Techniklexikon

indirekter Austausch

Kopplung von magnetischen Momenten bzw. Spins von Atomen oder Ionen in einem Festkörper über dazwischenliegende unmagnetische Ionen (Superaustausch, Austausch), wodurch sich eine magnetische Ordnung einstellt. Indirekter Austausch tritt häufig in Ferri- bzw. Antiferromagnetika (ferromagnetische Substanzen) auf. In MnO-Kristallen sind die Mn²⁺ durch unmagnetische O^2--Ionen getrennt, wobei sich die offene 3d-Schale von Mn²⁺ und die geschlossene 2p⁶-Schale von O^2- überlappen (siehe Abb.). Der Spin eines p-Elektron des O^2--Ions stellt sich gemäss der Hundschen Regel in diesem Fall parallel zum Spin des Mn²⁺-Ions ein. Das gleiche geschieht mit dem zurückbleibenden p-Elektron, das den entgegengesetzten Spin hat, und dem anderen Mn²⁺-Ion. Dadurch sind die Mn-Ionen indirekt gekoppelt mit entgegengerichteten Spins. Neben der antiferromagnetischen Ordnung wie in MnO und den meisten ähnlichen Verbindungen mit 3d-Ionen kann der indirekte Austausch auch zur ferromagnetischen Ordnung führen. Der indirekte Austausch lässt sich wie die direkte Austauschwechselwirkung durch den Heisenbergschen Hamilton-Operator beschreiben. Eine indirekte Kopplung der Momente kann auch in Metallen über die RKKY-Wechselwirkung auftreten.

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indirekter Austausch: mit antiferromagnetischer Ordnung zwischen zwei 3d-Ionen über ein O^2--Ion.