Img00288

292

5.21. Wielkość energii wymiany zależy silnie od odległości między atomami. Gdy atomy są od siebie znacznie bardziej oddalone niż ma to miejsce w sieci krystalicznej, siły wymiany są znikomo małe i ferromagnetyzm nie występuje — ciało ma własności paramagnetyczne (rys. 5.21-1). Przy zbliżaniu atomów siły te rosną i zaczynają oddziaływać porządkująco na magnetyczne momenty elektronów. Przy dalszym zbliżeniu, magnetyczne momenty spinowe ustawiają się coraz bardziej zgodnie. Wartości sił wymiany przechodzą przez maksimum. W jego otoczeniu powstaje układ chara-

Rys. 5.21-1. Zależność energii wymiany A od odległości międzyatomowej a oraz promienia nie zapełnionej orbity r

kterystyczny dla ferromagnetyzmu. Przy jeszcze mniejszych odległościach spiny ustawiają się przeciwsobnie — energia wymiany staje się ujemna. Stan taki charakteryzuje antyferromagnetyki.

Na rysunku 5.21-1 przedstawiono zmianę energii wymiany A w atomach siatek krystalicznych kilku pierwiastków ze zmianą wartości a/r, gdzie: a oznacza odległość między sąsiednimi atomami w krysztale, zaś r — promień orbity nie wypełnionej podpowłoki elektronowej atomu. Rysunek wskazuje, że podstawowe pierwiastki ferromagnetyczne (Fe, Ni, Co) mieszczą się w zakresie 3 <a/r <4.

W tablicy 5.21-1 zestawiono wartości a oraz r dla grapy pierwiastków z nie zapełnionymi powłokami wewnętrznymi.

Tablica 5.21-1

Wartości a i r dla niektórych pierwiastków

Pierwiastek	a lO'^11 cm	2 r 10'^s cm	a/r	Nic zapełniona podpowłoka
Mn	2,52	1,71	2,94	3d
Fe	2,50	1,53	3,26	3d
Co	2,51	1,38	3,64	3d
Ni	2,50	1,27	3,94	3d
Mo	2,72	2,94	1,84	4d
Pt	2,77	2,25	2,46	5d
Pd	2,73	1,93	2,82	4d
Gd	3,35	1,08	6,2	4f
W	2,73	3,44	1,58	5d