自発磁化の温度変化

キュリー温度以下では電子スピンは整列しているが，完璧に整列する温度は絶対零度である．言い換えれば，絶対零度ではスピンが全部上向きだったのに，温度が上がるにつれて下向きのスピンが増えてくる．それだけ全体としての自発磁化は弱くなる．スピンの向きが上下同数になる温度がキュリー温度で，ここで自発磁化は消失する．

図: $$S = \frac{1}{2}$$ジグザグ鎖系CdVO$_{3}$の磁気的性質：(a) 帯磁率$\chi$の温度依存性；(b) 相転移点$T_{\rm C}$近傍の帯磁率；(c) 自発磁化$\sigma$の温度依存性；(d) 5.1 [K]における磁化$M$の磁場依存性．

CdVO$_{3}$を例に^2.9，自発磁化と温度との関係を図2.7に示そう．キュリー温度以上では，電子スピンの向きがバラバラになり，そのような状態の示す磁性が常磁性である．強磁性から常磁性に移る境目が，キュリー温度に当たるとみてよい．

鉄などの強磁性体に自発磁化があるならば，その辺にある普通の鉄棒でも，自然に磁石になっているはずなのにそうはなっていない．実は，上で説明した自発磁化は，以前に述べた一つのミニ磁石からの寄与に相当している．このミニ磁石は磁区と呼ばれる．強磁性体は磁区の集まったもので，しかも各軸のN・S極の方向はバラバラである．したがって強磁性体全体としては，磁石の働きはできない．外部から磁場が加えられてはじめて，各磁区の向きが磁場の方向に変わるのである．