螺旋磁性

螺旋磁性是一种磁排序形式，其中相邻磁矩的自旋以螺旋或螺旋模式排列，具有 0 到 180 度之间的特征转角。它是铁磁和反铁磁交换相互作用之间竞争的结果。可以将铁磁性和反铁磁性视为特征转角分别为 0 度和 180 度的螺旋磁结构。螺旋磁序打破了空间反演对称性，因为它在自然界中可以是左手或右手的。

严格来说，螺旋磁铁没有永 久磁矩，因此有时被认为是一种复杂的反铁磁体。这将螺旋磁铁与锥形磁铁（例如 20 K 以下的钬）区分开来，锥形磁铁除了永 久磁矩外还具有螺旋调制。

螺旋磁性于1959年首次提出，作为对二氧化锰磁性结构的解释。最初应用于中子衍射，此后通过洛伦兹电子显微镜更直接地观察到它。据报道，一些螺旋磁结构在室温下是稳定的。就像普通铁磁体有分隔各个磁畴的畴壁一样，螺旋磁铁有自己的畴壁类别，其特征是拓扑电荷。

许多螺旋磁铁具有手性立方结构，例如 FeSi (B20) 晶体结构类型。在这些材料中，铁磁交换和 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用的结合导致了具有相对较长周期的螺旋。

由于晶体结构即使在顺磁态下也是非中心对称的，因此向螺旋磁态的磁跃迁不会破坏反转对称性，并且螺旋方向被锁定到晶体结构。

另一方面，其他材料中的螺旋磁性也可以基于受抑磁性或 RKKY 相互作用。结果是像 MnP 型 (B31) 化合物这样的中心对称结构也可以表现出双螺旋型螺旋磁性，其中左右手螺旋共存。对于这些巡回螺旋磁铁，螺旋方向可以通过施加的电流和磁场来控制。