Магни́тная а́томная структу́ра, упорядоченное пространственное расположение магнитных моментов атомов в кристаллах. Для возникновения магнитной атомной структуры необходимо: наличие у атомов собственных магнитных моментов, вследствие чего возможно образование результирующего спонтанного магнитного момента в веществе даже в отсутствие магнитного поля; существование обменного взаимодействия, приводящего к появлению ниже температуры магнитного упорядочения некоторого эффективного поля, которое преодолевает дезориентирующее действие теплового движения, в результате чего возникает упорядоченное расположение магнитных моментов.

На магнитный момент атома в твёрдом теле действует также локальное электростатическое поле, создаваемое окружающими ионами. Оно создаёт локальную ось лёгкого намагничивания, вдоль которой и располагается магнитный момент атома, и соответствующую энергию локальной магнитной анизотропии. В результате конкуренции обменных взаимодействий и локальной магнитной анизотропии образуется магнитная атомная структура, характер которой определяется величиной и знаком как интегралов обменных взаимодействий, так и констант локальной магнитной анизотропии.

Рис. 1. Наиболее распространённые типы магнитных атомных структур.Рис. 1. Наиболее распространённые типы магнитных атомных структур.Число магнитных атомных структур в кристаллах велико, и они бывают достаточно сложными. Основные типы магнитных атомных структур представлены на рисунке. Самыми простыми являются т. н. коллинеарные магнитные атомные структуры. К ним относятся: ферромагнитная (например, в $Fe, Co, Ni$ и др.; рис. 1, а), которая характеризуется параллельным дальним порядком в расположении атомных магнитных моментов в кристалле и обеспечивается преобладающими положительными обменными взаимодействиями; антиферромагнитная (например, в оксидах $Mn, Co, Fe$ и хлоридах $Fe, Co, Ni$; рис. 1, б), для которой характерно образование двух взаимопроникающих ферромагнитных подрешёток с антипараллельно ориентированными магнитными моментами, в результате чего спонтанная намагниченность образца равна нулю (это обусловлено тем, что обменные взаимодействия между подрешётками являются отрицательными и превышают по абсолютной величине магнитокристаллические взаимодействия); ферримагнитная (например, в магнетите $Fe_3O_4$, ферритах, редкоземельных интерметаллидах; рис. 1, в), которая состоит из двух ферромагнитных подрешёток, магнитные моменты которых ориентированы навстречу друг другу за счёт отрицательных обменных взаимодействий, однако в отличие от антиферромагнетиков эти магнитные моменты не равны друг другу, в результате чего ниже температуры магнитного упорядочения появляется результирующая спонтанная намагниченность.

В некоторых веществах (редкоземельный ортоферрит $TbFeO_3$, гематит $Fe_2O_3$, $CoCO_3$ и др.) комбинация обменного и спин-орбитального взаимодействий приводит к тому, что магнитные моменты подрешёток становятся не строго антипараллельными, вследствие чего возникает слабый ферромагнитный момент. Такая магнитная атомная структура называется слабой ферромагнитной (рис. 1, г) и относится к слабонеколлинеарным магнитным атомным структурам. К этому же типу структур относится и слабонеколлинеарная многоподрешёточная антиферромагнитная структура (например, в $Cr_2O_3$; рис. 1, д).

Периодические магнитные структуры характеризуются периодическим изменением компонент атомных магнитных моментов вдоль некоторых кристаллографических направлений. Частным случаем являются спиральные магнитные структуры, например антиферромагнитная спираль в $Eu, Tb, Dy, Ho, MnAu_2$ (рис. 1, е). Эту структуру можно представить как последовательность атомных плоскостей, в каждой из которых магнитные моменты атомов параллельны и образуют магнитный слой, в то время как при перемещении вдоль оси спирали магнитные моменты соседних слоёв поворачиваются на некоторый угол. Таким образом, проекции магнитных моментов слоёв $S_x$ и $S_y$ на кристаллографические оси в плоскости слоёв осциллируют. Результирующий магнитный момент антиферромагнитной спирали равен нулю. В случае если $S_x$ и $S_y$ осциллируют, а проекция магнитного момента на ось спирали $S_z$ является постоянной и отличной от нуля, получается ферромагнитная спираль с некоторым результирующим моментом (например, в $Er, Ho$; рис. 1, ж). Если $S_z$ тоже осциллирует, то образуется структура, называемая сложной магнитной спиралью (например, в $TbMn_2$; рис. 1, з).

Обнаружены периодические магнитные структуры, периоды которых не связаны с периодом кристаллической решётки (несоразмерные структуры), а также модулированные периодические магнитные структуры (спин-слип-структуры). К особой группе магнитных атомных структур относятся т. н. полупериодические структуры, например продольная спиновая волна, в которой $S_x = 0$ и $S_y = 0$, а компонента $S_z$ осциллирует (например, в $Cr, Er, MnSe_2, NpAs$) (рис., и).

Бо́льшую часть информации о магнитных атомных структурах получают с помощью магнитной нейтронографии.