РККИ-обменное взаимодействие (взаимодействие — Киттеля — — ) — косвенное обменное взаимодействие между магнитными ионами , осуществляемое через коллективизированные электроны проводимости .

Это обменное взаимодействие возникает в металлах и полупроводниках , где коллективизированные электроны выступают посредниками обменного взаимодействия ионов , обладающих локализованными противоположно направленными спинами , частично заполненных d и f оболочек. Электроны проводимости взаимодействуют с эффективным магнитным полем i -го узла кристаллической решётки и приобретают некую спиновую поляризацию. При прохождении следующего узла решётки, релаксация магнитных моментов электрона и узла вызовет обоюдные изменения как спиновой поляризации, так и спина узла решётки.

Описать его можно с помощью представления, что электроны проводимости движутся в эффективном поле, создаваемом локализованным магнитным моментом одного узла.

Энергию взаимодействия между спинами S в i -м и j -м узлах записывают как

${\displaystyle E_{ij}={\frac {J^{2}}{\mu _{0}(g\mu _{B})^{2}}}\mathbf {S} _{i}\mathbf {S} _{j}\chi _{ij}}$ ,

где J — константа обмена, g — фактор Ланде , ${\displaystyle \mu _{B}}$ — магнетон Бора , ${\displaystyle \mu _{0}}$ — магнитная постоянная , ${\displaystyle \chi _{ij}}$ — обобщённая магнитная восприимчивость . Для свободных электронов последнюю можно представить как

${\displaystyle \chi _{ij}={\frac {(x\cos x-\sin x)}{x^{4}}}}$ ,

при условии, что ${\displaystyle x=2\mathbf {k} _{F}\mathbf {R} _{ij}\gg 1}$ . Здесь ${\displaystyle k_{F}}$ — волновой вектор на уровне Ферми , ${\displaystyle R_{ij}}$ — расстояние. Поэтому энергия взаимодействия имеет знакопеременный осциллирующий характер как функция от расстояния между взаимодействующими ионами. Знакопеременность энергии взаимодействия приводит к тому, что в зависимости от расстояния между ионами материал будет проявлять ферромагнитные свойства если энергию минимизирует сонаправленность спинов, или антиферромагнитные в противоположном случае. Это применяется в спиновых клапанах на основе гигантского и туннельного магнетосопротивления .

Литература

• Stöhr, J. and Siegmann, H. C. Magnetism: From Fundamentals to Nanoscale Dynamics. — Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2006. — P. 290—293. — 821 p. — ISBN 978-3540302827 .
• de Lacheisserie É., Gignoux D., Schlenker M. Magnetism: Fundamentals. — Springer, 2005. — Vol. 1. — P. 315—317. — 507 p. — (Magnetism). — ISBN 9780387229676 .