Quelltext der Seite Antiferromagnetismus

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[[Datei:Barite-Hematite-k243a.jpg|mini|[[Hämatit]] ist Antiferromagnetisch]]
Der '''Antiferromagnetismus''' (von {{grcS|αντί|anti|de=gegen}}; {{laS|''ferrum''|de=[[Eisen]]}}; {{grcS|μαγνῆτις|magnetis (lithos)|de=Stein aus Magnesien}}) ist eine Variante der [[Magnetismus|magnetischen]] Ordnung innerhalb von [[chemischer Stoff|Materialien]], in denen [[Atom]]e mit [[Magnetisches Dipolmoment|magnetischen Momenten]] vorhanden sind. Er liegt dann vor, wenn die jeweils benachbarten [[Elementarmagnet]]e dem Betrag nach das gleiche magnetische Moment tragen, deren Ausrichtung aber zueinander entgegengesetzt ([[Antiparallelität (Vektorrechnung)|antiparallel]]) ist. Antiferromagnetisch geordnete Materialien weisen aufgrund der antiparallelen Orientierung der Elementarmagnete kein externes permanentes magnetisches Moment auf. Wie auch bei [[Ferromagnet]]en bilden sich in Antiferromagneten [[Weiss-Bezirk|weisssche Bezirke]], innerhalb derer die magnetischen Momente die gleiche [[Raumlage]] haben. Das [[Phänomen]], wurde u.&nbsp;a. von [[Louis Néel]] eingehend untersucht.
[[Datei:AntiferromagnetischerWerkstoff.png|mini|Magnetische Orientierungen ungeordneter antiferromagnetischer Kristallite]]

==Überblick==
Bei diesem Effekt sind die [[Magnetisches Moment|magnetischen Momente]] oder [[Spin]]s der Atome mit einem konstanten, von Null verschiedenen Drehwinkel zueinander ausgerichtet und kompensieren sich exakt über den gesamten Kristall. Im einfachsten Fall ist dieser Drehwinkel 180°, so dass die Spins benachbarter Atome [[Antiparallelität (Vektorrechnung)|antiparallel]] zueinander stehen.

Beim bekannteren [[Ferromagnetismus]] sind die Spins dagegen parallel zueinander ausgerichtet, wodurch eine makroskopische Magnetisierung aufgebaut wird, während beim Antiferromagnetismus ohne ein angelegtes Magnetfeld die resultierende Magnetisierung Null ist. Beide Ordnungen sind nur bei hinreichend tiefen Temperaturen stabil. Beim Antiferromagnetismus zeigt die [[Permeabilität (Magnetismus)|Permeabilität]] ein Maximum bei der [[Phasenübergang]]stemperatur, der [[Néel-Temperatur]] (benannt nach [[Louis Néel]]). Oberhalb der Néel-Temperatur, in der magnetisch ungeordneten Phase mit weitgehend beliebig orientierten Spins, ist das Verhalten des Materials [[Paramagnetismus|paramagnetisch]], und die Permeabilität nimmt mit steigender Temperatur ab.

Die antiferromagnetische Struktur lässt sich, genau wie andere magnetische Konfigurationen, insbesondere mit Hilfe einer [[Austauschwechselwirkung]] erklären. Abhängig von ihrem Vorzeichen kann man beispielsweise im Rahmen eines [[Ising-Modell]]s mit Kopplungen, die sich auf Nachbarspins beschränken, leicht ferro- bzw. antiferromagnetische Anordnungen der [[Magnetisches Moment|magnetischen Momente]] beschreiben. Längerreichweitige oder konkurrierende Wechselwirkungen können zu komplizierteren magnetischen Strukturen führen (z.&nbsp;B. zu Spiralstrukturen).

==Präzisierung==
Der oben beschriebene Néel-Zustand (mit alternierenden Spinrichtungen <math>\uparrow ,\downarrow ,\uparrow ,\downarrow ,\dots </math>) ist genau genommen nicht der Grundzustand des Systems, sondern nur eine quasi-klassische Näherung dafür, die sich besonders gut zur Beschreibung der Anregungszustände, der sog. [[Spinwelle]]n, eignet, während der genaue quantenmechanische Grundzustand, außer in speziellen Fällen, unbekannt ist, auf jeden  Fall auch in den erwähnten Spezialfällen extrem kompliziert (z.&nbsp;B. [[Bethe-Ansatz]]). Dagegen ist im ferromagnetischen Fall der klassische Grundzustand (z.&nbsp;B. alle Spins nach oben <math>\uparrow ,\uparrow ,\uparrow ,\uparrow ,  ...</math>) auch im quantenmechanisch Formalismus exakt, und die Beschreibung der Anregungszustände (Spinwellen) entspricht im Falle des Ferromagnetismus fast völlig dem klassischen Bild präzedierender Vektoren.

