P h y s i c a X V I , n o 3 M a a r t 1950
L E T T R E A L A R E D A C T I O N
Sur le f e r r o m a g n 6 t i s m e des ferrites, ou f e r r i m a g n 6 t i s m e
L e s t r a v a u x d e A . S e r r e s l ) e t s u r t o u t c e u x d e J . L . S n o e k ~ - ) o n t a t t i r 6 l ' a t t e n t i o n s u r les r e m a r q u a b l e s p r o p r i 6 t 6 s f e r r o m a g n 6 t i q u e s d e s f e r r i t e s A s t r u c t u r e d e s p i n e l l e . D a n s ces c o r p s , les i o n s m 6 t a l l i q u e s o c c u p e n t s o i t les s i t e s t 6 t r a ~ d r i q u e s , ou s i t e s A, e n t o u r ~ s de 4 a t o m e s d ' o x y g ~ n e , s o i t les s i t e s o c t a ~ d r i q u e s , ou s i t e s B, e n t o u r 6 s d e 6 a t o m e s d ' o x y g ~ n e : o n c o m p - t e 1 s i t e A e t 2 s i t e s B p a r m o l 6 c u l e Fe2OaMO. D a n s l e s / e r r i t e s n o r m a u x , l e s i o n s F e + + + s o n t e n B e t l ' i o n M + + e n . 4 . B a r t h e t P o s n j a k a ) o n t m o n t r 6 q u ' i l e x i s t a i t a u s s i des / e r r i t e s i n v e r s e s darts l e s q u e l s u n ion F e +++
e s t e n A, t a n d i s q u e les d e u x a u t r e s i o n s F e +++ e t M ++ s o n t e n B. V e r- w e y e t H e i 1 m a n n 4) o n t p r o u v 6 q u e s les f e r r i t e s f e r r o m a g n 6 t i q u e s s o n t i n v e r s e s t a n d i s q u e les f e r r i t e s de zinc e t d e c a d m i u m , p a r a m a g n 6 t i - ques, s o n t n o r m a u x .
R 6 c e m m e n t , J. H . G i s o 1 f 6) a p r o p o s 6 u n e i n t e r p r 6 t a t i o n s e l o n la- q u e l l e s e u l s les i o n s m 6 t a l l i q u e s s u r les s i t e s A, c'est-/~-dire les i o n s F e +++, c o n t r i b u e r a i e n t a u f e r r o m a g n 6 t i s m e . C e t t e h y p o t h ~ s e s o u l , r e q u e l q u e s d i f f i c u l t 6 s . E n p r e m i e r lieu, elle d o n n e u n m o m e n t m o l 6 c u l a i r e A s a t u r a t i o n M , 6gal a u m o m e n t de l ' i o n Fe+++, s o i t 5/~B (/~B = m a g n 6 t o n d e B o h r), t a n d i s q u e d e n o m b r e u s e s e x p 6 r i e n c e s i n d 6 p e n d a n t e s (E. W . G o r t e r 6) E i n d h o v e n , C. G u i l l a u d 7) ~. B e l l e v u e , L. \ V e i l , L. B o c h i r o l e t R. P a u t h e n e t a ) ~ G r e n o b l e ) o n t r e s p e c t i v e m e n t d o n n 6 5,00 #B, 4,06 #B, 3,35 /~B, 2 , 2 5 , I~B, 1,37 #B e n c h o i s i s s a n t s u c c e s s i v e m e n t Mn, Fe, Co, Ni, Cu p o u r j o u e r le r61e d e l ' i o n M ++. Ces v a l e u r s m o n t r e r a i e n t p l u t 6 t q u e c ' e s t l ' i o n M q u i o c c u p e le s i t e A m a i s a l o r s ces f e r r i t e s n e s e r a i e n t p a s i n v e r s e s m a i s n o r m a u x , e n c o n t r a d i c t i o n a v e c les r ~ s u l t a t s d e V e r w e y.
