二重交換メカニズム

二重交換機構は、異なる酸化状態のイオン間で発生する磁気交換の一種です。クラレンス・ツェナー[ ^{1]によって初めて提唱されたこの理論は、2 つの種の間で}電子が交換される相対的な容易さを予測し、物質が強磁性体、反強磁性体、またはらせん磁性を示すかどうかに重要な意味を持ちます。^[2]たとえば、Mn - O -Mn の 180 度相互作用を考えてみましょう。この相互作用では、Mn の「e _g」軌道が O の「2p」軌道と直接相互作用し、Mn イオンの 1 つが他のイオンよりも多くの電子を持っています。基底状態では、各 Mn イオンの電子はフントの規則に従って整列しています。

^{O がスピンアップ電子を Mn 4+}に渡すと、その空軌道は Mn ³⁺の電子で埋められる。このプロセスの最後に、電子はスピンを保持したまま隣接する金属イオン間を移動する。二重交換によれば、電子が受容種上にあるときにフントの規則に従ってスピン方向を変える必要がなければ、ある種から別の種へのこの電子の移動はより簡単に促進されるだろうと予測される。ホッピングする能力（非局在化）は運動エネルギーを減らす。^[要出典] したがって、全体的なエネルギー節約は、隣接イオンの強磁性配列につながる可能性がある。

このモデルは表面的には超交換に似ている。しかし、超交換では、同じ価数（電子数）を持つ2つの原子の間に強磁性または反強磁性の配列が発生するのに対し、二重交換では、一方の原子が他方の原子に比べて余分な電子を持っている場合にのみ相互作用が発生する。^{[1] [3]}

• E. Pavarini、E. Koch、F. Anders、M. Jarrell の「相関電子: モデルから材料まで」の交換メカニズム、Jülich 2012、ISBN 978-3-89336-796-2