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Helimagnetismo

Imagen TEM de Lorentz de franjas de espín helicoidal en germanuro de hierro (FeGe) a 90 K

El helimagnetismo es una forma de ordenamiento magnético en la que los espines de los momentos magnéticos vecinos se organizan en un patrón espiral o helicoidal, con un ángulo de giro característico de entre 0 y 180 grados. Resulta de la competencia entre interacciones de intercambio ferromagnéticas y antiferromagnéticas . [ cita requerida ] Es posible ver el ferromagnetismo y el antiferromagnetismo como estructuras helimagnéticas con ángulos de giro característicos de 0 y 180 grados respectivamente. El orden helimagnético rompe la simetría de inversión espacial , ya que puede ser de naturaleza levógira o dextrógira.

Estrictamente hablando, los heliimanes no tienen un momento magnético permanente y, como tales, a veces se los considera un tipo complicado de antiferromagnético . Esto distingue a los heliimanes de los imanes cónicos (por ejemplo, el holmio por debajo de los 20 K [1] ), que tienen una modulación espiral además de un momento magnético permanente. Los heliimanes se pueden caracterizar por la distancia que tarda la espiral en completar una vuelta. En analogía con el paso de la rosca de un tornillo , el período de repetición se conoce como el "paso" del heliimán. Si el período de la espiral es un múltiplo racional de la celda unitaria del cristal, la estructura es conmensurable , como la estructura propuesta originalmente para MnO 2 . [2] Por otro lado, si el múltiplo es irracional, el magnetismo es inconmensurable, como la estructura MnO 2 actualizada . [3]

El helimagnetismo se propuso por primera vez en 1959, como una explicación de la estructura magnética del dióxido de manganeso . [2] Inicialmente aplicado a la difracción de neutrones , desde entonces se ha observado más directamente mediante microscopía electrónica de Lorentz. [4] Se informa que algunas estructuras helimagnéticas son estables hasta la temperatura ambiente. [5] Al igual que los ferroimanes ordinarios tienen paredes de dominio que separan dominios magnéticos individuales, los heliimanes tienen sus propias clases de paredes de dominio que se caracterizan por la carga topológica . [6]

Muchos heliimanes tienen una estructura cúbica quiral, como el tipo de estructura cristalina FeSi (B20) . En estos materiales, la combinación del intercambio ferromagnético y la interacción de Dzyaloshinskii-Moriya conduce a hélices con períodos relativamente largos. Dado que la estructura cristalina no es centrosimétrica incluso en el estado paramagnético, la transición magnética a un estado helimagnético no rompe la simetría de inversión y la dirección de la espiral está bloqueada en la estructura cristalina.

Por otra parte, el helimagnetismo en otros materiales también puede basarse en el magnetismo frustrado o la interacción RKKY . El resultado es que las estructuras centrosimétricas como los compuestos de tipo MnP (B31) también pueden exhibir helimagnetismo de tipo doble hélice donde coexisten espirales tanto levógiras como diestras. [7] Para estos heliimanes itinerantes, la dirección de la helicidad se puede controlar mediante corrientes eléctricas y campos magnéticos aplicados. [8]

Véase también

Referencias

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