Antiferromagnetismo

El antiferromagnetismo es el ordenamiento magnético de todos los momentos magnéticos de una muestra, durante la aplicación de un campo magnético, en la misma dirección. Al cesar el campo magnético externo la mitad de los momentos magnéticos de la muestra cambian en sentido inverso (por pares, por ejemplo, o una subred frente a otra). Un antiferromagneto es el material que puede presentar antiferromagnetismo. La interacción antiferromagnética es la interacción magnética que hace que los momentos magnéticos tiendan a disponerse en la misma dirección y en sentido inverso, cancelándolos si tienen el mismo valor absoluto, o reduciéndolos si son distintos. Ha de extenderse por todo un sólido para alcanzar el antiferromagnetismo.

Ordenamiento antiferromagnético.

Como el ferromagnetismo, la interacción antiferromagnética se destruye a alta temperatura por efecto de la entropía. La temperatura por encima de la cual no se aprecia el antiferromagnetismo se llama temperatura de Neel, nombrada en honor del químico francés Louis Néel (1904 – 2000), que había identificado por primera vez este tipo de ordenamiento magnético.[1] Por encima de esta, los compuestos son típicamente paramagnéticos.

Generalmente, los antiferromagnetos están divididos en dominios magnéticos. En cada uno de estos dominios, todos los momentos magnéticos están alineados. En las fronteras entre dominios hay cierta energía potencial, pero la formación de dominios está compensada por la ganancia en entropía.

Al someter un material antiferromagnético a un campo magnético intenso, algunos de los momentos magnéticos se alinean paralelamente con él, aun a costa de alinearse también paralelo a sus vecinos (superando la interacción antiferromagnética). Generalmente, se requiere un campo magnético muy intenso para conseguir alinear todos los momentos magnéticos de la muestra.

Este fenómeno se explica por la teoría del supercambio, que se basa en que el espín del electrón del átomo metálico induce una polarización en el ligando condicionando al átomo metálico adyacente.

Las interacciones antiferromagnéticas pueden producir momentos magnéticos grandes, incluso imanación. El ferrimagnetismo ocurre en sistemas en los que una interacción antiferromagnética entre momentos magnéticos de diferente magnitud implica un momento magnético resultante grande. La magnetita es un sólido extendido que presenta ferrimagnetismo: es un imán, aunque las interacciones son antiferromagnéticas. El Mn₁₂ es una molécula que presenta el mismo fenómeno: interacciones antiferromagnéticas conllevan un momento magnético grande del estado fundamental. Por otro lado, los sistemas con canteo de espín, con interacciones antiferromagnéticas presentan imanación, por pequeñas desviaciones angulares del alineamiento de los momentos magnéticos, no totalmente antiparalelos.