フェリ磁性と結晶構造

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フェリ磁性と結晶構造の違い

フェリ磁性 vs. 結晶構造

フェリ磁性（フェリじせい、）とは結晶中に逆方向やほぼ逆方向のスピンを持つ2種類の磁性イオンが存在し、互いの磁化の大きさが異なるために全体として磁化を持つ磁性のことである。 反強磁性の場合のように、結晶中の2種類の磁性イオンが互いに反平行やそれに近い逆向きに、微小な磁化方向、つまりスピンを持ち、これらの差分が外部に磁化となってあらわれたものがフェリ磁性である。スピンとは磁気モーメントとも呼ばれ、原子・分子の電子が量子力学的な意味での回転運動を行なう時に生じる磁力とされる。. 結晶構造（けっしょうこうぞう） とは、結晶中の原子の配置構造のことをいう。.

原子

原子（げんし、άτομο、atom）という言葉には以下の3つの異なった意味がある。.

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反強磁性

反強磁性（Antiferromagnetic ）とは、隣り合うスピンがそれぞれ反対方向を向いて整列し、全体として磁気モーメントを持たない物質の磁性を指す。金属イオンの半数ずつのスピンが互いに逆方向となるため反強磁性を示す。 代表的な物質としては、絶縁体では酸化マンガン（MnO）や酸化ニッケル（NiO）などが挙げられる。なお、これら酸化物における相互作用は超交換相互作用によって説明されるが、スピンを逆向きに揃えようとする反強磁性相互作用は超交換相互作用のみに由来するものではなく、強磁性を説明した「ハイゼンベルクの（直接）交換相互作用」においても、磁性軌道間に重なりがあればその係数は負となり、反強磁性相互作用をもたらす。 強磁性体と同様に、反強磁性もその性質を示すのは低温に限られる。熱揺らぎによるスピンをランダムにしようとする効果（＝熱によるエントロピーの増大）のため、ある温度以上になるとスピンはそれぞれ無秩序な方向を向いて整列しなくなり、物質は常磁性を示すようになる。この転移温度をネール温度（Néel Temperature）と呼ぶ。ネール温度以上での磁化率は通常は近似的にキュリー・ワイスの法則で表すことが出来る。 なお、反磁性 (diamagnetism) は反強磁性とは全く違う現象である。.

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結晶

結晶（けっしょう、crystal）とは原子や分子が空間的に繰り返しパターンを持って配列しているような物質である。より厳密に言えば離散的な空間並進対称性をもつ理想的な物質のことである。現実の物質の大きさは有限であるため、そのような理想的な物質は厳密には存在し得ないが、物質を構成する繰り返し要素（単位胞）の数が十分大きければ（アボガドロ定数個程度になれば）結晶と見なせるのである。 この原子の並びは、X線程度の波長の光に対して回折格子として働き、X線回折と呼ばれる現象を引き起こす。このため、固体にX線を当てて回折することを確認できれば、それが結晶していると判断できる。現実に存在する結晶には格子欠陥と呼ばれる原子の配列の乱れが存在し、これによって現実の結晶は理想的な性質から外れた状態となる。格子欠陥は、文字通り「欠陥」として物性を損ねる場合もあるが、逆に物質を特徴付けることもあり、例えば、一般的な金属が比較的小さな力で塑性変形する事は、結晶欠陥の存在によって説明される。 準結晶と呼ばれる構造は、並進対称性を欠くにもかかわらず、X線を回折する高度に規則的な構造を持っている。数学的には高次元結晶の空間への射影として記述される。また、液晶は3次元のうちの一つ以上の方向について対称性が失われた状態である。そして、規則正しい構造をもたない物質をアモルファス（非晶質）と呼び、これは結晶の対義語である。.

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