Феримагнетизм, магнітний стан речовини, при якій елементарні магнітні моменти, іонів, що входять до складу речовини (феримагнетика ) , утворюють дві або більше число підсистем – магнітних підграток. Кожна з підграток містить іони одного сорту з однаково орієнтованими магнітними моментами. Магнітні моменти іонів різних підграток направлені назустріч один одному або, в загальнішому випадку, утворюють складну просторову конфігурацію (наприклад, трикутну). Часто число іонів в одній підгратці в кратне число разів більше, ніж в іншій. Проста модель феррімагнітной впорядкованості показана на мал. 1 . Мимовільна намагніченість J речовини у феррімагнітном стані дорівнює векторній сумі намагніченностей всіх підграток. Ф. можна розглядати як найбільш загальний випадок магнітного впорядкованого стану. З цієї точки зору феромагнетизм є окремий випадок Ф., коли в речовині є лише одна підгратка.
Антиферомагнетизм є окремий випадок Ф., коли всі під грати складаються з однакових магнітних іонів і J = 0. Термін «феримагнетизм» був введений Л. Нєєлем (1948) і походить від слова ферит – назви великого класу оксидів перехідних елементів, в яких це явище було вперше виявлене.
Необхідною умовою існування Ф. є наявність в речовині позитивних іонів (катіонів) елементів з незаповненою ( d- або f -) електронною оболонкою, що володіють власним магнітним моментом. Між іонами різних підграток повинно існувати негативне обмінна взаємодія, прагнуче встановити їх магнітні моменти антіпараллельно. Як правило, ця взаємодія є непрямою обмінною взаємодією, тобто здійснюється шляхом обміну електронами через проміжний немагнітний аніон (наприклад, іон кисню, мал. 2 ).
При високих температурах, коли енергія теплового руху багато більше обмінної енергії, речовина володіє парамагнітними властивостями (див. Парамагнетизм ) . Температурна залежність магнітній сприйнятливості парамагнетиків, в яких при низьких температурах виникає Ф., володіє характерними особливостями, показаними на мал. 3 . Зворотна сприйнятливість (1/c) таких речовин слідує Кюрі – Вейс закону з негативною константою Q = D при високих температурах, а при пониженні температури круто спадає, прагнучи до нуля при Т ® Q з . У Кюрі точці Q з , коли енергія обмінної взаємодії стає рівній енергії теплового руху в речовині, виникає феррімагнітная впорядкованість. В більшості випадків перехід у впорядкований стан є фазовим переходом 2-го роду і супроводиться характерними аномаліями теплоємності, лінійного розширення, гальваномагнітних і ін. властивостей.
Виникаюча феррімагнітная впорядкованість моментів описується визначеною магнітною структурою, тобто розбиттям кристала на магнітні підгратки, величиною і напрямом векторів їх намагніченностей. Магнітна структура може бути визначена методами дифракції нейтронів (див. Дифракція часток ) . Утворення тієї або іншої магнітної структури залежить від кристалічної структури речовини і співвідношення величин обмінних взаємодій між різними магнітними іонами. Обмінна взаємодія визначає лише взаємну орієнтацію намагніченностей підграток один відносно одного. Інший їх параметр – орієнтація відносно осей кристала – визначається енергією магнітній анізотропії, яка на декілька порядків менше обмінної енергії.
Існування у феримагнетику декількох різних підграток приводить до складнішої температурної залежності спонтанної намагніченості J, чим в звичайному феромагнетику. Це пов'язано з тим, що температурні залежності намагніченості кожною з підграток можуть відрізнятися один від одного ( мал. 4 ). В результаті спонтанна намагніченість, що є в простому випадку різницею намагніченностей підграток, із зростанням температури від абсолютного нуля може: 1) убувати монотонно ( мал. 4 , а), як в звичайному феромагнетику; 2) зростати при низьких температурах і надалі проходити через максимум ( мал. 4 , би); 3) перетворюватися на нуль при деякій фіксованій температурі Q до . температуру Q до називають точкою компенсації при Т > Q до або Т < Q до спонтанна намагніченість відмінна від нуля.
Вперше теоретичний опис властивостей феримагнетиків був даний Нєєлем (1948), який показав, що основні особливості поведінки феримагнетиків можуть бути дуже добре пояснені в рамках теорії молекулярного поля. Феримагнетики в не дуже сильних магнітних полях (багато менше обмінних) поводяться так само, як феромагнетики, т.к. такие магнітні поля не змінюють магнітної структури. У відсутності поля вони розбиваються на домени, мають характерну криву намагнічення з насиченням і гістерезисом . В них спостерігається магнітострикція . У феримагнетиках з неколінеарними магнітними структурами при доступних значеннях магнітного поля насичення зазвичай не спостерігається. Особливими магнітними властивостями феримагнетики володіють поблизу точки компенсації. Тут навіть слабкі магнітні поля викликають взаємний скіс і перекидання підграток. Далеко від точки компенсації такі зміни магнітної структури відбуваються в сильних (порядку обмінних) магнітних полях. За певних умов у феримагнетиках спостерігається резонансне поглинання електромагнітної енергії (феррімагнітний резонанс ) . Вивчення Ф. розвивалося дуже бурхливо і далеко просунуло фізику магнітних явищ. Удалося створити теорію феримагнетиків-діелектриків (більшість феримагнетиків є діелектриками); багато магнітних діелектриків стали широко застосовуватися в радіотехніці, СВЧ(надвисокі частоти) -технике, обчислювальній техніці.
Літ.: Сміт Я., Вейн Х., Ферити, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1962; Рідкоземельні феромагнетики і антіферромагнетцки, М., 1965; Гуревіч А. Р., Магнітний резонанс у феритах і антиферомагнетиках, М., 1973; Смоленський Р. А., Леманов В, Ст, Ферити і їх технічне вживання, Л., 1975; див.(дивися) також літ.(літературний) при статтях Антиферомагнетизм, Феромагнетизм .
