Antisymmetric exchange
भौतिकी में, असममितिविरोधी विनिमय, जिसे डीज़ालोशिंस्की-मोरिया अंतःक्रिया (डी. एम. आई.) के रूप में भी जाना जाता है, दो पड़ोसी चुंबकीय स्पिनों के बीच कुल चुंबकीय विनिमय अंतःक्रिया में योगदान है, और। मात्रात्मक रूप से, यह हैमिल्टनियन में एक शब्द है जिसे इस रूप में लिखा जा सकता है। चुंबकीय रूप से क्रमबद्ध प्रणालियों में, यह अन्यथा समानांतर या एंटीपैरल संरेखित चुंबकीय क्षणों के एक स्पिन कैंटिंग का समर्थन करता है और इस प्रकार, एक एंटीफेरोमैग्नेट में कमजोर लौह चुम्बकीय व्यवहार का एक स्रोत है। यह अंतःक्रिया चुंबकीय क्षितिज के उत्पादन के लिए मौलिक है और मल्टीफेरोइक नामक पदार्थों के एक वर्ग में चुंबकीय विद्युत प्रभावों की व्याख्या करती है। एंटीसिमेट्रिक एक्सचेंज की खोज 20 वीं शताब्दी की शुरुआत में आम तौर पर एंटीफेरोमैग्नेटिक-फीओ क्रिस्टल में कमजोर लौह चुंबकत्व के विवादास्पद अवलोकन से उत्पन्न हुई थी। 1958 में, इगोर ज़्यालोशिंस्की ने सबूत प्रदान किया कि बातचीत सापेक्षवादी स्पिन जाली और चुंबकीय द्विध्रुवीय अंतःक्रियाओं के कारण थी जो लेव लैंडौ के दूसरे प्रकार के चरण संक्रमण के सिद्धांत पर आधारित थी। 1960 में, तोरू मोरिया ने स्पिन-ऑर्बिट युग्मन को एंटीसिमेट्रिक एक्सचेंज इंटरैक्शन के सूक्ष्म तंत्र के रूप में पहचाना। मोरिया ने इस घटना को विशेष रूप से "अनिसोट्रोपिक सुपरएक्सचेंज इंटरैक्शन के एंटीसिमेट्रिक भाग" के रूप में संदर्भित किया। इस घटना का सरलीकृत नामकरण 1962 में हुआ, जब बेल टेलीफोन लैबोरेटरीज के डी. ट्रेव्स और एस. अलेक्जेंडर ने केवल अंतःक्रिया को एंटीसिमेट्रिक एक्सचेंज के रूप में संदर्भित किया। इस क्षेत्र में उनके मौलिक योगदान के कारण, सममितिविरोधी आदान-प्रदान को कभी-कभी दज़यालोशिंस्की-मोरिया अंतःक्रिया के रूप में जाना जाता है। व्युत्पत्ति डी. एम. आई. का कार्यात्मक रूप एंडरसन की सुपरएक्सचेंज औपचारिकता में आयनों के बीच स्पिन-ऑर्बिट कपलिंग इंटरैक्शन के दूसरे क्रम के अशांत विश्लेषण के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है। ध्यान दें कि उपयोग किए गए संकेतन का तात्पर्य आयन पर कोणीय संवेग प्रचालक का एक 3-आयामी सदिश है, और उसी रूप का एक 3-आयामी स्पिन प्रचालक हैः जहां पर आयन के जमीनी कक्षीय तरंग फलन के साथ विनिमय समाकलन है, आदि। यदि ग्राउंड स्टेट गैर-अपक्षयी है, तो के मैट्रिक्स तत्व विशुद्ध रूप से काल्पनिक हैं, और हम क्रिस्टल समरूपता के प्रभाव के रूप में लिख सकते हैं एक वास्तविक क्रिस्टल में, पड़ोसी आयनों की समरूपता वेक्टर के परिमाण और दिशा को निर्धारित करती है। स्थानों पर आयन 1 और 2 के युग्मन को ध्यान में रखते हुए और द्विभाजित बिंदु के साथ, निम्नलिखित