שחלוף כפול
שחלוף כפול הוא סוג של שחלוף מגנטי שעלול להתעורר בין יונים בדרגות חמצון שונות. תאוריה זו, שהוצעה לראשונה על ידי קלרנס זנר,[1] חוזה את הקלות שבה אלקטרונים ניתנים לשחלוף בין שני מינים ויש לה השלכות חשובות על קביעת צורת המגנטיות של חומרים: פרומגנטיות, אנטי-פרומגנטיות, או אף לא אחת מהן.
לדוגמה, באינטרקציית 180 המעלות של Mn-O-Mn שבה אורביטלי "eg" במנגן עושים אינטראקציה ישירה עם אורביטלי "2p" בחמצן, ולאחד מהיונים במנגן יש יותר אלקטרונים מלשני. במצב היסוד, הספינים בכל יון Mn מיושרים לפי כללי הונד:
אם יון החמצן (O) תורם אלקטרונים בעלי ספין חיובי (ספין "מעלה") ליון של 4+Mn, אז האורביטל החסר שלו יכול להתמלא על ידי אלקטרון מיון של 3+Mn. בסופו של התהליך, אלקטרון עובר בין יוני המתכת השכנים, תוך שמירה על קיטוב הספין. שחלוף כפול חוזה כי תנועת אלקטרון זה ממין אחד למשנהו קלה יותר אם האלקטרונים לא משנים את כיוון הספין כדי להתאים לכללי הונד כאשר הם מגיעים למין המקבל. היכולת לקפוץ (איטירנטיות) מפחיתה את האנרגיה הקינטית. מכאן שהחיסכון באנרגיה הכוללת יכול להוביל ליישור פרומגנטי של יונים סמוכים.
מודל זה דומה באופן שטחי לשחלוף על. עם זאת, בשחלוף על, יישור פרומגנטי או אנטי-פרומגנטי מתרחש בין שני אטומים עם אותה הערכיות (מספר האלקטרונים); ואילו בשחלוף כפול, האינטראקציה מתרחשת רק כאשר לאטום אחד יש אלקטרון נוסף בהשוואה לאחר.[1][2]
קישורים חיצוניים
הערות שוליים
- ^ 1.0 1.1 Clarence Zener, Interaction between the d-Shells in the Transition Metals. II. Ferromagnetic Compounds of Manganese with Perovskite Structure, .Phys. Rev 82, 1951, עמ' 403
- ^ P. -G. de Gennes, Effects of Double Exchange in Magnetic Crystals, .Phys. Rev. 118, 1960, עמ' 141