ڈائی الیکٹرکس اور سیمی کنڈکٹرز کی مقناطیسیت

دھاتوں کے برعکس، ڈائی الیکٹرکس اور سیمی کنڈکٹرز میں عام طور پر گھومنے والے الیکٹران نہیں ہوتے ہیں۔ لہذا، مقناطیسی لمحات ان مادوں میں وہ آئنک حالتوں میں الیکٹران کے ساتھ مل کر مقامی ہوتے ہیں۔ یہ بنیادی فرق ہے۔ دھاتوں کی مقناطیسیتبینڈ تھیوری کے ذریعے بیان کیا گیا ہے، ڈائی الیکٹرکس اور سیمی کنڈکٹرز کے مقناطیسیت کے ذریعے۔

بینڈ تھیوری کے مطابق، ڈائی الیکٹرکس کرسٹل ہیں جن میں یکساں نمبر ہوتا ہے۔ الیکٹران… اس کا مطلب یہ ہے کہ ڈائی الیکٹرک صرف بے نقاب کر سکتے ہیں۔ ڈائی میگنیٹک خصوصیات، جو، تاہم، اس قسم کے بہت سے مادوں کی کچھ خصوصیات کی وضاحت نہیں کرتا ہے۔

درحقیقت، مقامی الیکٹرانوں کا پیرا میگنیٹزم، نیز فیرو- اور اینٹی فیرو میگنیٹزم (کسی مادے کی مقناطیسی حالتوں میں سے ایک، جس کی خصوصیت یہ ہے کہ مادہ کے پڑوسی ذرات کے مقناطیسی لمحات ایک دوسرے کی طرف ہوتے ہیں، اور اس وجہ سے مقناطیسی عمل مجموعی طور پر جسم بہت چھوٹا ہے) ڈائی الیکٹرکس کا کولمب آپسی ریپلیشن الیکٹران کا نتیجہ ہے (حقیقی ایٹموں میں الیکٹران Uc کی کولمب انٹرایکشن انرجی 1 سے 10 یا اس سے زیادہ الیکٹران وولٹ تک ہوتی ہے)۔

فرض کریں کہ ایک الگ تھلگ ایٹم میں ایک اضافی الیکٹران نمودار ہوا، جس کی وجہ سے اس کی توانائی کی قدر میں اضافہ ہوا۔ اس کا مطلب ہے کہ اگلا الیکٹران توانائی کی سطح Uc + e میں ہے۔ کرسٹل کے اندر، ان دو الیکٹرانوں کی توانائی کی سطح بینڈوں میں تقسیم ہو جاتی ہے، اور جب تک بینڈ گیپ موجود ہے، کرسٹل یا تو سیمی کنڈکٹر ہے یا ڈائی الیکٹرک۔

ایک ساتھ، دونوں زونز میں عام طور پر یکساں تعداد میں الیکٹران ہوتے ہیں، لیکن ایسی صورت حال پیدا ہو سکتی ہے جہاں صرف نچلا زون بھرا ہوا ہو اور اس میں الیکٹران کی تعداد طاق ہو۔

ایسے ڈائی الیکٹرک کہلاتا ہے۔ موٹ ہبارڈ ڈائی الیکٹرک… اگر اوورلیپ انٹیگرلز چھوٹے ہیں، تو ڈائی الیکٹرک پیرا میگنیٹزم کو ظاہر کرے گا، بصورت دیگر انٹی فیرو میگنیٹزم واضح ہوگا۔

ڈائی الیکٹرکس جیسے CrBr3 یا EuO سپر ایکسچینج تعامل کی بنیاد پر فیرو میگنیٹزم کی نمائش کرتے ہیں۔ فیرو میگنیٹک ڈائی الیکٹرکس کی اکثریت مقناطیسی تھری ڈی آئنوں پر مشتمل ہوتی ہے جو غیر مقناطیسی آئنوں سے الگ ہوتے ہیں۔

ایسی صورت حال میں جہاں ایک دوسرے کے ساتھ 3d-orbitals کے براہ راست تعامل کا فاصلہ زیادہ ہے، تبادلہ تعامل اب بھی ممکن ہے - مقناطیسی آئنوں کے 3d-orbitals اور غیر مقناطیسی anions کے p-orbitals کے لہر کے افعال کو اوور لیپ کر کے۔

دو قسم کے مداری "مکس"، ان کے الیکٹران کئی آئنوں کے لیے عام ہو جاتے ہیں - یہ سپر ایکسچینج تعامل ہے۔ آیا ایسا ڈائی الیکٹرک فیرو میگنیٹک ہے یا اینٹی فیرو میگنیٹک اس کا تعین d-orbitals کی قسم، ان کے الیکٹرانوں کی تعداد، اور اس زاویے سے بھی ہوتا ہے جس پر مقناطیسی آئنوں کا ایک جوڑا دیکھا جاتا ہے جہاں سے غیر مقناطیسی آئن واقع ہے۔

سپن ویکٹر S1 اور S2 والے دو خلیوں کے درمیان ایک متضاد تبادلہ تعامل (جسے Dzialoszinski-Moria تعامل کہا جاتا ہے) میں غیر صفر توانائی صرف اس صورت میں ہوتی ہے جب زیر بحث خلیات مقناطیسی طور پر مساوی نہ ہوں۔

اس قسم کا تعامل کچھ antiferromagnets میں کمزور spontaneous magnetization (کمزور فیرو میگنیٹزم کی شکل میں) کی صورت میں دیکھا جاتا ہے، یعنی، مقناطیسیت اس کے مقابلے میں ہزارویں نمبر پر ہے۔ روایتی فیرو میگنیٹ کی مقناطیسیت کے ساتھ… ایسے مادوں کی مثالیں: ہیمیٹائٹ، مینگنیج کاربونیٹ، کوبالٹ کاربونیٹ۔