नियम प्राप्त किए जा सकते हैंः जब व्युत्क्रम का एक केंद्र स्थित होता है, जब एक दर्पण तल लंबवत से गुजरता है, जब एक दर्पण तल होता है जिसमें और, जब एक दो गुना घूर्णन अक्ष लंबवत से गुजरता है, जब एक-गुना अक्ष () होता है, तो वेक्टर का अभिविन्यास समरूपता द्वारा बाधित होता है, जैसा कि मोरिया के मूल प्रकाशन में पहले ही चर्चा की गई है। इस मामले को ध्यान में रखते हुए कि दो पड़ोसी आयनों के बीच चुंबकीय अंतःक्रिया को सुपरएक्सचेंज तंत्र (चित्र देखें) द्वारा एकल तीसरे आयन (लिगैंड) के माध्यम से स्थानांतरित किया जाता है, का अभिविन्यास सरल संबंध द्वारा प्राप्त किया जाता है। इसका तात्पर्य यह है कि यह शामिल तीन आयनों द्वारा फैले त्रिभुज के लंबवत है। यदि तीन आयन पंक्ति में हैं। मापन दज़यालोशिन्स्की-मोरिया अंतःक्रिया अपने आम तौर पर कमजोर प्रभावों और थोक सामग्री में अन्य चुंबक विद्युत प्रभावों के साथ समानता के कारण सीधे प्रयोगात्मक रूप से मापना मुश्किल साबित हुआ है। डी. एम. आई. वेक्टर की मात्रा निर्धारित करने के प्रयासों में एक्स-रे विवर्तन हस्तक्षेप, ब्रिलौइन प्रकीर्णन, इलेक्ट्रॉन स्पिन अनुनाद और न्यूट्रॉन प्रकीर्णन का उपयोग किया गया है। इनमें से कई तकनीकें केवल अंतःक्रिया की दिशा या ताकत को मापती हैं और स्पिन अंतःक्रिया की समरूपता या युग्मन पर अनुमान लगाती हैं। ऑप्टिकल डिटेक्शन (ओडी-ईएसआर) के साथ ब्रॉडबैंड इलेक्ट्रॉन स्पिन अनुनाद में एक हालिया प्रगति बिना किसी धारणा के और चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के एक बड़े स्पेक्ट्रम में दुर्लभ-पृथ्वी आयन सामग्री के लिए डीएमआई वेक्टर के लक्षण वर्णन की अनुमति देती है। सामग्री के उदाहरण दाईं ओर की छवि एक समन्वित भारी धातु-ऑक्साइड परिसर को प्रदर्शित करती है जो धातु आयन के आधार पर लौह चुम्बकीय या एंटीफेरोमैग्नेटिक व्यवहार को प्रदर्शित कर सकती है। प्रदर्शित संरचना को कोरंडम क्रिस्टल संरचना के रूप में संदर्भित किया जाता है, जिसका नाम एल्यूमीनियम ऑक्साइड () के प्राथमिक रूप के नाम पर रखा गया है, जो आर. सी. त्रिकोणीय अंतरिक्ष समूह को प्रदर्शित करता है। संरचना में-फीओ और-सीआरओ के समान इकाई कोशिका भी होती है जिसमें डी63डी अंतरिक्ष समूह समरूपता होती है। प्रदर्शित ऊपरी आधा इकाई कोशिका में रॉम्बोहेड्रॉन के अंतरिक्ष विकर्ण के साथ चार एम3 + आयन दिखाई देते हैं। एफ. ई. ओ. संरचना में, पहले और अंतिम धातु आयन के स्पिन सकारात्मक होते हैं जबकि केंद्र दो नकारात्मक होते हैं। - सीआरओ संरचना में, पहले और तीसरे धातु आयन के स्पिन सकारात्मक होते हैं जबकि दूसरे और चौथे नकारात्मक होते हैं। दोनों यौगिक ठंडे तापमान (<250K) पर एंटीफेरोमैग्नेटिक होते हैं, हालांकि