Antisymmetric exchange
طبیعیات میں، اینٹیسیمیٹرک ایکسچینج، جسے ڈزیلوشنکی-موریا انٹرایکشن (ڈی ایم آئی) بھی کہا جاتا ہے، دو پڑوسی مقناطیسی گھماؤ کے درمیان کل مقناطیسی تبادلے کے تعامل میں ایک شراکت ہے، اور۔ مقداری طور پر، یہ ہیملٹنین میں ایک اصطلاح ہے جسے اس طرح لکھا جا سکتا ہے۔ مقناطیسی طور پر ترتیب شدہ نظاموں میں، یہ بصورت دیگر متوازی یا مخالف متوازی منسلک مقناطیسی لمحات کی اسپن کینٹنگ کی حمایت کرتا ہے اور اس طرح، اینٹیفیرومیگنیٹ میں کمزور فیرومیگنیٹک رویے کا ایک ذریعہ ہے۔ یہ تعامل مقناطیسی اسکائی آرمینز کی پیداوار کے لیے بنیادی ہے اور مواد کی ایک کلاس میں مقناطیسی برقی اثرات کی وضاحت کرتا ہے جسے ملٹی فیرائکس کہا جاتا ہے۔ اینٹیسیمیٹرک تبادلے کی دریافت 20 ویں صدی کے اوائل میں عام طور پر اینٹیفیرومیگنیٹک-فی او کرسٹل میں کمزور فیرومیگنیٹزم کے متنازعہ مشاہدے سے شروع ہوئی۔ 1958 میں، اگور ڈزیلوشنسکی نے اس بات کا ثبوت فراہم کیا کہ یہ تعامل رشتہ دار اسپن جالی اور مقناطیسی دو قطبی تعاملات کی وجہ سے تھا جو لیو لینڈو کے دوسری قسم کے مرحلے کی منتقلی کے نظریہ پر مبنی تھا۔ 1960 میں، ٹورو موریہ نے اسپن آربٹ جوڑے کو اینٹی سمیٹرک ایکسچینج انٹرایکشن کے خوردبین طریقہ کار کے طور پر شناخت کیا۔ موریہ نے اس رجحان کو خاص طور پر "انیسوٹروپک سپر ایکسچینج انٹرایکشن کا اینٹیسیمیٹرک حصہ" کہا۔ اس رجحان کا آسان نام 1962 میں اس وقت رکھا گیا جب بیل ٹیلی فون لیبارٹریز کے ڈی ٹریوز اور ایس الیگزینڈر نے اس تعامل کو محض اینٹیسیمیٹرک ایکسچینج کہا۔ میدان میں ان کی بنیادی شراکت کی وجہ سے، اینٹیسیمیٹرک تبادلے کو بعض اوقات ڈزیلوشنکی-موریا تعامل کہا جاتا ہے۔ ڈی ایم آئی کی فعال شکل اینڈرسن کے سپر ایکسچینج فارملزم میں آئنوں کے درمیان اسپن آربٹ جوڑے کے تعامل کے دوسرے درجے کے پریشان کن تجزیے کے ذریعے حاصل کی جا سکتی ہے۔ نوٹ کریں کہ استعمال شدہ اشارے آئن پر کونیی مومنٹم آپریٹرز کا 3 جہتی ویکٹر ہے، اور اسی شکل کا 3 جہتی اسپن آپریٹر ہے: جہاں ایکسچینج انٹیگرل ہے، آئن کے زمینی مداری لہر فنکشن کے ساتھ، وغیرہ۔ اگر زمینی حالت غیر انحطاط پذیر ہے، تو اس کے میٹرکس عناصر خالصتا خیالی ہیں، اور ہم کرسٹل سمیٹری کے اثرات کے طور پر لکھ سکتے ہیں۔ ایک حقیقی کرسٹل میں، پڑوسی آئنوں کی سمیٹریز ویکٹر کی شدت اور سمت کا تعین کرتی ہیں۔ مقامات پر آئنوں 1 اور 2 کے جوڑے پر غور کرتے ہوئے اور نقطہ دو حصوں کی نشاندہی کے ساتھ، درج ذیل اصول حاصل کیے جا سکتے ہیں: جب الٹ کا مرکز واقع ہوتا ہے، جب کوئی آئینے کا طیارہ عمودی طور پر گزرتا ہے، جب کوئی آئینے کا طیارہ ہوتا ہے جس میں شامل ہوتا ہے اور، جب دو گنا گردش محور عمودی طور پر گزرتا ہے، جب کوئی-فولڈ محور () ساتھ ہوتا ہے، تو ویکٹر کی واقفیت ہم آہنگی سے محدود ہوتی ہے، جیسا کہ موریہ کی اصل اشاعت میں پہلے ہی بحث کی گئی ہے۔ اس صورت پر غور کرتے ہوئے کہ دو پڑوسی آئنوں کے درمیان مقناطیسی تعامل کو ایک تیسرے آئن (لگینڈ) کے ذریعے سپر ایکسچینج میکانزم کے ذریعے منتقل کیا جاتا ہے (شکل دیکھیں)، کی واقفیت سادہ تعلق سے حاصل ہوتی ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ شامل تین آئنوں کے ذریعے پھیلے ہوئے مثلث کے لیے عمودی ہے۔ اگر تینوں آئن قطار میں ہوں۔ پیمائش ڈزیلوشنکی-موریا تعامل اس کے عام طور پر کمزور اثرات اور بلک میٹریل میں دیگر میگنیٹو الیکٹرک اثرات سے مماثلت کی وجہ سے براہ راست تجرباتی طور پر پیمائش کرنا مشکل ثابت ہوا ہے۔ ڈی ایم آئی ویکٹر کی مقدار طے کرنے کی کوششوں میں ایکس رے ڈفریکشن مداخلت، برلوئن بکھرنے، الیکٹران اسپن گونج، اور نیوٹرون بکھرنے کا استعمال کیا گیا ہے۔ ان میں سے بہت سی تکنیکیں صرف تعامل کی سمت یا طاقت کی پیمائش کرتی ہیں اور اسپن تعامل کی ہم آہنگی یا جوڑے پر مفروضے بناتی ہیں۔ آپٹیکل ڈٹیکشن (او ڈی-ای ایس آر) کے ساتھ مل کر براڈ بینڈ الیکٹران اسپن گونج میں ایک حالیہ پیشرفت نایاب زمین آئن مواد کے لیے ڈی ایم آئی ویکٹر کی خصوصیت کی اجازت دیتی ہے جس میں کوئی مفروضہ نہیں ہے اور مقناطیسی میدان کی طاقت کے ایک بڑے میدان میں۔ مادی مثالیں دائیں طرف کی تصویر ایک مربوط ہیوی میٹل آکسائیڈ کمپلیکس کو ظاہر کرتی ہے جو دھاتی آئن کے لحاظ سے فیرومیگنیٹک یا اینٹیفیرومیگنیٹک رویے کو ظاہر کر سکتی ہے۔ دکھائے گئے ڈھانچے کو کرونڈم کرسٹل ڈھانچہ کہا جاتا ہے، جس کا نام ایلومینیم آکسائڈ () کی بنیادی شکل کے نام پر رکھا گیا ہے، جو Rc مثلث خلائی گروپ کو ظاہر کرتا ہے۔ اس ڈھانچے میں وہی یونٹ سیل بھی ہوتا ہے جو-فی او اور-سی آر او ہوتا ہے جس میں ڈی 63 ڈی اسپیس گروپ سمیٹری ہوتی ہے۔ اوپری نصف یونٹ سیل دکھایا گیا ہے جس میں رومبوہیڈرون کے خلائی اخترن کے ساتھ چار M3 + آئن دکھائے گئے ہیں۔ فی او ساخت میں، پہلے اور آخری دھاتی آئن کے گھماؤ مثبت ہوتے ہیں جبکہ مرکز دو منفی ہوتے ہیں۔ - CrO ساخت میں، پہلے اور تیسرے دھاتی آئن کے گھماؤ مثبت ہوتے ہیں جبکہ دوسرے اور چوتھے منفی ہوتے ہیں۔ دونوں مرکبات سرد درجہ حرارت (<250K) پر اینٹیفیرومیگنیٹک ہوتے ہیں، تاہم اس درجہ حرارت سے اوپر-فی او ایک ساختی تبدیلی سے گزرتا ہے جہاں اس کا کل اسپن ویکٹر اب کرسٹل محور کے ساتھ نہیں بلکہ بیسال (111) سطح کے ساتھ ہلکے زاویے پر ہوتا ہے۔ یہی وجہ ہے کہ لوہے پر مشتمل مرکب 250K سے اوپر ایک فوری فیرومیگنیٹک لمحے کو ظاہر کرتا ہے، جبکہ کرومیم پر مشتمل مرکب کوئی تبدیلی نہیں دکھاتا ہے۔ اس طرح یہ آئن اسپن کی تقسیم، کل اسپن ویکٹر کی غلط صف بندی، اور یونٹ سیل کے نتیجے میں ہونے والی اینٹیسیمیٹری کا مجموعہ ہے جو ان کرسٹل ڈھانچوں میں نظر آنے والے اینٹیسیمیٹرک تبادلے کے رجحان کو جنم دیتا ہے۔ ایپلی کیشنز مقناطیسی اسکائی ریمیون مقناطیسی اسکائی ریمیون ایک مقناطیسی ساخت ہے جو مقناطیسی میدان میں پائی جاتی ہے۔ وہ سرپل یا ہیج ہاگ کی ترتیبات میں موجود ہیں جو ڈزیلوشنکی-موریا تعامل سے مستحکم ہوتے ہیں۔ اسکائیرمینز ٹپوولوجیکل نوعیت کے ہوتے ہیں، جو انہیں مستقبل کے اسپنٹونک آلات کے لیے امید افزا امیدوار بناتے ہیں۔ ملٹی فیرائکس کی حال ہی میں دریافت شدہ کلاس میں مقناطیسیت سے متاثر برقی پولرائزیشن کو سمجھنے کے لیے ملٹی فیرائکس اینٹیسیمیٹرک ایکسچینج اہمیت کا حامل ہے۔ یہاں، لگینڈ آئنوں کی چھوٹی شفٹوں کو مقناطیسی ترتیب سے متاثر کیا جا سکتا ہے، کیونکہ نظام جالی توانائی کی قیمت پر مقناطیسی تعامل توانائی کو بڑھاتے ہیں۔ اس طریقہ کار کو "الٹا ڈزیلوشنکی-موریا اثر" کہا جاتا ہے۔ بعض مقناطیسی ڈھانچوں میں، تمام لگینڈ آئنوں کو ایک ہی سمت میں منتقل کیا جاتا ہے، جس کی وجہ سے خالص برقی پولرائزیشن ہوتی ہے۔ ان کے میگنیٹو برقی جوڑے کی وجہ سے، ملٹی فیروک مواد ایپلی کیشنز میں دلچسپی رکھتے ہیں جہاں اطلاق شدہ برقی شعبوں کے ذریعے مقناطیسیت کو کنٹرول کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس طرح کی ایپلی کیشنز میں ٹنل میگنیٹوریسسٹنس (ٹی ایم آر) سینسرز، الیکٹرک فیلڈ ٹیون ایبل افعال کے ساتھ اسپن والوز، ہائی حساسیت متبادل مقناطیسی فیلڈ سینسرز، اور برقی طور پر ٹیون ایبل مائکروویو ڈیوائسز شامل ہیں۔ 3 ڈی الیکٹرانوں کی مقناطیسی صلاحیت کی وجہ سے زیادہ تر ملٹی فیروک مواد منتقلی دھاتی آکسائڈ ہوتے ہیں۔ بہت سے کو پیرووسکیٹس کے طور پر بھی درجہ بندی کیا جا سکتا ہے اور اس میں لینتھانائڈ آئن کے ساتھ ساتھ فی 3 + آئن ہوتا ہے۔ ذیل میں عام ملٹی فیرائک مرکبات کا ایک مختصر جدول ہے۔ مزید مثالوں اور ایپلی کیشنز کے لیے ملٹی فیرروکس بھی دیکھیں۔ یہ بھی دیکھیں ایکسچینج انٹرایکشن اسپن آربٹ جوڑی سپیری ایکسچینج لینڈو تھیوری اسکائی ریمیونز ملٹی فیرروکس حوالہ جات مقناطیسی تبادلے کے تعاملات اسپنٹرونکس