This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
ആന്റിഫെറോ മാഗ്നറ്റിസം
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
ആന്റിഫെറോ മാഗ്നറ്റിസം
Antiferro Magnetism
ചില കാന്തികപദാര്‍ഥങ്ങളില്‍ കാന്തത സംബന്ധമായി കണ്ടുവരുന്ന സവിശേഷത. അടുത്തടുത്തുള്ള നിരകളിലെ കാന്തികാഘൂര്‍ണങ്ങള്‍ (Magnetic moments) വിപരീത ദിശകളിലായി വിന്യാസം ചെയ്യപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന വസ്‌തുക്കളെ ആന്റിഫെറോ മാഗ്നറ്റിക്‌ (antiferro magnetic) എന്നു വിശേഷിപ്പിക്കുന്നു. നീല്‍(Neel) , ബിറ്റര്‍(Bitter) , വാന്‍വ്‌ളക്‌ (Van Vleck) എന്നീ ശാസ്‌ത്രജ്ഞന്മാരാണ്‌ ഇത്തരം വസ്‌തുക്കളെപ്പറ്റി ആദ്യം പഠിച്ചത്‌; 1938-ല്‍ ബിസ്റ്റ്‌ (Bizette), സ്‌ക്വയര്‍ (Squire), സായ്‌ (Tsai)എന്നിവര്‍ മാംഗനീസ്‌ ഓക്‌സൈഡ്‌ ആന്റിഫെറോ മാഗ്നറ്റിസം പ്രദര്‍ശിപ്പിക്കുന്നതായി നിരീക്ഷിച്ചു.
ആന്റിഫെറോ മാഗ്നറ്റിക്‌ വസ്‌തുക്കളുടെ ഒരു പ്രത്യേകത, അവയുടെ കാന്തശീലത(Susceptibility)യും താപനിലയും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം സൂചിപ്പിക്കുന്ന ലേഖയില്‍ ഒരു അധികതമം (maximum) ഉണ്ടായിരിക്കും എന്നതാണ്‌ (MnF2-ന്റെ കാന്തശീലതയും താപനിലയും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം കാണിക്കുന്നതാണ്‌ ചിത്രം. ഈ സ്വഭാവത്തിന്റെ കാരണം മനസ്സിലാക്കുന്നതിന്‌ താഴെ കൊടുക്കുന്ന വിശദീകരണം സഹായകമാകും:
A, B എന്നിങ്ങനെ രണ്ടുതരം അണുക്കളുള്ള ഒരു ക്രിസ്റ്റല്‍ ജാലിക (Crystal Lattice) സങ്കല്‌പിക്കുക; A അണുക്കള്‍ ഒരു ക്യൂബിന്റെ മൂലകളിലും, B അണുക്കള്‍ കേന്ദ്രത്തിലുമാണെന്നിരിക്കട്ടെ; A, B അണുക്കള്‍ തമ്മിലുള്ള അന്യോന്യപ്രവര്‍ത്തനം മൂലം A അണുക്കളുടെ ചക്രണം(spin) , B അണുക്കളുടെ ചക്രണത്തിന്‌ വിപരീതദിശയിലാകാന്‍ ഇടവന്നാല്‍ ക്രിസ്റ്റല്‍ ആന്റിഫെറോമാഗ്നറ്റിക്‌ സ്വഭാവമുള്ളതായിത്തീരും. താണ താപനിലയില്‍ ഈ പ്രവര്‍ത്തനം വളരെ ഫലപ്രദമാകയാല്‍ ഒരു ബാഹ്യകാന്തമണ്ഡലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോഴുണ്ടാകുന്ന കാന്തവത്‌കരണം (magnetisation) വളരെ കുറവായിരിക്കും. താപനില കൂടിവരുന്തോറും പരസ്‌പരപ്രവര്‍ത്തനം മന്ദീഭവിക്കുകയും തന്മൂലം കാന്തശീലത ക്രമമായി വര്‍ധിച്ചു വരികയും ചെയ്യുന്നു. അവസാനമായി ഒരു നിശ്ചിത താപനിലയിലെത്തുമ്പോള്‍ അന്യോന്യപ്രവര്‍ത്തനം പാടേ നിലയ്‌ക്കുന്നതിനാല്‍ ചക്രണങ്ങള്‍ പൂര്‍ണമായും സ്വതന്ത്രമാവുന്നു. പ്രസ്‌തുത താപനിലയെ "നീല്‍ താപനില'(Neel temperature) എന്നുപറയുന്നു. നീല്‍ താപനിലയ്‌ക്കു മുകളില്‍ ക്രിസ്റ്റല്‍ ഒരു പാരാമാഗ്നറ്റിക്‌ (para magnetic) വസ്‌തുവിനെപ്പോലെ പെരുമാറുന്നതിനാല്‍ കാന്തശീലത പിന്നീട്‌ കുറഞ്ഞുവരും.
