Mecanisme de doble intercanvi

El mecanisme de doble intercanvi és un tipus d'intercanvi magnètic que pot sorgir entre ions en diferents estats d'oxidació. Proposada per primera vegada per Clarence Zener,^[1] aquesta teoria prediu la relativa facilitat amb què un electró es pot intercanviar entre dues espècies i té implicacions importants sobre si els materials són ferromagnètics, antiferromagnètics o presenten magnetisme espiral.^[2] Per exemple, considereu la interacció de 180 graus de Mn-O-Mn en què els orbitals Mn "e_g" estan interactuant directament amb els orbitals O "2p", i un dels ions Mn té més electrons que l'altre. En l'estat fonamental, els electrons de cada ió Mn s'alineen segons la regla de Hund:

Si O cedeix el seu electró spin-up a Mn⁴⁺, el seu orbital vacant pot ser omplert per un electró de Mn³⁺. Al final del procés, un electró s'ha mogut entre els ions metàl·lics veïns, conservant el seu gir. El doble intercanvi prediu que aquest moviment d'electrons d'una espècie a una altra es facilitarà més fàcilment si els electrons no han de canviar la direcció d'espín per tal d'ajustar-se a les regles de Hund quan es troben a l'espècie acceptant. La capacitat de saltar (deslocalitzar) redueix l'energia cinètica. Per tant, l'estalvi d'energia global pot conduir a l'alineació ferromagnètica dels ions veïns.^[3]

Aquest model és superficialment similar al superintercanvi. Tanmateix, en el superintercanvi, es produeix un alineament ferromagnètic o antiferromagnètic entre dos àtoms amb la mateixa valència (nombre d'electrons); mentre que en el doble intercanvi, la interacció només es produeix quan un àtom té un electró addicional en comparació amb l'altre.^[4][5]