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反強磁性は、強磁性やフェリ磁性と並ぶ磁気秩序の一種です。反強磁性体では、個々の磁気双極子が、物質全体の総磁化がゼロになるような方向に配向しています。右の図に示す最も単純なモデルでは、秩序だった格子内の隣接するモーメントは互いに反平行に配向しています。[ 1 ]格子上の磁気モーメントの配置方法は複数あるため（特に3次元の場合）、さまざまな種類の反強磁性秩序が存在します。[ 1 ]反強磁性現象は、1933年にレフ・ランダウによって初めて記述されました。 [ 2 ]
一般的に、反強磁性秩序は十分に低い温度では存在するが、ネール温度以上では消滅する。ネール温度とは、この種の磁気秩序を最初に特定したルイ・ネールにちなんで名付けられた温度である。[ 3 ]ネール温度以上では、物質は通常常磁性である。
外部磁場が印加されていない場合、反強磁性構造は全磁化がゼロになる状態に対応する。外部磁場中では、反強磁性相において一種のフェリ磁性挙動が現れる場合があり、一方の副格子の磁化の絶対値が他方の副格子の磁化の絶対値と異なるため、正味磁化がゼロにならない。絶対零度では正味磁化はゼロになるはずであるが、スピン傾斜効果により、例えばヘマタイトに見られるように、小さな正味磁化が生じる場合が多い。[ 4 ]
反強磁性体の磁化率は、通常、ネール温度で最大値を示します。一方、強磁性相から常磁性相への相転移点では、磁化率は発散します。反強磁性体の場合、スタッガード磁化率に発散が見られます。
磁気モーメントまたはスピン間の様々な微視的（交換）相互作用は、反強磁性構造をもたらす可能性がある。最も単純なケースでは、例えば単純立方格子のような二分割格子上のイジングモデルを考えることができ、最近接サイトのスピン間の結合を考慮する。この相互作用の符号に応じて、強磁性秩序または反強磁性秩序が生じる。幾何学的フラストレーションや、強磁性および反強磁性相互作用の競合は、異なる、そしておそらくより複雑な磁気構造をもたらす可能性がある。
磁化と磁化場の関係は、強磁性体と同様に非線形である。この事実は、ヒステリシスループの寄与によるものであり、[ 5 ]強磁性体の場合、残留磁化が関係する。
反強磁性構造は、ニッケル、鉄、マンガン酸化物などの遷移金属酸化物のニュートロン回折によって初めて示されました。クリフォード・シュルによって行われた実験は、磁気双極子が反強磁性構造で配向できることを示す最初の結果をもたらしました。[ 6 ]
反強磁性体は、遷移金属化合物、特に酸化物に多く見られます。例としては、ヘマタイト、クロムなどの金属、鉄マンガン（FeMn）などの合金、酸化ニッケル（NiO）などの酸化物が挙げられます。また、高核金属クラスターにも数多くの例があります。有機分子も、5-デヒドロ-m-キシリレンなどのラジカルに見られるように、まれな状況下では反強磁性結合を示すことがあります。
反強磁性体は、例えば交換バイアスと呼ばれるメカニズムを介して強磁性体と結合することができます。このメカニズムでは、強磁性膜を反強磁性体上に成長させるか、整列磁場中でアニールすることで、強磁性体の表面原子が反強磁性体の表面原子と整列します。これにより、強磁性膜の向きを「固定」することが可能になり、これはスピンバルブと呼ばれるものの主要な用途の1つとなります。スピンバルブは、現代のハードディスクドライブの読み取りヘッドを含む磁気センサーの基礎となっています。反強磁性層が隣接する強磁性層の磁化方向を「固定」する能力を失う温度、またはそれ以上の温度をその層のブロッキング温度と呼び、通常はネール温度よりも低くなります。
強磁性とは異なり、反強磁性相互作用は複数の最適状態（基底状態、すなわち最小エネルギー状態）をもたらす可能性がある。一次元では、反強磁性基底状態はスピンが交互に並ぶ状態（上、下、上、下…）となる。しかし、二次元では複数の基底状態が存在しうる。
3つのスピンを持つ正三角形を考えます。各頂点に1つずつスピンがあるとします。各スピンが2つの値（上向きまたは下向き）しか取れない場合、システムの可能な状態は2³ = 8通りあり、そのうち6つが基底状態です。基底状態ではない2つの状況は、3つのスピンすべてが上向きか、すべて下向きの場合です。他の6つの状態のいずれにおいても、2つの好ましい相互作用と1つの好ましくない相互作用が存在します。これは、システムが単一の基底状態を見つけることができないというフラストレーションを示しています。この種の磁気的挙動は、カゴメ格子や六角格子などの結晶積層構造を持つ鉱物で発見されています。
合成反強磁性体（SAFと略されることが多い）は、非磁性層によって隔てられた2つ以上の薄い強磁性層からなる人工反強磁性体である。[ 7 ]強磁性層の双極子結合により、強磁性体の磁化が反平行に整列する。
反強磁性は、巨大磁気抵抗（GMR）を利用するデバイスにおいて重要な役割を果たします。この効果は、1988年にノーベル賞受賞者のアルベール・フェールとペーター・グリュンベルク（2007年に受賞）によって発見されました[ 8 ] [ 9 ]。まず、ピン止め層として反強磁性体を使用するため、また、元のデバイス設計（Cr層の厚さを慎重に調整した鉄-クロム-鉄多層構造[ 10 ]）が合成反強磁性体に相当するためです[ 11 ] 。
鉄リン酸塩ガラスなどの無秩序な物質の中には、ネール温度以下で反強磁性を示すものもある。このような無秩序なネットワークは、隣接するスピンの反平行性を「阻害」する。つまり、各スピンが反対のスピンに囲まれたネットワークを構築することは不可能である。隣接するスピンの平均相関が反強磁性であることしか判断できない。この種の磁性は、スペロ磁性と呼ばれることもある。
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