Quelques remarques sur l'antiferromagnétisme à basses températures

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Submitted on 1 Jan 1951

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Quelques remarques sur l’antiferromagnétisme à basses

températures

C.J. Gorter

To cite this version:

QUELQUES REMARQUES

SUR

L’ANTIFERROMAGNÉTISME

A BASSES

TEMPÉRATURES

Par C. J.

GORTER,

Leyde.

Sommaire. - On fait

quelques remarques sur l’histoire de la découverte de l’antiferromagnétisme

et sur les _propriétés à très basses _{températures} des _{substances, qui} sont normalement

paramagné-tiques. En dessous d’une température caractéristique bien définie les _{propriétés antiferromagnétiques}

apparaissent. On y trouve des angles de _pertes considérables et une faible _{hystérèse, qui, d’ailleurs,} donne _{l’impression} d’être un _phénomène assez secondaire.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ET LE _12, MARS

1951,

En

_ig25

_Woltjer

et

_Kamerlingh

Onnes ont décou-vert l’existence d’une forte anomalie

_{cryomagnëtique}

dans

_quelques

chlorures

_anhydres

du _groupe du fer. En

_{i g3g}

De Haas et Schultz ont fait une étude

plus

ample

et

_plus

détaillée de cette anomalie

_qui

fut d’ailleurs

_explorée

encore _par

_quelques

autres auteurs.

Il existe une

_température

_{caractéristique}

bien

définie

_(ou

bien un intervalle étroit de

tempéra-tures),

au-dessus de

_laquelle

la

_{susceptibilité}

magné-tique

est normale et _{obéit à peu}

_près

à la loi de

Curie-Weiss,

tandis

_{qu’au-dessous}

de celle-ci la

susceptibilité

est variable avec le

_champ

_magnétique

et très peu variable avec la

_{température,}

alors

_qu’on

Fig. i. - La

susceptibilité /,’ à 225 Hz et observée par un _{galvanomètre balistique} et le coefficients _{d’absorption x"}

à 225 _Hz, en fonction de l’entropie S dans le (S04)2CrK + 12H20.

y trouve souvent une très faible

_hystérèse.

Géné-ralement l’anomalie est

_plus

_prononcée

dans un

champ magnétique

faible que dans un

_champ

fort.

Dans

_CI,CR

et

_quelques

autres substances on trouve

quelque

ressemblance avec le

_{ferromagnétisme}

dans

des substances

_{magnétiquement}

_dures,

mais dans

_Cl2Co

et

_Fe2Mn

et

_plusieurs

autres substances

on trouve un maximum

_prononcé

de la

suscepti-bilité à la

_température

_{caractéristique}

au-dessous

de

_laquelle

la

_{susceptibilité}

_augmente

comme

276

fonction du

_champ;

et actuellement on considère ces anomalies comme dues à

_{l’antiferromagnétisme.}

Dans le dernier _groupe de substances on trouve

une

_{hystérèse thermomagnétique}

_prononcée.

Schub-nikov et ses collaborateurs ont trouvé des maxima

prononcés

de la chaleur

_spécifique

dans le

_voisinage

immédiat des

_{températures}

_{caractéristiques}

de

quelques-unes

de ces substances.

Fig. 2. - La

susceptibilité // et le coefficient _{d’absorption Z"} à ~2~ _Hz,

-~

en fonction de _l’entropie S dans le i2H;:0.

Fig. 3. - La

susceptibilité /,’ et le coefficient _{d’absorption ~,"} à 225 Hz,

en fonction de _{l’entropie S} dans le _(S04)2CuKz+ 6 Hz O.

Récemment

_Bijl

a trouvé une

_augmentation

considérable de la

_fréquence

de résonance

para-magnétique

en dessous de la

_température

carac-téristique

du

_{CI3Cr, qui}

_pourrait

devenir une source

importante

d’information sur ces anomalies. En

_{1937, Kürti,}

Laîné et Simon ont observé

que

quelques

substances

paramagnétiques

normales

présentent

des anomalies similaires si on les refroidit

par la méthode de désaimantation

adiabatique.

A

_Leyde

Steenland et De Klerk ont

_{spécialement}

étudié le

_{(S04)2CrK -}

_12H20,

le

_{(S04)2FeNH4_121-I2(),}

le

_{(NH4)2--r GH20}

et le

Toutes ces substances ont des

_{températures}

carac-téristiques

bien définies

_qui

se trouvent

respec-tivement à

_{o , 03° K,}

et

_0.04°

K.

Un alun de chrome dilué avec 22 ions d’aluminium sur

_chaque

ion de chrome n’a pas d’anomalie au

dessus de o.ooî5oK.

On n’a trouvé

_qu’une

très faible

_hystérèse

dans les sulfates doubles de

_manganèse

et de cuivre.

L’hys-térèse dans les aluns de chrome et de fer a été étudiée

en détail. Les rémanences sont de l’ordre de du

Fig. 4. - La susceptibiJité Z’ et le coefiicient d’absorption Z" en fonction de l’entropie S dans le 6Ho.

’ ’

. à 225 Hz,

Q à 525 Hz.

Cig, 5 - Courbes d’hystérèse dans le (SO§)2 Cr K + 12H20 pour quelques valeurs de l’entropie S. Le quatrième diagramme

Il

278

la rémanence devient de l’ordre de i o-2 de la

satu-ration.

Quand

on abaisse la

_température

les réma-nences se

_placent

sur une courbe

_qui

se

_reproduit

si bien

_qu’on

_peut

_employer

la rémanence comme

paramètre

thermométrique,

mais si _{l’on compare}

des échantillons diff érents on trouve des rémanences bien diverses. Parfois des

_temps

de relaxation de

l’ordre du

_temps

d’oscillation du

_{galvanomètre}

balistique

semblent causer des erreurs dans les courbes de

_{magnétisation.}

Fig. 6. - La _{rémanence M,} dans le _{(SO4),FeNH4+ 12 H,0} avec un _champ de _1~.3 en fonction d’un champ superposé He’

..

Les mesures se _rapportent à la _{plus petite} valeur obtenue pour l’entropie.

Dans toutes les substances on a étudié la

suscepti-bilité 1’

et le coefficients

_{d’absorption X"}

à des fré-quences de

l’acoustique.

Ce coefficient ne devient pas tout-à-fait nul à la

_température

_{caractéristique}

des

aluns,

mais reste observable à des

_{températures}

nettement

_plus

hautes.

_L’angle

de

_{perte 7. ,}

ne

_prend

, X

des valeurs considérables que dans le sulfate double de

_manganèse.

Dans cette

substance,

on

trouve une forte

_dispersion

avec un

_temps

de relaxa-tion de l’ordre de o.ooos s.

Quand

on étudie les substances dans un

_champ

croissant on trouve _{que les}

_propriétés

anomales

disparaissent

bientôt.

Fig. 7. - Le moment

magnétique c dans le (S04)2Mn(NH4)2+ 6H20 divisé par le champ He en

fonc-tion de ce même _{champ H,} pour diverses valeurs de

l’entropie S.

Pour résumer on

_peut

constater _{que la rémanence} et

_{l’hystérèse}

donnent

_{l’impression}

d’être des

phé-nomènes d’un caractère assez secondaire et accidentel

et

_qu’une

étude

_plus

_approfondie

de la

_dispersion