29、真云母的磁性与核γ共振特性研究

真云母的磁性与核γ共振特性研究

1. 真云母的磁性基础

1.1 超交换耦合

当 z ≥ 2 且结构中存在连续交换路径时，超交换耦合通常用海森堡哈密顿量表示：
[H_{exch} = - \sum_{i \neq j} J_{ij} \mathbf{S} i \cdot \mathbf{S}_j]
其中，(\mathbf{S}_i) 和 (\mathbf{S}_j) 表示最近邻铁原子的自旋，(J {ij}) 是交换常数。八面体片中相邻阳离子的 Fe - O - Fe 键角约为 90°，在某些情况下也会考虑次近邻的相互作用。

1.2 磁晶各向异性

对云母的磁晶各向异性与结构的相关性进行了分析。对于八面体位置的亚铁离子所经历的晶体场，提出了具有轨道单重态的三角模型。在三角畸变的八面体场中，(T_{2g}) 三重态分裂，使 (^5A_{1g}) 轨道单重态稳定为基态。考虑了自旋 - 轨道耦合存在时对自旋哈密顿量 (D{S_z}^2) 的贡献，伪三角 (c^*) 轴是“硬”方向，亚铁磁矩倾向于位于片层平面内。不过，三角模型只是一种近似，未区分 M1 和 M2 位置，忽略了非轴向项以及由于不同环境导致的晶体场参数分布。

2. 不同云母的磁性特性

2.1 白云母（Muscovite）

• 磁化率温度依赖性 ：白云母的倒数磁化率与温度的关系如图所示。其磁化率和磁化强度具有明显的各向异性，磁场平行于片层平面时数值大得多。在实验误差范围内，给定方向的磁化率遵循居里 - 外斯定律：(\chi_{\alpha} = \f