Variedades de Ordenes Magnéticos en Sólidos. Parte 4

Otros nueve tipos de Ordenes Magnéticos:

Del Ferromagnetismo de derivan:
-Metamagnetismo
-Ferromagnetismo Incipiente
-Superparamagnetismo

Del Paramagnetismo se derivan:
-Speromagnetismo
-Asperomagnetismo
-Helimagnetismo
-Vidrio de Spin (Spin Glass) ideal
-Mictomagnetismo

Y del ferrimagnetismo se deriva:
-Sperimagnetismo

Metamagnetismo:

Un metamagneto, por debajo de su temperatura de Neel T_N, es un antiferromagneto pero al incrementar la intensidad del campo aplicado puede vencer las fuerzas cristalinas anisotrópicas para cambiar abruptamente la estructura magnética interna. La transición de estado es de una magnetización baja a una magnetización relativamente alta.
Suponga que un campo interno tiene valor H_i paralelo al eje de anisotropia D. H_i incrementa con T hasta alcanzar el valor crítico T_N cuando el alineado se torna desfavorable. En un metamagneto pueden ocurrir dos cosas dependiendo si la anisotropía es fuerte o débil (D grande o pequeño). Para D grande, un spin alineado desfavorablemente revierte su dirección oponiéndose al campo crítico. Esto se llama spin flop.

Ferromagnetismo incipiente:

La progresión de ferromagneto ideal a metamageneto a ferromagnetismo incipiente se puede describir por la influencia creciente del intercambio y la anisotropía sobre los spines. Cada uno se aleja más del magnetismo cooperativo. Un ferromagneto incipiente (o metal de intercambio mejorado) es un metal en el cual el acoplamiento de intercambio de los electrones no es suficiente para producir el orden de largo orden del ferromagnetismo ideal, pero lo suficientemente fuerte para producir, a bajas temperaturas, un alineamiento temporal de los spines de iones y electrones itinerantes sobre regiones del metal. Estas regiones (que contienen cientos o miles de spines) se denominan paramagnon o fluctuación se spin localizada.

Superparamagnetismo:

El momento efectivo de una partícula ferromagnética está determinada por su tamaño. Un ejemplo es un ferromagneto uniaxial que tiene volumen V mayor que un valor crítico dividido en múltiples dominios magnéticos, cada uno magnetizado a lo lardo de un eje que apuntan en diferentes direcciones. La estructura de múltiples dominios deja de ser favorable debajo del volumen crítico y el sistema va hacia un alineamiento ferromagnético con todos sus momentos a lo largo de una misma dirección D. Las fluctuaciones térmicas de los momentos tratan de desordenar pero revertir el orden en este caso requiere una energía ΔE para vencer la anisotropía del campo cristalino. La probabilidad de esta reversión por activación térmica es proporcional a exp(ΔE/KT).
Hay dos rasgos experimentales característicos del superparamagnetismo: No hay histéresis en la curva de magnetización σ (σ vs H es una curva uni-valuada a una temperatura dada) y σ es una función universal de H/T.

Speromagnetismo:

El speromagnetismo es un estado en el cual los momentos localizados de una especie dada están bloqueados en orientaciones aleatorias, sin magnetización neta ni patrón regular de ordenamiento local (spero viene del griego, que significa dispersado). Si P(φ) es la probabilidad que un momento cualquiera tenga un ángulo φ con una determinada dirección , entonces P(φ)/senφ es constante. La diferencia con el paramagnetismo radica en que en este último las direcciones de los spines fluctúan constante y aleatoriamente en el tiempo. En el speromagneto por debajo de la temperatura de ordenamiento T_ord aparece una transición abrupta y los momentos son ‘congelados’ en orientaciones aleatorias que no varían en el tiempo.

Asperomagnetismo:

El Asperomagnetismo es un estado magnético formado por momentos localizados aleatoriamente de una especie dada, bloqueados en varias direcciones pero que por debajo de la T_ord es ‘congelan’ con alguna(s) orientación(es) semejantes dando una magnetización neta. Por lo tanto P(φ)/senφ depende de φ.

Helimagnetismo:

El Helimagnetismo es un estado magnético formado por momentos localizados ordenados sobre una red cristalina y bloqueados en diferentes orientaciones por debajo de la T_ord, es decir, que es la forma cristalina del asperomagnetismo.

Vidrio de Spin (Spin Glass) ideal:

Una aleación cristalina cuyo solvente es no magnético y a la que se le incorporan iones magnéticos se pueden ordenar speromagneticamente cuando se enfría por debajo de la Tord. La curva de susceptibilidad magnética tiene una cúspide característica como la mostrada en la figura de la aleación diluida Pt-Co. La aleatoriedad de las orientaciones de los momentos es semejante a los constituyentes del vidrio y de ahí el nombre de vidrio de spin. Por debajo de T_sg los momentos están congelados fijos y no fluctúan en el tiempo pero por encima de la temperatura T_sg el estado es paramagnético.
El estado de vidrio de spin se da en aleaciones cristalinas en rangos limitados de concentración del soluto magnético. La concentración debe ser lo suficientemente alta para que puedan ocurrir interacciones mutuas RKKY y lo suficientemente bajas para que no se formen clusters. En la figura se muestra la curva de susceptibilidad magnética en función de la temperatura para una aleación Pt- Co que se comporta como un vidrio de spin.

Mictomagnetismo:

Un mictomagneto es similar a un vidrio de spin pero acá, las correlaciones locales son dominantes, generalmente porque la concentración de los iones magnéticos se ha incrementado y se forman cluster que están acoplados indirectamente por interacción RKKY. Por debajo de la Temperatura T_F los spines se congelan como en el speromagnetismo. El pico de la susceptibilidad magnética es menos pronunciado y hay una dependencia de la historia magnética de la muestra. En la figura se muestra la susceptibilidad Magnética en función de la temperatura del compuesto Cu₂Cd_0.7Mn_0.3GeSe₄ a diferentes frecuencias y campos mostrando la dependencia con los parametros externos.

Sperimagnetismo:

Una estructura sperimagnética comprende dos (o más) especies magnéticas con los momentos congelados de al menos una de las especies. Podría considerarse un ferrimagneto inclinado. El sperimagnetismo es al ferrimagnetismo lo que el speromagnetismo es al ferromagnetismo excepto que en un sperimagneto usualmente hay una magnetización neta

Referencias:

Hurd, C.M., 1982. Contemp. Phys, 23,496.
Chávez, E.,2000. Trabajo de Ascenso a Asociado. Universidad del Zulia.
Rios, V.,1998. Trabajo Especial de Grado. Universidad del Zulia.
Sagredo, V., 2003. Revista Ciencia,11.