Helimagnetism
Helimagnetism är en form av magnetisk ordning där spinn av närliggande magnetiska moment ordnar sig i ett spiral- eller spiralmönster, med en karakteristisk vridvinkel på någonstans mellan 0 och 180 grader. Det härrör från konkurrensen mellan ferromagnetiska och antiferromagnetiska utbytesinteraktioner. [ citat behövs ] Det är möjligt att se ferromagnetism och antiferromagnetism som helimagnetiska strukturer med karakteristiska svängvinklar på 0 respektive 180 grader. Helimagnetisk ordning bryter rumslig inversionssymmetri , eftersom den kan vara antingen vänsterhänt eller högerhänt.
Strängt taget har helimagneter inget permanent magnetiskt moment, och som sådan anses ibland vara en komplicerad typ av antiferromagnet . Detta skiljer helimagneter från koniska magneter, (t.ex. Holmium under 20 K) som har spiralmodulering förutom ett permanent magnetiskt moment.
Helimagnetism föreslogs först 1959, som en förklaring av den magnetiska strukturen hos mangandioxid . Ursprungligen tillämpad på neutrondiffraktion , har den sedan observerats mer direkt av Lorentz elektronmikroskopi. Vissa helimagnetiska strukturer rapporteras vara stabila upp till rumstemperatur. Liksom hur vanliga ferromagneter har domänväggar som separerar individuella magnetiska domäner, har helimagneter sina egna klasser av domänväggar som kännetecknas av topologisk laddning .
Många helimagneter har en kiral kubisk struktur, såsom FeSi (B20) kristallstruktur . I dessa material leder kombinationen av ferromagnetiskt utbyte och Dzyaloshinskii–Moriya-interaktionen till helixar med relativt långa perioder. Eftersom kristallstrukturen är icke-centrosymmetrisk även i det paramagnetiska tillståndet bryter den magnetiska övergången till ett helimagnetiskt tillstånd inte inversionssymmetri, och spiralens riktning är låst till kristallstrukturen.
Å andra sidan kan helimagnetism i andra material också baseras på frustrerad magnetism eller RKKY-interaktionen . Resultatet är att centrosymmetriska strukturer som föreningarna av MnP-typ (B31) också kan uppvisa helimagnetism av dubbelhelixtyp där både vänster- och högerhänta spiraler samexisterar. För dessa ambulerande helimagneter kan riktningen av heliciteten styras av pålagda elektriska strömmar och magnetfält.
| Material | Temperaturvariation | Rymdgrupp |
|---|---|---|
| β- MnO2 | < 93 K | P4 2 /mnm |
| FeGe , | < 278 K | P2 1 3 |
| MnGe | < 170 K | P2 1 3 |
| MnSi , | < 29 K | P2 1 3 |
| Fe x Co 1−x Si (0,3 ≤ x ≤ 0,85) | P2 1 3 | |
| Cu 2 OSeO 3 | < 58 K | P2 1 3 |
| FeP | < 120 K | Pnma |
| FeAs | < 77 K | Pnma |
| MnP | < 50 K | Pnma |
| CrAs | < 261 K | Pnma |
| FeCl 3 | < 9 K | R 3 |
| NiBr 2 | < 22 K | R 3 m |
| NiI 2 | < 75 K | R 3 m |
| Cr 1/3 NbS 2 | < 127 K | P6 3 22 |
| Tb | 219–231 K | P6 3 /mmc |
| Dy | 85–179 K | P6 3 /mmc |
| Ho | 20–132 K | P6 3 /mmc |
Se även