डाइलेक्ट्रिक्स और अर्धचालकों का चुंबकत्व

धातुओं के विपरीत, डाइलेक्ट्रिक्स और सेमीकंडक्टर्स में आमतौर पर चलने वाले इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं। इसलिए, चुंबकीय क्षण इन पदार्थों में वे आयनिक अवस्था में इलेक्ट्रॉनों के साथ स्थानीयकृत होते हैं। यह मुख्य अंतर है। धातुओं का चुंबकत्व, बैंड सिद्धांत द्वारा वर्णित, डाइलेक्ट्रिक्स और अर्धचालकों के चुंबकत्व द्वारा।

बैंड थ्योरी के अनुसार, डाइलेक्ट्रिक्स एक सम संख्या वाले क्रिस्टल होते हैं इलेक्ट्रॉनों… इसका मतलब है कि डाइलेक्ट्रिक्स केवल उजागर कर सकते हैं प्रतिचुंबकीय गुणहालांकि, जो इस प्रकार के कई पदार्थों के कुछ गुणों की व्याख्या नहीं करता है।

वास्तव में, स्थानीयकृत इलेक्ट्रॉनों के पैरामैग्नेटिज्म, साथ ही फेरो- और एंटीफेरोमैग्नेटिज्म (किसी पदार्थ की चुंबकीय अवस्थाओं में से एक, इस तथ्य की विशेषता है कि पदार्थ के पड़ोसी कणों के चुंबकीय क्षण एक-दूसरे की ओर उन्मुख होते हैं, और इसलिए चुंबकीयकरण एक पूरे के रूप में शरीर बहुत छोटा है) डाइलेक्ट्रिक्स का इलेक्ट्रॉनों के कूलम्ब पारस्परिक प्रतिकर्षण का परिणाम है (वास्तविक परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों की कूलम्ब इंटरैक्शन ऊर्जा 1 से 10 या अधिक इलेक्ट्रॉन वोल्ट तक होती है)।

मान लीजिए कि एक पृथक परमाणु में एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन दिखाई देता है, जिसके कारण इसकी ऊर्जा मान ई से बढ़ जाती है। इसका अर्थ है कि अगला इलेक्ट्रॉन ऊर्जा स्तर Uc + e में है। क्रिस्टल के अंदर, इन दो इलेक्ट्रॉनों के ऊर्जा स्तर बैंड में विभाजित हो जाते हैं, और जब तक बैंड गैप मौजूद होता है, क्रिस्टल या तो अर्धचालक या ढांकता हुआ होता है।

एक साथ, दो क्षेत्रों में आमतौर पर इलेक्ट्रॉनों की संख्या सम होती है, लेकिन ऐसी स्थिति उत्पन्न हो सकती है जहां केवल निचला क्षेत्र भर जाता है और इसमें इलेक्ट्रॉनों की संख्या विषम होती है।

ऐसा ढांकता हुआ कहा जाता है मॉट-हबर्ड डाइलेक्ट्रिक… यदि ओवरलैप इंटीग्रल छोटे हैं, तो ढांकता हुआ अनुचुंबकत्व प्रदर्शित करेगा, अन्यथा उच्चारित एंटीफेरोमैग्नेटिज्म होगा।

डाइलेक्ट्रिक्स जैसे CrBr3 या EuO सुपरएक्सचेंज इंटरेक्शन के आधार पर फेरोमैग्नेटिज्म प्रदर्शित करते हैं। अधिकांश फेरोमैग्नेटिक डाइलेक्ट्रिक्स में गैर-चुंबकीय आयनों द्वारा अलग किए गए चुंबकीय 3डी-आयन होते हैं।

ऐसी स्थिति में जहां एक दूसरे के साथ 3डी-ऑर्बिटल्स की सीधी बातचीत की दूरी बड़ी है, चुंबकीय आयनों के 3डी-ऑर्बिटल्स और गैर-चुंबकीय आयनों के पी-ऑर्बिटल्स के तरंग कार्यों को ओवरलैप करके विनिमय बातचीत अभी भी संभव है।

दो प्रकार के ऑर्बिटल्स "मिक्स", उनके इलेक्ट्रॉन कई आयनों के लिए सामान्य हो जाते हैं - यह सुपरएक्सचेंज इंटरैक्शन है। इस तरह का ढांकता हुआ फेरोमैग्नेटिक है या एंटीफेरोमैग्नेटिक, डी-ऑर्बिटल्स के प्रकार, उनके इलेक्ट्रॉनों की संख्या और उस कोण से भी निर्धारित होता है, जिस पर चुंबकीय आयनों की एक जोड़ी दिखाई देती है, जहां से गैर-चुंबकीय आयन स्थित होता है।

स्पिन वैक्टर S1 और S2 के साथ दो कोशिकाओं के बीच एक एंटीसिमेट्रिक एक्सचेंज इंटरेक्शन (जिआलोस्ज़िन्स्की-मोरिया इंटरैक्शन कहा जाता है) में गैर-शून्य ऊर्जा होती है, अगर प्रश्न में कोशिकाएं चुंबकीय रूप से समकक्ष नहीं होती हैं।

इस प्रकार की एक बातचीत कुछ एंटीफेरोमैग्नेट में कमजोर सहज चुंबकीयकरण (कमजोर फेरोमैग्नेटिज्म के रूप में) के रूप में देखी जाती है, यानी चुंबकत्व की तुलना में एक हजारवां है पारंपरिक फेरोमैग्नेट्स के चुंबकीयकरण के साथ… ऐसे पदार्थों के उदाहरण: हेमेटाइट, मैंगनीज कार्बोनेट, कोबाल्ट कार्बोनेट।