== Materialien ==
Antiferromagnetismus tritt bei vielen [[Übergangsmetalle]]n und insbesondere deren Oxiden auf.

Folgende Werkstoffe bzw. Mineralien sind z.B. Antiferromagnetisch;
* Eisenverbindungen/Eisenerze
** [[Wüstit]]<ref name="geodz">http://www.geodz.com/deu/d/Antiferromagnetismus</ref>
** [[Goethit]]<ref name="geodz" />
** [[Hämatit]] (Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)<ref name="geodz" />
** [[Orthoferrit]]
*** [[Lanthan-Orthoferrit]]
*** [[Dysprosium-Orthoferrit]]
** [[Troilit]] (FeS)<ref name="geodz" />
** [[Ulvöspinell]] (Fe<sub>2</sub>TiO<sub>4</sub>) 
** FeMn
* Nickelverbindungen
** [[Nickel(II)-oxid]] (NiO)<ref name="geodz" />
** [[Nickeldisulfid]] (NiS<sub>2</sub>)
** Mangan-Nickel-Legierung (MnNi)<ref>{{Literatur|Autor=S. Murphy, S.f. Ceballos, G. Mariotto, N. Berdunov, K. Jordan|Titel=Atomic scale spin-dependent STM on magnetite using antiferromagnetic STM tips|Sammelwerk=Microscopy Research and Technique|Band=66|Nummer=2-3|Datum=2005-02-01|Seiten=85–92|ISSN=1097-0029|DOI=10.1002/jemt.20148}}</ref>
* Elemente
** [[Berkelium]] (Bk)
** [[Mangan]] (Mn)<ref name="mainz">http://www.chemie.uni-mainz.de/Praktikum/AC/AC2p/pdf/magnetismus.pdf</ref>
** [[Chrom]] (Cr)<ref name="mainz" />
* [[Mangan(II)-oxid]] (MnO),<ref name="mainz" /><ref name="frankfurt">https://elearning.physik.uni-frankfurt.de/data/FB13-PhysikOnline/lm_data/lm_324/daten/kap_25/node155.htm</ref> Manganosit<ref name="geodz" />
* [[Cobalt(II)-oxid]],<ref>P. S. Silinsky, M. S. Seehra: „Principal magnetic susceptibilities and uniaxial stress experiments in CoO“, in: ''[[Phys. Rev. B]]'', '''1981''', ''24'', S.&nbsp;419–423; {{DOI|10.1103/PhysRevB.24.419}}</ref> ([[Cobaltoxit]])<ref name="geodz" />
* [[Molybdän(III)-iodid]]

Einige wenige organische Verbindungen sind auch antiferromagnetisch, z.B. 5-Dehydro-m-xylylene.<ref>https://www.chem.purdue.edu/wenthold/research.html</ref><ref>J. A. Vergés, G. Chiappe, E. Louis, L. Pastor-Abia, E. SanFabián: ''Magnetic molecules created by hydrogenation of polycyclic aromatic hydrocarbons.'' In: ''Physical Review B.'' 79, 2009, {{DOI|10.1103/PhysRevB.79.094403}}. {{arxiv|0807.4908}}.</ref>

== Siehe auch ==
* [[Magnetische Ordnung]]
* [[Ferromagnetismus]]
* [[Spindichtewelle]]
* [[Ferrimagnetismus]]
* [[ANNNI-Modell]]
* [[Spin-Glas]]

== Fachliteratur ==
* Horst Stöcker: ''Taschenbuch der Physik.'' 4. Auflage, Verlag Harry Deutsch, Frankfurt am Main 2000, ISBN 3-8171-1628-4
* Hans Fischer: ''Werkstoffe in der Elektrotechnik.'' 2. Auflage, Carl Hanser Verlag, München Wien, 1982 ISBN 3-446-13553-7
* Daniel Mattis: ''The theory of magnetism'', zwei Bände, Berlin, Springer-Verlag, 1985 und 1988; ISBN 3540-10611-1 (es gibt auch eine ältere deutschsprachige Fassung)
== Referenzen ==
<references />
== Weblinks ==
* [http://www.supermagnete.de/magnetismus/antiferromagnetismus Erklärung zu Antiferromagnetismus und Ferrimagnetismus]
* http://www.spektrum.de/lexikon/physik/antiferromagnetismus/609

[[Kategorie:Magnetismus]]
[[Kategorie:Festkörperphysik]]
Folgende Vorlagen werden auf dieser Seite verwendet:
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Abgerufen von „https://www.cosmos-indirekt.de/Physik-Schule/Antiferromagnetismus“
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