Ferromagnetismus und Atomabstand in Nickel und Eisen - Lange, Heinrich (VS Verlag für Sozialwissenschaften, 1965)
Im Jahre 1928 erschien die grundlegende Arbeit von W. HEISENBERG [1] »Zur Theorie des Ferromagnetismus«, in der das fiktive Weißsche Molekularfeld auf die atomare elektrostatische Wechselwirkung der Elektronenspins zuruckgeführt wurde. In dieser Arbeit übertragt W. HEISENBERG die von F. LONDON und W. HEITLER [2] entwickelte Methode zur Berechnung des Wasserstoffmolekuls H2 auf den Kristall und erhält auf Grund einer quantenmechanischen Rechnung folgende Bedingungen für das Auftreten des Ferromagnetismus: a) Die Zahl der nächsten Nachbarn eines beliebigen Zentralatoms muß gleich oder größer als 8 sein. b) Die Atome müssen nicht abgeschlossene innere Elektronenschalen besitzen. c) Die Hauptquantenzahl dieser Schalen muß gleich oder größer als 3 sein. d) Das die Kopplung zwischen den Elektronen der nicht abgeschlossenen Schalen benachbarter Atome charakterisierende Austauschintegral muß positiv sein. Demnach ist für das unterschiedliche Verhalten der klassischen ferromagnetischen Elemente Eisen, Kobalt und Nickel die bekannte Zahl der nächsten Nachbarn und die unbekannte Größe des Austauschintegrals verantwortlich. H. BETHE [3] hat die Abhängigkeit dieses Austauschintegrals vom Abstand benachbarter Atome abgeschätzt und erhielt den in Abb. 1 dargestellten qualitativen Verlauf. J. C. + a Atomabstand 2 r Durchmesser der 3 d-Schale Mno I Abb. 1 Bethe-Slater-Kurve SLATER [4] berechnete das Verhältnis aus Gitterabstand und Durchmesser der 3d-Schale und fand, daß dieses Verhältnis bei den ferromagnetischen Metallen Eisen, Kobalt und Nickel größer ist als bei den übrigen Übergangselementen dieser Periode. In Abb. 1 sind diese Werte auf der Abszisse eingetragen und die Lage der hinzugehörigen Elemente auf dem qualitativen Kurvenverlauf eingezeichnet