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物质的铁磁性是人类认识的第一个铁性序(ferroic order)。关于磁起源、磁相变的研究过程大致有这些标志性过程。
奥斯特发现电流磁效应后,安培在对电流间的相互作用研究的基础上提出了物质磁性起源的分子电流假说。
皮埃尔.居里发现了铁磁性存在的临界温度,确立了在临界温度以上顺磁磁化率与温度的关系,指出了抗磁性和顺磁性的存在,并提出了居里抗磁和顺磁定律。
朗之万将经典统计理论应用到固体原子磁矩的系统,导出了居里定律。
外斯在朗之万理论基础上提出了分子场假说和磁畴假说,这两个假说成为分子场理论的基础。分子场理论在解释铁磁性物质的磁性方面相当成功,它说明了铁磁物质的自发磁化,给出的磁化强度与温度的关系与实验也基本相符,并导出了居里温度和居里-外斯定律。
原子固有磁矩的存在是一种量子效应。电子的自旋是一种总角动量守恒下的相对论效应!狄拉克相对性量子方程自然的预言了电子自旋。
海森伯根据氢分子的结合能与电子自旋取向有关的量子力学计算结果提出了铁磁体的自发磁化来源于量子力学交换作用的海森伯模型。并证明了分子场实际上就是电子之间交换作用的一种平均场近似。交换效应来自于波函数的重叠区域。
铁磁物质还存在磁致伸缩现象,即磁化过程伴随着磁化状态的变化会产生长度和体积的变化,可以用这一效应产生超声波。
在氧化物中,过渡金属离子d电子通过阴离子发生超交换相互作用,著名的有Anderson机制和Goodenough-Kanamori规则。目前已知的超交换作用产生铁磁性仅存在下面这几种情况:
在磁电多重铁性研究中,铁磁绝缘体和铁磁性铁电体的探索是两个难点。
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