Anisotropía magnètica

La anisotropía magnètica és la no homogeneïtat de les propietats magnèticas (com la susceptibilitat magnètica) en ser medides en diferents direccions de l'espai. En el cas d'un material ferromagnético, es presenta quan els vectores de magnetisació s'alineen segons eixos específics de l'estructura cristalina.

El cristal pot presentar eixos de fàcil o de difícil magnetisació: este fenomen és anomenat anisotropía magneto-cristalina.

Energia anisotrópica

L'energia anisotrópica o magneto-cristalina és el fenomen físic a l'orige de la direcció del vector magnetisació en els cristals ferromagnéticos. En efecte, dins d'estos cristals existixen eixos de fàcil magnetisació i es pot calcular el cost energètic que té el moment magnètic en tindre un àngul aleatori sobre l'eix:

El factor principal de l'energia s'escriu:$$E_{\mathrm{a}}=K_u{\sin }^2\theta$$on θ és l'àngul entre el vector magnetisació $\overrightarrow{M}$ i l'eix de fàcil magnetisació. K_o és la constant d'anisotropía, mida en J.m^-3.

Els valors comuns d'energia varien entre 1 J.m^-3 i 10 MJ.m^-3.

Bescanvi magnètic isótropo

Diem que un sistema presenta bescanvi magnètic anisótropo quan la consideració del bescanvi magnètic com una interacció isótropo entre moments magnètics isótropos no reproduïx les seues propietats magnètiques observables. En alguns sistemes, en esta consideració no és possible reproduir ni l'esquema de nivelles d'energia, determinat per tècniques espectroscópicas, ni, en conseqüència, les propietats macroscòpiques, mides per tècniques termodinàmicas.

Alguns d'estos sistemes són especialment interessants, precisament per la seua anisotropía magnètica. Certa anisotropía magnètica fa que aparega, a lo llarc d'una direcció privilegiada, el cridat eix fàcil de imanación, a lo llarc del com és energèticament favorable l'alliniació del moment magnètic. Este eix facilita l'existència de la histéresis magnètica, que és la base de l'utilitat dels imans com a dispositius d'almagasenament d'informació, per eixemple en els discs durs dels computadoras.

S'ha de tindre en conte que l'interacció de bescanvi, sent una interacció de repulsió culombiana, és, per definició, isótropo. No obstant, els moments magnètics implicats no ho són necessàriament.

La causa principal d'anisotropía en el moment magnètic és la mescla del moment magnètic d'espin en un moment magnètic orbital, com descriu el hamiltoniano d'interacció espin-òrbita:

$\widehat{LS}=\lambda \cdot {\hat{L}}_i\cdot {\hat{S}}_i$

En conseqüència, lo llògic seria calcular l'interacció isótropo de moments magnètics anisótropos. Es dona el cas, en canvi, de que és operativamente més senzill el tractar als moments magnètics com si foren isótropo, i introduir la anisotropía de forma "efectiva" en l'interacció de bescanvi, que procedir de forma inversa, i aixina es fa habitualment. Este és l'orige del cridat "bescanvi anisótropo".

Nivells d'energia del catión Co(II), aïllat, en interacció interelectrónica, en un camp octaèdric, tenint en conte un chicotet destorbament, i tenint en conte l'interacció espin òrbita.