Магнетики
Магне́тики, природные или искусственно созданные материалы или среды, в которых обнаруживаются какие-либо магнитные свойства. Этот термин применяют ко всем природным или искусственно созданным материалам и средам при рассмотрении их магнитных свойств. В широком понимании все вещества являются магнетиками, так как они обладают магнитными свойствами и определённым образом взаимодействуют с внешним магнитным полем. Разнообразие магнитных свойств магнетиков обусловлено различием магнитных свойств микрочастиц, образующих вещество или среду, особенностями их взаимодействий, фазовым (в том числе агрегатным) состоянием вещества и другими факторами.
Магнетики классифицируются в зависимости от характера магнитного взаимодействия микрочастиц в материале: выделяются некооперативный (отдельные магнитные моменты ведут себя независимо) и кооперативный (взаимодействие между магнитными моментами играет определяющую роль) типы. В некооперативном магнитном состоянии приложенное внешнее магнитное поле оказывает упорядочивающее действие на магнитные моменты или индуцирует их появление, тогда как в кооперативном упорядочение происходит в результате взаимодействия между моментами. В этом случае внешнее поле часто является лишь средством, позволяющим сделать очевидным микроскопическое упорядочение в макроскопическом масштабе.
К магнетикам с некооперативным магнетизмом относятся диамагнетики, характеризующиеся отрицательной магнитной восприимчивостью. Механизмы, приводящие к такому отклику, сводятся либо к ланжевеновскому диамагнетизму электронов заполненных оболочек атомов (ионов), либо к диамагнетизму Ландау – свободных электронов в металлах, полуметаллах и полупроводниках. Идеальными диамагнетиками являются сверхпроводники.
Другой класс материалов с некооперативным магнетизмом составляют парамагнетики, обладающие малой по величине положительной магнитной восприимчивостью. В диэлектриках парамагнитная восприимчивость связана с локализованными магнитными моментами (восприимчивости Ланжевена и Ван Флека); в металлах существует дополнительный парамагнитный вклад, обусловленный электронами проводимости (парамагнетизм Паули). Вклад в магнитную восприимчивость от обладающих магнитным моментом ядер атомов крайне мал.
К магнетикам с кооперативным магнетизмом традиционно относят ферромагнетики, антиферромагнетики и ферримагнетики, в которых ниже критической температуры (точки Кюри или точки Нееля) имеет место упорядоченное расположение магнитных моментов. Существуют магнетики с более сложным расположением магнитных моментов, например геликомагнетики, асперомагнетики, сперомагнетики, кластерные и спиновые стёкла и др.
При нагревании выше критической температуры магнитного упорядочения кооперативный магнетизм разрушается тепловыми колебаниями и магнетик переходит в парамагнитное состояние. Во всех магнетиках с кооперативным магнетизмом микроскопические магнитные моменты взаимодействуют через квантово-механические силы обменной природы. К ним относятся прямой обмен Гейзенберга, косвенные обменные взаимодействия (сверхобмен Крамерса – Андерсона и взаимодействие Рудермана – Киттеля – Касуи – Иосиды), антисимметричный обмен Дзялошинского – Мория и двойной обмен Зенера.