RKKY son las siglas de Ruderman – Kittel – Kasuya – Yosida. Se refiere a un mecanismo de acoplamiento de momentos magnéticos nucleares o espines de electrones de capa d o f internos localizados en un metal por medio de una interacción a través de los electrones de conducción.
La interacción RKKY fue propuesta originalmente por Malvin Ruderman y Charles Kittel de la Universidad de California, Berkeley , [1] como un medio para explicar líneas de resonancia de espín nuclear inusualmente amplias que se habían observado en plata metálica natural. La teoría utiliza la teoría de perturbación de segundo orden para describir un acoplamiento de intercambio indirecto mediante el cual el espín nuclear de un átomo interactúa con un electrón de conducción a través de la interacción hiperfina , y este electrón de conducciónluego interactúa con otro espín nuclear, creando así una energía de correlación entre los dos espines nucleares. (Alternativamente, en lugar de que los espines nucleares se acoplen a los espines de conducción a través de la interacción hiperfina, otro escenario es que los espines de electrones internos se acoplen a los espines de conducción a través de la interacción de intercambio ). La teoría se basa en las funciones de onda de Bloch y, por lo tanto, solo es aplicable a sistemas cristalinos. La interacción de intercambio derivada toma la siguiente forma:
donde H representa el hamiltoniano ,es la distancia entre los núcleos i y j ,es el espín nuclear del átomo i , es un elemento de matriz que representa la fuerza de la interacción hiperfina, es la masa efectiva de los electrones en el cristal, yes el impulso de Fermi .
Tadao Kasuya de la Universidad de Nagoya propuso más tarde que un acoplamiento de intercambio indirecto similar podría aplicarse a espines de electrones d internos localizados que interactúan a través de electrones de conducción. [2] Esta teoría fue ampliada más completamente por Kei Yosida de la UC Berkeley, para dar un hamiltoniano que describe (espín del electrón d) - (espín del electrón d), (espín nuclear) - (espín nuclear) y (d -electron spin) - (spin nuclear) interacciones. [3] JH Van Vleck aclaró algunas sutilezas de la teoría, particularmente la relación entre las contribuciones perturbativas de primer y segundo orden. [4]
Quizás la aplicación más significativa de la teoría RKKY ha sido la teoría de la magnetorresistencia gigante (GMR). La GMR se descubrió cuando se descubrió que el acoplamiento entre capas delgadas de materiales magnéticos separados por un material espaciador no magnético oscilaba entre ferromagnético y antiferromagnético en función de la distancia entre las capas. Esta oscilación ferromagnética / antiferromagnética es una predicción de la teoría RKKY. [5] [6]
Referencias
- ^ Ruderman, MA; Kittel, C. (1954). "Acoplamiento de intercambio indirecto de momentos magnéticos nucleares por conducción de electrones". Revisión física . 96 : 99. Bibcode : 1954PhRv ... 96 ... 99R . doi : 10.1103 / PhysRev.96.99 .
- ^ Kasuya, Tadao (1956). "Una teoría del ferro y antiferromagnetismo metálico en el modelo de Zener" . Progreso de la Física Teórica . 16 : 45. Código Bibliográfico : 1956PThPh..16 ... 45K . doi : 10.1143 / PTP.16.45 .
- ^ Yosida, Kei (1957). "Propiedades magnéticas de las aleaciones de Cu-Mn". Revisión física . 106 (5): 893. Código Bibliográfico : 1957PhRv..106..893Y . doi : 10.1103 / PhysRev.106.893 .
- ^ Van Vleck, JH (1962). "Nota sobre las interacciones entre los espines de iones magnéticos o núcleos en metales". Reseñas de Física Moderna . 34 (4): 681. Bibcode : 1962RvMP ... 34..681V . doi : 10.1103 / RevModPhys.34.681 .
- ^ Parkin, SSP ; Mauri, D. (1991). "Ingeniería de giro: determinación directa de la función de rango de campo lejano de Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida en rutenio". Physical Review B . 44 (13): 7131. Código Bibliográfico : 1991PhRvB..44.7131P . doi : 10.1103 / PhysRevB.44.7131 .
- ^ Yafet, Y. (1987). "Función de rango de Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida de un gas de electrones libres unidimensional". Physical Review B . 36 (7): 3948. Bibcode : 1987PhRvB..36.3948Y . doi : 10.1103 / PhysRevB.36.3948 .
Otras lecturas
- Blandin, A .; Friedel, J. (1959). "Propriétés magnétiques des alliages dilués. Interacciones magnétiques et antiferromagnétisme dans les alliages du type métal noble-métal de transición" . Journal de Physique et le Radium . 20 (2-3): 160. doi : 10.1051 / jphysrad: 01959002002-3016000 .