മേല്‍വിവരിച്ച മോഡലിന്‌ ദ്വി-ഉപജാലികാമോഡല്‍ (two sub-lattice model) എന്നാണ്‌ പറയാറുള്ളത്‌ ആന്റി ഫെറോ മാഗ്നറ്റിക്‌ വസ്‌തുക്കളുടെ പ്രധാന സ്വഭാവ വിശേഷങ്ങള്‍ വിശദീകരിക്കുവാന്‍ ഈ മോഡലിനു കഴിയുന്നു. വിപരീതദിശയിലുള്ള ചക്രണവിന്യാസത്തിന്‌ ഉപോദ്‌ബലകങ്ങളായ തെളിവുകള്‍ ന്യൂട്രാണ്‍വിഭംഗന (diffraction) പരീക്ഷണങ്ങളില്‍ നിന്നു ലഭിച്ചിട്ടുണ്ട്‌. ന്യൂട്രാണിന്‌ വൈദ്യുതാവേശമില്ലെങ്കിലും കാന്തികഘൂര്‍ണതയുള്ളതുകൊണ്ട്‌ ക്രിസ്റ്റല്‍ ജാലികയുമായി അന്യോന്യപ്രവര്‍ത്തനം സാധ്യമാണ്‌.
പാരാമാഗ്നറ്റിക്‌ വസ്‌തുക്കളുടെ കാന്തശീലത χ = C/ (T-θ) എന്ന സമവാക്യം കൊണ്ട്‌ സൂചിപ്പിക്കാം; ഇവിടെ T = കേവല താപനില, θ = ക്യൂറിതാപനില, C = ക്യൂറിസ്ഥിരാങ്കം. ഫെറോ മാഗ്നറ്റിക്‌ വസ്‌തുക്കളില്‍ പരമാണുക്കളുടെ അന്യോന്യപ്രവര്‍ത്തനം മൂലം ചക്രണങ്ങള്‍ക്കു സമാന്തരവിന്യാസമാണ്‌ ഉണ്ടാകുന്നത്‌. എല്ലാ ചക്രണങ്ങളും ഒരേ ദിശയിലേക്കു മാത്രം വിന്യസിക്കപ്പെടുന്നതുകൊണ്ട്‌ ഒരു നിശ്ചിത താപനിലയ്‌ക്കു താഴെ കാന്തവത്‌കണം വളരെ കൂടുതലായിരിക്കും. എന്നാല്‍ അവയുടെ ഈ സവിശേഷത ഒരു ക്രാന്തികോഷ്‌മാവിനു (critical temperature) മുകളില്‍ ഇല്ലാതാകുകയും, അവ പാരാമാഗ്നറ്റിക്‌ (para magnetic) ആയി പെരുമാറുകയും ചെയ്യുന്നു. അപ്പോള്‍ അവയുടെ കാന്തശീലത മേല്‌പറഞ്ഞ സമവാക്യംകൊണ്ടു തന്നെ സൂചിപ്പിക്കാം.
