Кривая Бете – Слейтера - Bethe–Slater curve

Кривая Бете – Слейтера: элементы над горизонтальной осью являются ферромагнитными, а элементы ниже - антиферромагнитными.

В Кривая Бете – Слейтера это эвристический объяснение того, почему некоторые металлы ферромагнитный и другие антиферромагнитный. Предполагается Модель Гейзенберга магнетизма и объясняет различия в обменять энергию из переходные металлы поскольку из-за отношения межатомных расстояний а к радиусу р из 3D электронная оболочка.^[1] Когда магнитно важный 3D электроны соседних атомов расположены относительно близко друг к другу, обменное взаимодействие, ${\displaystyle J_{ex}}$, отрицательно, но когда они удалены, обменное взаимодействие становится положительным, а затем медленно спадает.

Идея связи обменной энергии с межатомным расстоянием была впервые предложена Джон С. Слейтер в 1930 г.^[2][3] и проиллюстрирован кривой на графике в обзоре Зоммерфельда и Бете в 1933 году.^[4]

Для пары атомов обменное взаимодействие ш_ij (отвечает за энергию E) рассчитывается как:^[5]

${\displaystyle w_{ij}=-2J_{ex}S_{i}\cdot S_{j}}$

куда: ${\displaystyle J_{ex}}$ = обменный интеграл; S = электронные спины; я и j = индексы двух атомов.

Кривая Слейтера дает реалистичные результаты, предсказывая, что железо, кобальт и никель будут элементы с ферромагнитным упорядочением. Кривая имеет практическое применение как простой способ оценки ${\displaystyle J_{ex}}$ на основе среднего атомного разделения.^[6] Однако более поздние оценки с реалистичными расчетами обменных взаимодействий показывают значительно более сложную физику, если рассматривать взаимодействия различных атомных орбиталей в атоме отдельно, а не как единое целое.^[7]

Рекомендации

1. http://www.nitt.edu/home/academics/departments/physics/faculty/lecturers/justin/students/mintage/exchange/
2. Слейтер, Дж. К. (1930). «Сплоченность в одновалентных металлах». Физический обзор. 35 (5): 509–529. Дои:10.1103 / PhysRev.35.509. ISSN  0031-899X.
3. Слейтер, Дж. К. (1930). «Константы атомной защиты» (PDF). Физический обзор. 36 (1): 57–64. Дои:10.1103 / PhysRev.36.57. ISSN  0031-899X.
4. Зоммерфельд, А.; Бете, Х. (1933). Гейгера, Х.; Шил, К. (ред.). Elektronentheorie der Metalle. Handbuch der Physik (на немецком языке). 24/2. Springer Berlin, Гейдельберг. п. 595. Дои:10.1007/978-3-642-91116-3_3. ISBN  978-3-642-89260-8.
5. Сошин Чиказуми, Физика ферромагнетизма, Oxford University Press, Нью-Йорк, 1997, с. 125, ISBN  0-19-851776-9
6. Gallagher, K. A .; Уиллард, М. А .; Забенкин, В. Н .; Laughlin, D. E .; МакГенри, М. Э. (1999). «Распределенные обменные взаимодействия и зависящая от температуры намагниченность в аморфных сплавах Fe88-xCoxZr7B4Cu1». Журнал прикладной физики. 85 (8): 5130–5132. Дои:10.1063/1.369100. ISSN  0021-8979.
7. Cardias, R .; Szilva, A .; Бергман, А .; Марко, И. Ди; Katsnelson, M. I .; Лихтенштейн, А. И .; Nordström, L .; Клаутау, А.Б .; Eriksson, O .; Квашнин Ю. О. (2017). «Пересмотр кривой Бете-Слейтера; новые идеи из теории электронной структуры». Научные отчеты. 7 (1). Дои:10.1038 / s41598-017-04427-9. ISSN  2045-2322.