מגנטיות של דיאלקטריים ומוליכים למחצה
בניגוד למתכות, לדיאלקטרים ולמוליכים למחצה אין בדרך כלל אלקטרונים נודדים. לָכֵן, רגעים מגנטיים בחומרים אלו הם ממוקמים יחד עם אלקטרונים במצבים יוניים. זה ההבדל העיקרי. מגנטיות של מתכות, המתואר על ידי תורת הלהקה, על ידי המגנטיות של דיאלקטריים ומוליכים למחצה.
על פי תורת הלהקות, דיאלקטריים הם גבישים המכילים מספר זוגי אלקטרונים... זה אומר שדיאלקטריים יכולים רק לחשוף תכונות דיאמגנטיות, אשר, עם זאת, אינו מסביר חלק מהתכונות של חומרים רבים מסוג זה.
למעשה, פרמגנטיות של אלקטרונים מקומיים, כמו גם פרומגנטיות ואנטי-פרומגנטיות (אחד המצבים המגנטיים של חומר, המאופיין בעובדה שהמומנטים המגנטיים של חלקיקים שכנים של החומר מכוונים זה לזה, ולכן המגנטיזציה של הגוף בכללותו קטן מאוד) של דיאלקטריות היא תוצאה של דחייה הדדית של קולומב של אלקטרונים (אנרגיית האינטראקציה של קולומב של אלקטרונים Uc באטומים אמיתיים נעה בין 1 ל-10 וולט אלקטרונים או יותר).
נניח שבאטום מבודד הופיע אלקטרון נוסף, מה שגרם לאנרגיה שלו לעלות בערך e. זה אומר שהאלקטרון הבא נמצא ברמת האנרגיה Uc + e. בתוך הגביש, רמות האנרגיה של שני האלקטרונים הללו מתפצלות לרצועות, וכל עוד קיים פער הפס, הגביש הוא מוליך למחצה או דיאלקטרי.
יחד, שני האזורים מכילים לרוב מספר זוגי של אלקטרונים, אך יכול להיווצר מצב שבו רק האזור התחתון מתמלא ומספר האלקטרונים בו אי-זוגי.
דיאלקטרי כזה נקרא דיאלקטרי מוט-האברד... אם אינטגרלי החפיפה קטנים, אזי הדיאלקטרי יפגין פרמגנטיות, אחרת תהיה אנטי-פרומגנטיות בולטת.
דיאלקטריים כגון CrBr3 או EuO מפגינים פרומגנטיות המבוססת על אינטראקציה של חילופי-על. רוב הדיאלקטריות הפרומגנטיות מורכבות מיונים תלת מימדיים מגנטיים המופרדים על ידי יונים לא מגנטיים.
במצב בו המרחק לאינטראקציה ישירה של אורביטלים תלת מימדיים זה עם זה הוא גדול, עדיין אפשרית אינטראקציה חליפית - על ידי חפיפה של פונקציות הגל של אורביטלים תלת מימדיים של יונים מגנטיים ושל אורביטלים p של אניונים לא מגנטיים.
אורביטלים משני סוגים "מערבבים", האלקטרונים שלהם הופכים משותפים למספר יונים - זוהי אינטראקציית חילופי העל. אם דיאלקטרי כזה הוא פרומגנטי או אנטי-פרומגנטי נקבע לפי סוג ה-d-orbitals, מספר האלקטרונים שלהם, וגם לפי הזווית שבה רואים זוג יונים מגנטיים מהמקום שבו נמצא היון הלא-מגנטי.
לאינטראקציה חילופי אנטי סימטרית (הנקראת אינטראקציית Dzialoszinski-Moria) בין שני תאים עם וקטורי ספין S1 ו-S2 יש אנרגיה שאינה אפס רק אם התאים המדוברים אינם שווים מבחינה מגנטית.
אינטראקציה מסוג זה נצפית בחלק מהאנטי-פרומגנטים בצורה של מגנטיזציה ספונטנית חלשה (בצורה של פרומגנטיות חלשה), כלומר, המגנטיזציה היא אלפית בהשוואה עם מגנטיזציה של פרומגנטים קונבנציונליים... דוגמאות לחומרים כאלה: המטיט, מנגן קרבונט, קובלט קרבונט.