Techniklexikon

Antiferromagnetismus

eine spezielle Form des Ferrimagnetismus, bei der die makroskopische Spontanmagnetisierung einer Substanz verschwindet, da die in antiferromagnetischer Ordnung entgegengesetzt magnetisierten Untergitter sich gerade kompensieren (Ferromagnetismus). Die Ursache für den Antiferromagnetismus ist ein negatives Austauschintegral, wodurch die Austauschenergie zwischen benachbarten Momenten bei entgegengesetzter Ausrichtung minimal ist. Der energetisch niedrigste Zustand einer Spinkette ist daher eine abwechselnde Antiparallelstellung der Spins, die am Temperaturnullpunkt vorliegt. Bei Temperaturerhöhung führt die thermische Anregung zum Umklappen einzelner Spins, so dass diese strenge Abfolge der Momente gestört ist. Die antiferromagnetische Ordnung verschwindet oberhalb der antiferromagnetischen Néel-Temperatur T_N, oberhalb dieser wird die Substanz paramagnetisch (Paramagnetismus). Die magnetische Suszeptibilität c_m für T > T_N berechnet sich nach dem Curie-Weiss\'schen Gesetz zu: , mit der Curie-Konstanten C und der paramagnetischen Néel-Temperatur Q. Unterhalb von T_N hängt c_m von der Richtung des angelegten äusseren Magnetfeldes bezüglich der Magnetisierung der Untergitter des Antiferromagneten ab. Wird das Feld parallel oder antiparallel zur Magnetisierungsrichtung angelegt, so muss eines der Untergitter herumgeklappt werden (Spinflip), während senkrecht dazu eine gegenseitige Verkippung zu einem resultierenden magnetischen Moment der Probe führt. Daher gilt stets c_{m,  || <} c_{m,  ^} .

Antiferromagnetismus: Magnetische Suszeptibilität von MnF₂ im antiferromagnetischen und paramagnetischen Temperaturbereich, Q _N: Néel-Temperatur.