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Néel Temperatur

Die sogenannte Néel-Temperatur wurde benannt nach Ihrem Entdecker Louis Néel, einem französischen Physiker, der 1970 dafür den Nobelpreis erhielt. Sie beschreibt eine Temperatur-Grenze, an der ein antiferromagnetischer Stoff zum Paramagneten wird. Die Néel-Temperatur kann damit als Analogon zur Curietemperatur ferromagnetischer Materialien betrachtet werden.

Was ist Antiferromagnetismus?

Antiferromagneten bestehen aus vielen einzelnen Elementarmagneten. Diese besitzen, dem Betrag nach, das gleiche magnetische Moment, doch ihre Ausrichtung ist antiparallel, also entgegengesetzt zueinander. Aus diesem Grund ist kein permanentes äußeres Magnetfeld messbar. Weil die Spins der Atome einen festen Drehwinkel aufweisen, kompensieren sie sich im kompletten Material. Bei Ferromagneten sind diese Spins hingegen parallel zueinander ausgerichtet.

Ferro- und Antiferromagneten haben nur bis zu einer bestimmten Temperatur eine stabile Ordnung. Ab einer speziellen Phasenübergangstemperatur nimmt die Permeabilität von Antiferromagneten ab und das Material verhält sich paramagnetisch. Diese Temperatur ist die Néel-Temperatur.

Die Herleitung der Néel-Temperatur

Der Néel-Temperatur ist das Formelzeichen T_N zugeordnet, der Curietemperatur das Zeichen T_C. Oberhalb von T_N gilt für die Suszeptibilität χ_m als Funktion der Temperatur T mit der materialspezifischen Curie-Konstanten C also folgendes:

Logischerweise nimmt die Suszeptibilität unterhalb von T_N wieder ab. Für die Herleitung werden die Faktoren B (Magnetfeld), μ₀ (Magnetische Feldkonstante), M (Magnetisierung) und (Austauschfeld, in dem die Kopplung regelt) benötigt:

Daraus ergibt sich:

κC lässt sich als T_N identifizieren, die materialspezifische Néel-Temperatur.