны, благодаря чему материал обладает малой суммарной самопроизвольной намагниченностью, направленной перпендикулярно к антиферромагнитному порядку; наиболее известен слабый ферромагнетик гематит, чрезвычайно широко распространенный в поверхностной зоне высокого окисления Земли.

Л.Неелем выделены пять возможных типов зависимости J_s(T) для различных вариантов магнитного упорядочения. В настоящее время открыты и аморфные магнитные вещества (кластеры, спиновое стекло). Явление магнитного упорядочения существенно влияет на такие физические свойства вещества, как тепловые, упругие, электрические и другие, приводя к аномалиям этих свойств. Изучение таких аномалий дает ценные сведения о характере и природе магнитного состояния вещества. Непосредственно тип магнитного упорядочения фиксируется с помощью нейтронографии.

См. домены, остаточная намагниченность, петромагнетизм.