Механизм двойного обмена — это тип магнитного обмена , который может возникать между ионами в разных степенях окисления . Впервые предложенная Кларенсом Зинером [1] , эта теория предсказывает относительную легкость, с которой электрон может обмениваться между двумя видами, и имеет важные последствия для того, являются ли материалы ферромагнитными , антиферромагнитными или проявляют спиральный магнетизм. [2] Например, рассмотрим 180-градусное взаимодействие Mn - O -Mn, в котором орбитали Mn "e g " напрямую взаимодействуют с орбиталями O "2p", и один из ионов Mn имеет больше электронов, чем другой. В основном состоянии электроны на каждом ионе Mn выстраиваются в соответствии с правилом Хунда :
Если O отдает свой спин-вверх электрон Mn 4+ , его вакантная орбиталь может быть заполнена электроном из Mn 3+ . В конце процесса электрон перемещается между соседними ионами металла, сохраняя свой спин. Двойной обмен предсказывает, что это перемещение электронов от одного вида к другому будет осуществляться легче, если электронам не придется менять направление спина , чтобы соответствовать правилам Хунда на принимающем виде. Способность к прыжкам (делокализации) снижает кинетическую энергию. [ необходима цитата ] Следовательно, общая экономия энергии может привести к ферромагнитному выравниванию соседних ионов.
Эта модель внешне похожа на суперобмен . Однако при суперобмене ферромагнитное или антиферромагнитное выравнивание происходит между двумя атомами с одинаковой валентностью (числом электронов); в то время как при двойном обмене взаимодействие происходит только тогда, когда один атом имеет дополнительный электрон по сравнению с другим. [1] [3]
