Magnetism and the Electronic Structure of Crystals

نظریه کوانتومی مغناطیس بخشی به خوبی توسعه یافته از فیزیک حالت جامد معاصر است. مفاهیم اساسی این نظریه را می توان برای توصیف اثرات مهمی مانند ترتیب فرومغناطیسی گشتاورهای مغناطیسی موضعی در کریستال ها و فرومغناطیس فلزات تولید شده توسط الکترون های اساساً غیرمکانی شده، و همچنین انواع مختلف جهت گیری متقابل گشتاورهای مغناطیسی اتمی در جامدات دارای شبکه های کریستالی مختلف مورد استفاده قرار داد. و ترکیبات در سال‌های اخیر، رویکرد اسپین-نوسانی توسعه یافته است که می‌تواند بر برخی از تضادها بین مدل‌های «محلی‌شده» و «مسیرگرد» در مکانیک کوانتومی کریستال‌های مغناطیسی غلبه کند. اینها تنها برخی از دستاوردهای اصلی نظریه مغناطیسی کوانتومی هستند. تقریباً تمام خواص مغناطیسی شناخته شده جامدات را می توان به طور کیفی بر اساس مفاهیم آن توضیح داد. پیشرفت‌های بیشتر باید امکان توصیف کمی قابل اعتماد از خواص مغناطیسی جامدات را باز کند. متأسفانه، چنین محاسباتی بر اساس مفاهیم مدل بسیار پیچیده به نظر می رسند و اغلب به اندازه کافی قطعی نیستند. تعداد نسبتاً کمی از پارامترهای مدل های کیفی معمولاً نمی توانند انواع بسیار متفاوتی از برهمکنش های مغناطیسی را که در کریستال ها ظاهر می شوند در نظر بگیرند. توسعه بیشتر نظریه مغناطیسی نیازمند اطلاعات کمی در مورد عملکرد موج الکترونیکی در کریستال در نظر گرفته شده است. این را می توان با ساختار باند الکترونیکی و محاسبات خوشه ای ثابت کرد. در بسیاری از موارد دومی می تواند نقطه شروعی برای محاسبات کمی پارامترهای مورد استفاده در نظریه مغناطیسی باشد.

The quantum theory of magnetism is a well-developed part of contemporary solid-state physics. The basic concepts of this theory can be used to describe such important effects as ferromagnetic ordering oflocalized magnetic moments in crystals and ferromagnetism of metals produced by essentially delocalized electrons, as well as various types of mutual orientation of atomic magnetic moments in solids possessing different crystal lattices and compositions. In recent years,the spin-fluctuational approach has been developed, which can overcome some contradictions between "localized" and "itinerant" models in the quantum mechanics of magnetic crystals. These are only some of the principal achievements of quantum magnetic theory. Almost all of the known magnetic properties of solids can be qualitat­ ively explained on the basis of its concepts. Further developments should open up the possibility of reliable quantitative description of magnetic properties of solids. Unfortunately, such calculations based on model concepts appear to be very complicated and, quite often, not definite enough. The rather small number of parameters of qualitative models are usually not able to take into account the very different types of magnetic interactions that appear in crystals. Further development of magnetic theory requires quantitative information on electronic wave function in the crystal considered. This can be proved by electronic band­ structure and cluster calculations. In many cases the latter can be a starting point for quantitative calculations of parameters used in magnetic theory.