इस तापमान से ऊपर-फीओ एक संरचनात्मक परिवर्तन से गुजरता है जहां इसका कुल स्पिन वेक्टर अब क्रिस्टल अक्ष के साथ नहीं बल्कि बेसल (111) तल के साथ एक मामूली कोण पर इंगित करता है। यही कारण है कि लौह युक्त यौगिक 250K से ऊपर एक तात्कालिक लौह चुम्बकीय क्षण प्रदर्शित करता है, जबकि क्रोमियम युक्त यौगिक कोई परिवर्तन नहीं दिखाता है। इस प्रकार यह आयन स्पिन के वितरण, कुल स्पिन वेक्टर के गलत संरेखण और इकाई कोशिका की परिणामी एंटीसिमेट्री का संयोजन है जो इन क्रिस्टल संरचनाओं में देखी जाने वाली एंटीसिमेट्रिक विनिमय घटना को जन्म देता है। अनुप्रयोग चुंबकीय स्काईरमायन एक चुंबकीय स्काईरमायन एक चुंबकीय बनावट है जो चुंबकत्व क्षेत्र में होती है। वे सर्पिल या हेजहोग विन्यास में मौजूद हैं जो डीज़ालोशिंस्की-मोरिया अंतःक्रिया द्वारा स्थिर किए जाते हैं। स्काईरमियन प्रकृति में स्थलवैज्ञानिक होते हैं, जो उन्हें भविष्य के स्पिनट्रोनिक उपकरणों के लिए आशाजनक उम्मीदवार बनाते हैं। मल्टीफेरॉक्स एंटीसिमेट्रिक एक्सचेंज मल्टीफेरॉक्स के हाल ही में खोजे गए वर्ग में चुंबकत्व प्रेरित विद्युत ध्रुवीकरण की समझ के लिए महत्वपूर्ण है। यहाँ, लिगैंड आयनों के छोटे बदलावों को चुंबकीय क्रम द्वारा प्रेरित किया जा सकता है, क्योंकि प्रणालियाँ जाली ऊर्जा की कीमत पर चुंबकीय अंतःक्रिया ऊर्जा को बढ़ाती हैं। इस तंत्र को "व्युत्क्रम डीज़ालोशिंस्की-मोरिया प्रभाव" कहा जाता है। कुछ चुंबकीय संरचनाओं में, सभी लिगैंड आयनों को एक ही दिशा में स्थानांतरित किया जाता है, जिससे शुद्ध विद्युत ध्रुवीकरण होता है। उनके चुंबक विद्युत युग्मन के कारण, बहुध्रुवीय पदार्थ उन अनुप्रयोगों में रुचि रखते हैं जहां लागू विद्युत क्षेत्रों के माध्यम से चुंबकत्व को नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है। इस तरह के अनुप्रयोगों में सुरंग चुम्बकीय प्रतिरोध (टी. एम. आर.) संवेदक, विद्युत क्षेत्र ट्यूनेबल कार्यों के साथ स्पिन वाल्व, उच्च-संवेदनशीलता वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र संवेदक और विद्युत रूप से ट्यूनेबल माइक्रोवेव उपकरण शामिल हैं। 3 डी इलेक्ट्रॉनों की चुंबकत्व क्षमता के कारण अधिकांश बहुध्रुवीय पदार्थ संक्रमण धातु ऑक्साइड होते हैं। कईयों को पेरोव्स्काइट्स के रूप में भी वर्गीकृत किया जा सकता है और उनमें लैंथेनाइड आयन के साथ-साथ फे3 + आयन होता है। नीचे सामान्य बहुध्रुवीय यौगिकों की एक संक्षिप्त तालिका दी गई है। अधिक उदाहरणों और अनुप्रयोगों के लिए मल्टीफेरॉक्स भी देखें। यह भी देखें विनिमय अंतःक्रिया स्पिन-ऑर्बिट कपलिंग सुपरएक्सचेंज लैंडौ सिद्धांत स्काईरमियन मल्टीफेरोइक्स संदर्भ चुंबकीय विनिमय अंतःक्रिया स्पिनट्रॉनिक्स