ആന്റിഫെറോ മാഗ്നറ്റിക്‌ വസ്‌തുക്കള്‍ക്ക്‌ രണ്ടു സവിശേഷ താപനിലകളുണ്ട്‌. ക്യൂറി താപനില(θ)യും, ഓരോ വസ്‌തുവിന്റെയും പ്രത്യേകമായ (characteristic) താപനില(θs)യും. ക്യൂറിതാപനിലയില്‍ കാന്തശീലത അധികതമം ആകുന്നു. ആ താപനിലയ്‌ക്കു താഴെ ആന്റിഫെറോ മാഗ്നറ്റിക്‌ ക്രമം പ്രാവര്‍ത്തികമാകും. കാന്തശീലത താപനിലയ്‌ക്ക്‌ ആനുപാതികമായി വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു.
അടുത്തടുത്തുള്ള ചക്രണങ്ങള്‍ തമ്മിലുള്ള അന്യോന്യ പ്രവര്‍ത്തനത്തിന്റെ സ്വഭാവമെന്തായിരിക്കുമെന്ന്‌ ക്വാണ്ടം ബലതന്ത്രം (Quantum mechanics) ഉപയോഗിച്ച്‌ ഹൈസന്‍ബര്‍ഗ്‌ വിശദീകരിച്ചു. ഈ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനോര്‍ജത്തിന്‌ വിനിമയോര്‍ജം (exchange energy) എന്നദ്ദേഹം പേരുകൊടുത്തു. S1, S2 എന്നിവ രണ്ടു ചക്രണ സദിശങ്ങള്‍ (spin vectors) ആണെങ്കില്‍ വിനിമയോര്‍ജം W= -2J. S1.S2 ആണ്‌ (J വിനിമയ സമാകലം-exchange integral) ഇലക്‌ട്രാണുകളുടെ തരംഗഫലനം (wave function) അറിഞ്ഞുകഴിഞ്ഞാല്‍ J കണക്കാക്കാന്‍ സാധിക്കും.
J ധനാത്മകവും S1, S2 സമാന്തരവുമാകുമ്പോള്‍ വിനിമയോര്‍ജം അല്‌പതമം ആയിരിക്കും. ഇത്‌ ഫെറോ മാഗ്നറ്റികാവസ്ഥയെ കുറിക്കുന്നു. J ഋണാത്മകമാകുമ്പോള്‍ അല്‌പതമോര്‍ജം ഉണ്ടാകുവാന്‍ S1, S2 എന്നിവ പ്രതിസമാന്തരം (antiparallel) ആയിരിക്കണം. ഇത്‌ ആന്റിഫെറോ മാഗ്നറ്റികാവസ്ഥയുടെ രൂപവത്‌കരണത്തിനു വഴി വയ്‌ക്കുന്നു. J ധനാത്മകമോ ഋണാത്മകമോ എന്നത്‌ അണുകേന്ദ്രങ്ങള്‍ തമ്മിലുള്ള അകലവും ഇലക്‌ട്രാണുകളുടെ കക്ഷീയ വ്യാസാര്‍ധവും തമ്മിലുള്ള അനുപാതത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. MnO പോലുള്ള വസ്‌തുക്കളില്‍ MnO2+അയോണുകള്‍ തമ്മിലുള്ള ആന്റിഫെറോ മാഗ്നറ്റിക്‌ പ്രവര്‍ത്തനം മധ്യവര്‍ത്തിയായ O2-</sub> അയോണിന്റെ സഹായത്തോടുകൂടിയാണ്‌ നടക്കുന്നത്‌. ചില ലോഹങ്ങളുടെ ഓക്‌സൈഡുകളും ഫ്‌ളൂറൈഡുകളും ആന്റിഫെറോമാഗ്നറ്റിക്‌ സ്വഭാവം പ്രദര്‍ശിപ്പിക്കുന്നവയാണ്‌.
(ഡോ.എം.കെ. രുദ്രവാരിയര്‍)
