二重交換相互作用のソースを表示

'''二重交換相互作用'''（{{lang-en-short|Double-exchange interaction}}）は[[交換相互作用]]の一種で[[酸化数]]の異なるイオン間で働く相互作用である。[[クラレンス・ツェナー]]によって提唱された<ref name=Zener1951>{{cite journal|doi=10.1103/PhysRev.82.403|author=[[クラレンス・ツェナー]]|year=1951|journal=Physical Review|volume=82|page=403|title=Interaction between the d-Shells in the Transition Metals. II. Ferromagnetic Compounds of Manganese with Perovskite Structure|bibcode=1951PhRv...82..403Z}}</ref>この理論では、[[電子]]が2つの化学種の間で交換されやすく、[[強磁性]]、[[反強磁性]]あるいはスパイラル磁性をもつ物質において重要な意味をもつことを示している<ref>{{Cite journal|last=Azhar|first=Maria|last2=Mostovoy|first2=Maxim|year=2017|title=Incommensurate Spiral Order from Double-Exchange Interactions|url=http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.118.027203|journal=[[フィジカル・レビュー|Physical Review Letters]]|volume=118|issue=2|pages=027203|arxiv=1611.03689v2|doi=10.1103/PhysRevLett.118.027203|via=|bibcode=2017PhRvL.118b7203A}}</ref>。例えば、[[結合角]]が180度である[[マンガン|Mn]]-[[酸素|O]]-Mn結合では、Mnの"e<sub>g</sub>"軌道が直接Oの"2p"軌道と相互作用し、Mnイオンのうち一つは他方より多くの電子を持っている。[[基底状態]]ではMnイオン上のそれぞれの電子が[[フント則]]にしたがって軌道に入っている。:

[[ファイル:Double-exchange.PNG|frame|center| <math>La_{1-x}A_x Mn O_3</math>における二重交換の例。この交換にはそれぞれの[[最外殻電子]]であるMn<sup>3+</sup>の3d<sup>4</sup>電子とMn<sup>4+</sup>の3d<sup>3</sup>電子、 O<sup>2-</sup>の2p<sup>6</sup>電子が関わっている。ここでは[[結晶場理論]]における[[d軌道]]の八面体型分裂を表記するためe<sub>g</sub>軌道とt<sub>2g</sub>軌道という表記を使っている。]]

酸素がMn<sup>4+</sup>に上向きスピンの電子を渡した場合、その空軌道にはMn<sup>3+</sup>からの電子が入る。最後に、電子がスピンを保持したまま近くの金属イオンに動いて終わりとなる。二重交換理論は、電子が[[スピン角運動量|スピン]]を変える必要がない場合、電子受容体上で[[フントの規則]]を満たすように1つの化学種から他の化学種への電子の移動が促進されるということを予想している。電子の非局在化により運動エネルギーが減少し、近くのイオンが強磁性をもち、全体のエネルギーが少なくなる。

このモデルは[[超交換相互作用]]に似ている。しかし超交換相互作用は強磁性や反強磁性をもつ電子配列が2つの[[原子価]]が等しい原子間で起こるが、二重交換相互作用では一方の原子が他方に比べて多くの電子を持っている場合におこる<ref name=Zener1951/><ref name=deGennes60>{{cite journal|doi=10.1103/PhysRev.118.141|author=[[Pierre-Gilles de Gennes]]|year=1960|journal=Physical Review|volume=118|issue=1|page=141|title=Effects of Double Exchange in Magnetic Crystals|bibcode=1960PhRv..118..141D}}</ref>。

== 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}
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== 外部リンク ==
* [http://www.cond-mat.de/events/correl12/manuscripts/koch.pdf Exchange Mechanisms] in E. Pavarini, E. Koch, F. Anders, and M. Jarrell: Correlated Electrons: From Models to Materials, Jülich 2012, {{ISBN2|978-3-89336-796-2}}

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[[Category:量子化学]]
[[Category:インタラクション]]
[[Category:磁気]]
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[[es:Doble canje]]