c) phải là trục từ hóa dễ Trong các hợp chất RCo5,
4.4.2. Cấu trúc từ của các kim loại đất hiếm nhẹ
Nói chung, tính chất vật lý của các nguyên tố kim loại đất hiếm nhẹ khác với các kim loại đất hiếm nặng ở rất nhiều khía cạnh. Tr−ớc hết, cấu trúc tinh thể lục giác kép của các các kim loại đất hiếm nhẹ th−ờng biến đổi thành cấu trúc lập ph−ơng tâm mặt khi mẫu đ−ợc làm nguội nhanh. Về mặt từ tính, sự khác nhau lại càng khác biệt: mômen từ tổng cộng J = L – S có giá trị nhỏ, do đó năng l−ợng t−ơng tác trao đổi của các nguyên tố đất hiếm nhẹ nhỏ hơn rất nhiều so với các nguyên tố đất hiếm nặng. Tuy nhiên, tr−ờng tinh thể của các nguyên tố đất hiếm nhẹ lại rất mạnh do có đóng góp quan trọng của liên kết spin-quỹ đạo (λLS). Tổ hợp của tất cả các nguyên nhân trên làm
cho các kim loại đất hiếm nhẹ có nhiệt độ trật tự thấp nh−ng cấu trúc từ lại rất phức tạp. Một cách sơ l−ợc, có thể mô tả cấu trúc tinh thể và cấu trúc từ của các nguyên tố kim loại đất hiếm nhẹ nh− sau.
Cerium (Ce) với cấu trúc lập ph−ơng tâm mặt (fcc) (γ-Ce) có nhiệt độ Néel rất thấp (TN = 14,4 K) với hệ số từ hóa hầu nh−
không phụ thuộc vào nhiệt độ. Khi Ce có cấu trúc lục giác kép (dhcp) (β-Ce), kim loại này có hai nhiệt độ trật tự từ (13,8 K và 12,5 K).
Praseod (Pr) với cấu trúc fcc thì lại khác. Pr là chất sắt từ với TC = 8,7 K. Khi có cấu trúc dhcp, Pr trở thành một kim loại có hiệu ứng tr−ờng tinh thể rất điển hình. Cho đến nay Pr là kim loại duy nhất có cấu hình “singlet”. Đơn tinh thể Pr có trục từ hóa dễ là trục a, còn trục c là trục khó. D−ới tác dụng của từ
tr−ờng ngoài, mômen từ dọc theo trục c đột ngột tăng lên ở B = 31,5 T (xem hình 4.14).
Hình4.14. Đ−ờng cong từ hóa của đơn tinh thể Pr [4.11]
Neodym (Nd) với cấu trúc dhcp có hai nhiệt độ phản sắt từ,
TN1 = 19,9 K và TN2 = 7,5 K. Khi chuyển thành cấu trúc fcc, Nd lại là chất sắt từ có TC = 29 K.
Cuối cùng, Prometh (Pm) là một nguyên tố phóng xạ có cấu trúc dhcp. Nguyên tố này có biểu hiện nh− là một chất sắt từ với TC = 90 K.