E n s e c o n d lieu, l ' h y p o t h ~ s e d e G i s o 1 f, a p p l i q u 6 e a u x f e r r i t e s m i x t e s Fe203, x M O , (1 --- x) Z n O , i n d i q u e q u e M s d 6 c r o i t l i n 6 a i r e m e n t d e 5 A 0/~B l o r s q u e x c r o i t d e 0 A l, t a n d i s q u e E . W . G o r t e r (loc. c i t . ) a m o n t r 6 q u e p o u r M = Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Li0. 5 + Fed;s + +, le m o m e n t c o m m e n c e p a r c r o l t r e l o r s q u e x d i m i n u e , la t a n g e n t e i n i t i a l e A la c o u r b e M~ = / ( x ) s ' e x t r a - p o l a n t v e r s 10 /~B p o u r x = 0. E n t r o i s i ~ m e lieu, d a n s le f e r r i t e d e c u i v r e , q u i e s t u n f e r r i t e i n v e r s e assez p r o c h e d e la l i m i t e d e s f e r r i t e s n o r m a u x , les i o n s m 6 t a l l i q u e s t e n d e n t ~ h a u t e t e m p 6 r a t u r e A se r 6 p a r t i r s t a t i s t i q u e m e n t s u r les s i t e s A e t les s i t e s B : c e t 6 t a t p e u t 6 t r e p a r t i e l l e m e n t c o n s e r v 6 p a r t r e m p e . Si M s p r o v i e n t des i o n s s i t u 6 s e n A, il d o l t 6 t r e k l ' 6 t a t t r e m p 6 p l u s p e t i t q u ' A l ' 6 t a t r e c u i t p u i s q u e le h o m b r e des i o n s F e +++ y e s t m o i n d r e : les e x p 6 r i e n c e s d e E. W . G o r t e r i n d i q u e n t le c o n t r a i r e . E n f i n , d a n s la m 6 m e h y p o t h ~ s e , la v a r i a t i o n t h e r m i q u e d e la s u s c e p t i b i l i t 6 m a g n 6 t i q u e Z
3 5 0 - -
LETTRE ~'\ LA REDACTION 351
au d e s s u s d u p o i n t d e C u r i e 01 d c v r a i t ~ t r e a n a l o g u e g celle d e s a u t r e s f e r r o m a g n 6 t i q u e s , s o i t e n g r o s u n e v a r i a t i o n l i n 6 a i r e d e 1 : ;~ en f o n c t i o n d e la t e m p 6 r a t u r e T, a v e c au v o i s i n a g e d e 01 u n e c o n v e x i t 6 v e r s l ' a x e d e s T.
L ' e x p 6 r i e n c e d o n n e au c o n t r a i r e u n e c o u r b e d ' a l l u r e h y p e r b o l i q u e a v e c s a c o n c a v i t 6 v e r s l ' a x e d e s T. L ' i n t e r p r 6 t a t i o n d e G i s o 1 f n e p a r a i t d o n c p a s a d m i s s i b l e .
J ' a v a i s a n t 6 r i e u r e m e n t p r o p o s 6 u n e a u t r e h y p o t h ~ s e 9) s e l o n l a q u e l l e les i n t e r a c t i o n s d ' 6 c h a n g e p r 6 p o n d 6 r a n t e s s o n t e s s e n t i e l l e m e n t d e s i n t e r a c t i o n s ndcatives e n t r e les i o n s plac6s s u r les s i t e s A e t les i o n s p l a c 6 s s u r les s i t e s B.
I1 en r 6 s u l t e qu'A b a s s e t e m p 6 r a t u r e les m o m e n t s d e s i o n s s i t u 6 s e n A s ' a l i g - n e n t p a r a l l ~ l e m e n t e n t r e e u x p o u r d o n n e r u n e r 6 s u l t a n t e ]l/[ a e t q u e les m o m e n t s d e s ions s i t u 6 s e n B s ' a l i g n e n t e n s e n s i n v e r s e a v e c u n e r 6 s u l t a n t e Mb: le m o m e n t r 6 s u l t a n t o b s e r v a b l e N/s e s t 6gal k la d i f f 6 r e n c e ~ ¢ b - - M a . Ainsi, les m o m e n t s d e s d e u x i o n s F e +++ d ' u n f e r r i t e i n v e r s e s ' a n n u l e n t p u i s - q u ' i l s s o n t situ6s, F u n en A e t l ' a u t r e en B. Le m o m e n t 21I s e s t d o n c s i m p l e - m e n t 6gal ~ celui d e l ' i o n M ++. O n r e n d a l o r s c o m p t e q u a n t i t a t i v e m e n t d e s v a l e u r s d e M s p o u r les f e r r i t e s de Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Li. O n i n t e r p r ~ t e a u s s i les v a r i a t i o n s de 3//s a v e c la c o n c e n t r a t i o n d a n s les f e r r i t e s m i x t e s M - - Z n ainsi q u e l ' e x t r a p o l a t i o n v e r s 10 /*/~ d e la t a n g e n t e i n i t i a l e ~ la c o u r b e M S = /(x): en effet, le r e m p l a c e m e n t d ' u n ion 3,1 d e m o m e n t m, plac6 en B.
