반강자성 (antiferromagnetism, 反强磁性)

자성체(磁性體)의 질서상태에서 전체적인 자화(磁化)가 0이 되는 상태.

가장 간단한 반강자성 상태는 단순입방격자 또는 체심(體心)입방격자에서 이웃하는 격자점 원자의 스핀이 서로 반평행(反平行)이 된 상태이다. 이와 같은 전형적인 반강자성체로는 MnF₂가 있다. 다소 복잡한 것은 격자가 몇 개의 부분격자(部分格子)로 나누어지고, 각 부분격자의 격자점상의 스핀은 평행하나 서로 다른 부분격자 사이에서는 스핀의 방향이 반평행 또는 0°도 180°도 아닌 각도를 이루고 있어 전체의 자화는 0이 되는 경우이다. MnO, CoO, NiO 등이 그 예이다. 또 Cr이나 MnO₂와 같이 자기질서(磁氣秩序)의 주기가 격자주기의 정수배(整數倍)가 되지 않는 비정합(非整合) 질서일 때도 반강자성에 포함되는 경우가 있다.

반강자성 상태에서는 절대영도(0K)에서도 스핀은 양자효과(量子效果) 때문에 자화방향을 z축으로 했을 때 Sㅌ= ±S의 상태에 머물 수 없으므로 어떤 변동을 가지게 된다. 또한 외부 자기장에 의해 다른 자기질서로 상(相)전이를 하고 온도가 상승하면 어떤 전이점에서 상자성(常磁性)으로 전이한다. 반강자성 상태는 이온결정이나 금속합금에 널리 존재하는 자기질서이다. 1930년대에 L. 란다우에 의해 최초로 이론적으로 예언되었고 이와는 별도로 L. 넬에 의해 그 성질이 이론적으로 연구되었다. 스핀배열은 48년에 중성자빔 회절에서 처음 실험적으로 확인되었다. 그러나 실험적으로 반강자성 상태로의 상전이를 처음 관측한 것은 10년대였다.

자성체