Magnetizem dielektrikov in polprevodnikov
Za razliko od kovin dielektriki in polprevodniki običajno nimajo potujočih elektronov. zato magnetni momenti v teh snoveh so lokalizirani skupaj z elektroni v ionskih stanjih. To je glavna razlika. magnetizem kovin, opisan s pasovno teorijo, z magnetizmom dielektrikov in polprevodnikov.
Po pasovni teoriji so dielektriki kristali, ki vsebujejo sodo število elektroni… To pomeni, da lahko dielektriki le izpostavijo diamagnetne lastnosti, ki pa ne pojasni nekaterih lastnosti mnogih snovi te vrste.
Pravzaprav paramagnetizem lokaliziranih elektronov, pa tudi fero- in antiferomagnetizem (eno od magnetnih stanj snovi, za katero je značilno, da so magnetni momenti sosednjih delcev snovi usmerjeni drug proti drugemu in zato magnetizacija telo kot celota je zelo majhno) dielektrikov je posledica Coulombovega medsebojnega odbijanja elektronov (energija Coulombove interakcije elektronov Uc v realnih atomih se giblje od 1 do 10 ali več elektronvoltov).
Recimo, da se je v izoliranem atomu pojavil dodaten elektron, zaradi česar se je njegova energija povečala za vrednost e. To pomeni, da je naslednji elektron na energijskem nivoju Uc + e. Znotraj kristala se energijski nivoji teh dveh elektronov razcepijo v pasove in dokler obstaja pasovna vrzel, je kristal polprevodnik ali dielektrik.
Obe coni skupaj običajno vsebujeta sodo število elektronov, lahko pa pride do situacije, ko je zapolnjena samo spodnja cona in je število elektronov v njej liho.
Takšen dielektrik se imenuje Mott-Hubbardov dielektrik… Če so integrali prekrivanja majhni, bo dielektrik pokazal paramagnetizem, sicer bo izrazit antiferomagnetizem.
Dielektriki, kot sta CrBr3 ali EuO, kažejo feromagnetizem, ki temelji na superizmenjevalni interakciji. Večina feromagnetnih dielektrikov je sestavljena iz magnetnih 3d-ionov, ločenih z nemagnetnimi ioni.
V situaciji, ko je razdalja neposredne interakcije 3d-orbital med seboj velika, je še vedno možna izmenjava interakcije - s prekrivanjem valovnih funkcij 3d-orbital magnetnih ionov in p-orbital nemagnetnih anionov.
Orbitale dveh vrst se "mešajo", njihovi elektroni postanejo skupni več ionom - to je superizmenjalna interakcija. Ali je takšen dielektrik feromagneten ali antiferomagneten, je odvisno od vrste d-orbital, števila njihovih elektronov in tudi od kota, pod katerim se vidi par magnetnih ionov, od koder se nahaja nemagnetni ion.
Antisimetrična izmenjava interakcije (imenovana interakcija Dzialoszinski-Moria) med dvema celicama s spinskima vektorjema S1 in S2 ima različno energijo le, če zadevni celici nista magnetno enakovredni.
Interakcija te vrste je opažena pri nekaterih antiferomagnetih v obliki šibke spontane magnetizacije (v obliki šibkega feromagnetizma), to je, da je magnetizacija tisočinka v primerjavi z magnetizacijo običajnih feromagnetov… Primeri takih snovi: hematit, manganov karbonat, kobaltov karbonat.