p a r u n i o n Z n de m o m e n t nul, plac6 e n A, p r o v o q u e u n e v a r i a t i o n d e m o m e n t 6gale g (10 - - m) /~B, le p r e m i e r t e r m e p r o v e n a n t d u r e t o u r n e m e n t d u m o m e n t d e 'lion F e +++ q u i p a s s e d e .4 en B, le s e c o n d d u d 6 p a r t d e l ' i o n M . L ' a u g m e n t a t i o n d u m o m e n t d u f e r r i t e de c u i v r e p a r la t r e m p e s ' e x p l i - q u e a u s s i a i s 6 m e n t . E n f i n , l ' e x t e n s i o n d e la t h 6 o r i e du c h a m p m o l 6 c u l a i r e d e W e i s s p e r m e t de m o n t r e r q u e la s u s c e p t i b i l i t 6 au d e s s u s du p o i n t d e C u r i e o b 6 i t X I a r e l a t i o n
1 T 1 a
- - +
7. C Xo T--O
off C e s t la c o n s t a n t e d e C u r i e r e l a t i v e ~ t o u s l e s ions p r 6 s e n t s e t Z0, o, 0 s o n t t r o i s c o e f f i c i e n t s c a l c u l a b l e s en f o n c t i o n d e s t r o i s c o e f f i c i e n t s d e c h a m p m o l ~ c u l a i r e naa, nab, .nbb q u i d 6 f i n i s s e n t les i n t e r a c t i o n s . E f f e c t i v e m e n t , o n r e p r 6 s e n t e ainsi c o n v e n a b l e m e n t les r 6 s u l t a t s e x p 6 r i m e n t a u x e t o n en dS- d u i t n~a, .nab e t nbb. Ces c o e f f i c i e n t s u n e lois c o n n u s , il e s t alors p o s s i b l e d e c a l c u l e r s a n s a u t r e s d o n n ~ e s la v a r i a t i o n t h e r m i q u e d e l ' a i m a n t a t i o n s p o n - t a n 6 e : c ' e s t ainsi q u ' o n a t r o u v 6 p o u r F e 2 0 3 F e O d e s r 6 s u l t a t s e n a c c o r d a v e c l ' e x p 6 r i e n c e .
A i n s i le f e r r o m a g n 6 t i s m e d e s f e r r i t e s e s t li6 ~ la p r 6 s e n c e d ' i o n s m a g n ~ t i - q u e s s u r d e u x c a t e g o r i e s d e sites, c r i s t a l l o g r a p h i q u e m e n t d i f f 6 r e n t s , e t g l ' e x i s t e n c e d ' i n t 6 g r a l e s d ' 6 c h a n g e n ~ a t i v e s : il s ' a g i r a i t p l u t 6 t d ' u n a n t i - f e r r o m a g n ~ t i s m e i m p a r f a i t q u e d ' u n f e r r o m a g n 6 t i s m e e t c ' e s t p o u r q u o i il p a r a i t r a i t j u s t i f i 6 d e r a n g e r ces s u b s t a n c e s d a n s u n e c a t 6 g o r i e sp~ciale, celle d e s / e r r i m a g n d t i q u e s .
L o u i s NI~EL.
Re~u 21-2-50. Laboratoire d'Electrostatique et de Physique
du M6tal, Grenoble.
352 LETTRE A LA REDACTION
L I T E R A T U R E 1) A. S e r r e s , Ann. de Physique, 1932, 17, 53.
2) J . L . S n o e k, Physica, 1936, 3, 463; New d e v e l o p m e n t s in Ferromagnetic Materials Elsevier, A m s t e r d a m , 1947.
3) T . F . W . B a r t h e t E . P o s n j a k , Z. K r i s t . , 1 9 3 2 , 8 ° , 3 2 5 .
4) E . J . W . V e r w e y e r E . L. H e i l m a n n , J. chem. Physics, 1947,15,174.
5) J . H . G i s o l f , Physiea, 1949, 15, 677.
6) E . W . G o r t e r, C. R. Ac. Sc., Paris, 1950, 230, 192; Nature, sous presse.
7) C. G u i l l a u d , C. R. Ac. S c . , P a r i s , 1949, 229, 1133.
8) encore in6dit.
9) L. N 6 e l , Ann. de Physique, 1948, 3, 137;C. R. Ac. Sc., Paris, 1950, 230, 190; L N 6 e l et P. B r o c h e t , C. R. Ac. S c . , P a r i s , 1950, 230, 280; L. N 6 e l , C. R. Ac So., Paris, 1950, -°30, 375.
