La magnetita ([matemáticas] Fe_3 O_4 [/ matemáticas] aka [matemáticas] Fe ^ {2+} Fe ^ {3 +} _ 2O_4 [/ matemáticas]) incorpora dos tipos de magnetismo. El hierro es el átomo magnético primario, pero el oxígeno también juega un papel importante en la mediación del magnetismo.
La estructura cristalina esquemática se muestra a continuación, y hay dos sitios de hierro equivalentes. El sitio A contiene un ion [matemático] Fe ^ {3 +} [/ matemático], que está en la configuración [matemática] 3d ^ 5 [/ matemático] y tiene un momento neto de [matemático] 5 \ mu_B [/ matemáticas]. El sitio B contiene un [matemático] Fe ^ {3 +} [/ matemático] y un [matemático] Fe ^ {2 +} [/ matemático] ion, este último que tiene un [matemático] 3d ^ 6 [/ matemático ] configuración y un momento neto de [math] 4 \ mu_B [/ math]. Los dos momentos en el sitio B están alineados ferromagnéticamente a través de la interacción de doble intercambio. Mientras tanto, los iones [math] Fe ^ {3 +} [/ math] en los sitios A están acoplados antiferromagnéticamente a los iones [math] Fe ^ {3 +} [/ math] en los sitios B a través de la interacción de intercambio superior, mediado por átomos de oxígeno. Por lo tanto, los momentos [matemática] Fe ^ {3 +} [/ matemática] se cancelan, dejando un momento neto de [matemática] 4 \ mu_b [/ matemática] por unidad de fórmula de la [matemática] Fe ^ {2 +} [/ matemáticas] iones. La magnetita es un ejemplo de ferrimagnet. También es uno de los primeros materiales que se descubre que es magnético (~ 1500BC) [1] y uno de los materiales magnéticos más utilizados en la actualidad, incluso en su forma nanocristalina. Incluso es incorporado por algunos organismos que pueden detectar el campo magnético de la Tierra, como las bacterias magnetotácticas. Aunque no es el imán más poderoso, la abundancia relativa de hierro y la tendencia de los metales oxidables a aparecer como óxidos en la superficie de la tierra hacen que la magnetita sea omnipresente en la naturaleza.
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Estructura cristalina y dos sitios reticulares equivalentes en magnetita. De 1].
Refs:
[1] Zhang y col., Phys. Rev. B 44 p13319 (1990).
[2] Magnetismo en materia condensada , por S. Blundell.
