МАГНИТНАЯ СТРУКТУРА
атомная, периодическое
пространственное расположение и ориентация атомных магнитных моментов в
магнитоупорядоченном кристалле (ферро-, ферри- или антиферромагнетике).
Атомную М. с. следует отличать от доменной магнитной структуры, определяемой
характером и взаимным расположением доменов. Периодичность расположения
атомных магнитных моментов в пространстве определяется кристаллич. структурой
вещества. За взаимную ориентацию моментов ответственно обменное взаимодействие
электрич.
природы, за их общую ориентацию относительно кристаллографич. осей - силы
магнитной анизотропии. Более сложные (и слабые) типы магнитного взаимодействия
могут усложнять атомную М. с. (см. Метамагнетик). Различают два
основных класса магнитных веществ, связанных с определённой атомной М.
с.: вещества с ненулевым суммарным макроскопич. магнитным моментом М
(М не равно 0) и вещества с М = 0. Первому случаю соответствует
ферромагнитная М. с. (рис. 1, а): магнитные моменты всех атомов
выстраиваются вдоль одного направления (оси лёгкого намагничивания),
которое
может быть различным у разных кристаллов. Второму случаю соответствует
антиферромагнитная М. с. (рис. 1, б): у каждого магнитного момента
в ближайшем окружении имеется компенсирующий момент, ориентированный строго
антипараллельно. В зависимости от характера ближайшего окружения могут
осуществляться различные антиферромагнитные М. с. (напр., структуры, показанные
на рис. 1, б, в и г). Антиферромагнитные М. с. могут иметь
периоды большие, чем периоды атомной структуры, в целое число раз. Иногда
осуществляются антиферромагнитные М. с. с ориентацией магнитных моментов
вдоль двух или трёх осей и ещё более сложные - зонтичные, треугольные и
др. (рис. 1, д, е).
Рис. 1. Типы магнитных структур:
а - ферромагнитная, периоды атомной а и магнитной а
направлениях в два раза больше а; д - треугольная; е - зонтичная; ж - ферримагнитная;
з - слабоферромагнитная, угол склонения на рисунке сильно увеличен.
Близки к антиферромагнитной М. с. ферри
магнитные структуры с М не равно 0. Они имеют место, когда антиферромагнитная
М. с. образуется атомами или ионами с разными по величине магнитными моментами
(рис. 1, ж). При этом значение М определяется величиной разности
моментов двух магнитных подрешёток (систем одинаково ориентированных магнитных
моментов). Другой случай осуществляется в слабых ферромагнетиках: наличие
дополнительных сил межатомного воздействия приводит к неколлинеарности
магнитных моментов и появлению суммарной ферромагнитной составляющей (рис.
1, з). См. Слабый ферромагнетизм.
Более сложный (дальнодействующий) характер
межатомного взаимодействия в нек-рых случаях приводит к установлению геликоидальных
М. с. В последних магнитные моменты соседних атомов повёрнуты друг относительно
друга так, что концы изображающих их векторов лежат на одной спиральной
линии. В зависимости от величины проекции магнитных моментов на направление
оси спирали различают неск. видов геликоидальных М. с. (рис. 2). Существенное
отличие геликоидальных М. с. от остальных М. с. заключается в том, что
в общем случае шаг спирали несоизмерим с соответствующим периодом кристаллич.
решётки и, кроме того, зависит от темп-ры.
Полная классификация М. с. основывается
на теории магнитной симметрии, учитывающей не только расположение,
но и ориентацию атомных магнитных моментов в кристалле. В число преобразований
магнитной симметрии, кроме обычных поворотов вокруг осей симметрии, отражения
в плоскостях симметрии и трансляций, дополнительно входит преобразование
К, изменяющее направления магнитных моментов на противоположные. Введение
преобразования R увеличивает число классов симметрии с 32 до 122,
а число пространственных групп симметрии - с 230 до 1651. Вещества, обладающие
М. с., описываются теми группами магнитной симметрии, в к-рые R входит
в виде произведений с обычными элементами симметрии кристаллов.
Рис. 2. Примеры спиральных магнитных
структур (А - период спирали): а - простая спираль с нулевым значением
проекции магнитного момента на ось спирали; б - ферромагнитная (коническая)
спираль с постоянным значением проекции магнитного момента на ось спирали.
М. с. кристалла и его физ. (в первую очередь
магнитные) свойства тесно взаимосвязаны. Поэтому косвенные суждения о М.
с. могут быть высказаны на основе данных об этих физ. свойствах вещества.
Прямые данные о М. с. кристаллов позволяет получить магнитная нейтронография.
Со
времени первой работы в этой области (1949) нейтронографически установлена
М. с. более тысячи различных металлов, сплавов и хим. соединений. Для установления
М. с. может быть использован также ядерный гамма-резонанс (Мёссбауэра эффект).
Лит.: И з ю м о в Ю. А., Озеров
Р. П.. Магнитная нейтронография. М., 1966: Вонсовский С. В., Магнетизм,
М., 1971; Коп цик В. А., Шубниковские группы, М., 1966. Р. П. Озеров.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я