Dzyaloshinskii-Moriya Austausch ⇐ Васина Википедия

[wiki_de]

В физике «обменное взаимодействие Дзялошинского-Мория (ДМ)» или «антисимметричное обменное взаимодействие» представляет собой механизм, который приводит к обменному взаимодействию: обмену энергией и магнитным порядком | магнитному общему обмену между двумя пространственно соседние спин|спин, \mathbf{S}_i и \mathbf{S}_j , отведения. Количественно это можно записать как вклад в полную энергию как член гамильтониана системы:
: H^{\rm (DM)}_{i,j}=\mathbf{D}_{ij} \cdot ( \mathbf{S}_i \times \mathbf{S}_j ).

\mathbf {D}_{ij} — это так называемый вектор DM, который описывает кристаллическую структуру и исчезает при определенных симметриях (см. ниже). В магнитоупорядоченных системах взаимодействие способствует отклонению спинов от их параллельного или антипараллельного расположения.
== История ==
Открытие антисимметричного обмена восходит к началу 20 века в результате спорного наблюдения «слабого ферромагнетизма» в антиферромагнитном α-Fe2O3.
== Вывод ==
Функциональная форма взаимодействия ТМ, его гамильтониан, может быть описана в суперобмене|Суперобменный формализм Андерсона как теория возмущений (квантовая механика)|Возмущение 2-го порядка спин-орбитального взаимодействия \hat{\mathbf{L\cdot\ Hat{ \mathbf{S между двумя ионами i, j может быть получена.
: \begin{align}
\delta E = \sum_m &\Biggl[ \frac{ \langle n|\lambda\hat{\mathbf{L_i\cdot\hat{\mathbf{S_i|m\rangle 2J(mn'nn')\hat{\ mathbf{S_i\cdot\hat{\mathbf{S_j}{E_n-E_m} \\
+\sum_{m'} &\Biggl[\frac{\langle m'|\lambda\hat{\mathbf{L_j\cdot\hat{\mathbf{S_j|m \rangle 2J(m'nn'n)\ шляпа{\mathbf{S_i\cdot\hat{\mathbf{S_j}{E_{n'}-E_{m' \\
\end{align}

Здесь J обозначает обменное взаимодействие#расщепление в зависимости от симметрии позиционной волновой функции|обменный интеграл,

:
Y(nn'mm') = \int\int \phi^*_n(\mathbf{r_1}-\mathbf{R})\phi^*_{n'}(\mathbf{r_2}-\mathbf{R'})\frac{e^2}{r_ {12\phi_m(\mathb f{r_2}-\mathbf {R})\phi _{m'}(\mathbf {r_1}-\mathbf {R'})\mathrm{d}\mathbf{r_1}\mathrm{d}\mathbf{ r_2 />

с основным состоянием|волновой функцией основного состояния \phi_n(\mathbf{r}-\mathbf{R}) иона в точке \mathbf{R} . Если основное состояние является вырожденным (квантовая механика)|невырожденным, элементы наблюдаемой#теории фон Неймана|матричного представления \mathbf {L} представляют собой чисто мнимое число|мнимое, \delta E можно вычислить следующим образом:

: \begin{align}
&=\mathbf{D}_{ij}\cdot[\mathbf{S}_i\times\mathbf{S}_j].
\end{align}

=== Эффект симметрии кристалла ===
В конкретных кристаллах симметрия в расположении ионов определяет размер и ориентацию вектора \mathbf{D}_{ij}. Взаимодействие двух ионов, 1 и 2, в точках A и B с их центром C дает следующие правила:
# Если в C есть центр инверсии, то \mathbf{D}=0.
# Если плоскость симметрии (geometry)#mirror Symmetry|зеркальная плоскость проходит через C перпендикулярно оси AB, то \mathbf{D} параллельно этой зеркальной плоскости \mathbf{D}, перпендикулярной AB.
# Если существует зеркальный слой, содержащий A и B, то \mathbf{D}
перпендикулярно этой плоскости.
# Если симметрия (геометрия)#вращательная симметрия / вращательная симметрия / цилиндрическая симметрия|двойная ось вращения, перпендикулярная AB, проходит через C, то \mathrm{D} перпендикулярно оси.
# Если существует симметрия (геометрия)#вращательная симметрия/вращательная симметрия/цилиндрическая симметрия|n-кратная ось вращения (n>2), параллельная AB, то < math>\mathbf {D} параллельно ему и AB.

Таким образом, ориентация вектора \mathbf {D}_{ij} ограничена симметрией, как и в оригинальной публикации Мории.
== Измерение ==
Хотя ферромагнетизм, возникающий в результате взаимодействия Дзялошинского-Мория, слаб (\mathbf{D} обычно меньше, чем обменный \mathbf{J}), причинный Наклон спины можно измерить, если это доминирующий ферромагнитный вклад в магнитное поведение образца.
== Примеры материалов ==
На изображении справа показан координированный комплекс тяжелого металла, который, в зависимости от иона металла, обладает либо ферромагнитными, либо антиферромагнитными свойствами. Показанная структура называется корундовой структурой (по названию корунда из оксида алюминия) и кристаллизуется в тригональной пространственной группе. Шестиугольная кристаллическая система|''R''.
== Приложения ==

=== Магнитные скирмионы ===
Магнитный скирмион — это структура, которая может возникнуть в магнитной системе. Необходимые условия могут создать, в том числе, кристаллы с ДМ-взаимодействием. Поскольку скирмионы представляют собой топологический изолятор | топологически защищенную структуру, есть надежда использовать их в качестве основы для приложений спинтроники | спинтроники («скирмионика»).
=== Мультиферроики ===
Антисимметричный обмен также важен для понимания магнетизма, индуцированного электрической поляризацией, в классе мультиферроиков. Небольшие сдвиги ионов в кристалле (и, следовательно, электрическая поляризация) могут быть вызваны магнитным упорядочением, поскольку система усиливает магнитные взаимодействия за счет энергии кристалла. Это называется «обратным эффектом Дзялошинского-Мории».
Эта магнитоэлектрическая связь в некоторых мультиферроиках интересна тем, что позволяет управлять магнетизмом материалов с помощью электрических полей (приложенных напряжений). Возможные применения для этого включают датчики магнитного туннельного сопротивления | магнитного туннельного сопротивления (TMR), спиновые клапаны, датчики магнитного поля и микроволновую электронику.
Большинство мультиферроиков представляют собой оксиды переходных металлов из-за большой возможной намагниченности. Большая часть состоит из структуры перовскита и содержит как ион Fe3+, так и ион лантаноида, см., например, TbFeO3
== См. также ==

* Обменное взаимодействие#Обмен энергией и магнитным порядком|Обменное взаимодействие
* Спин-орбитальная связь|спин-орбита
* Супер обмен
* Теория Ландау
* Скирмион
* Мультиферроики

Категория:Магнетизм

Подробнее: https://de.wikipedia.org/wiki/Dzyaloshi ... _Austausch