Magnetic properties of normal spinels with only a-a interactions

Abstract
The theory of ferrimagnetism accounts for the magnetic properties of the ferrites by strong antiferromagnetic A-B interactions and weak antiferromagnetic A-A and B-B interactions. It was recently discovered that the A-A interaction in Co3O 4 was much stronger than anticipated. To ascertain whether the anomalous strong interaction was uniquely a property of Co+3 in an octahedral environment, the study of the A-A interaction has been extended to CoAl 2O4, FeAl2O4 and MnAl2O 4. Neutron diffraction and magnetic susceptibility measurements have shown that MnAl2O 4, and probably CoAl2O4, develop the same antiferromagnetic structure as Co3O4 at low temperature. FeAl2O 4 does not develop long range magnetic order, and the difference is attributed to competing A-B interactions due to inversion. The A-A interaction in the aluminates is an order of magnitude weaker than that observed in Co 3O4. It now appears that the anomalous strong interaction in Co3O4 is due to indirect exchange coupling through the octahedral Co+3 complex.

Résumé
La theorie du ferrimagnétisme tient compte des propriétés magnétiques des ferrites en admettant des interactions antiferromagnétiques fortes A-B et faibles A-A et B-B. Récemment, l'interaction A-A dans Co3O 4 a été trouvée être de beaucoup plus forte que prévue. Pour s'assurer si cette interaction anormalement forte était due à la présence de Co 3+ sur les sites octaédriques, l'étude de l'interaction A-A a été étendue aux substances CoAl2O4, FeAl2O4 et MnAl2O4. La diffraction neutronique et les mesures de susceptibilité magnétique ont montre que MnAl2O 4 et probablement CoAl2O4 donnent lieu à la même structure antiferromagnétique que Co3O4 à basse température. Aucun ordre magnétique à longue distance ne se développe en FeAl2O 4, fait que l'on attribue à des interactions A-B compétitives, dues à l'inversion. L'interaction A-A dans les aluminates est d'un ordre de grandeur plus faible que dans Co3O4. Il semble donc que l'interaction anormalement forte dans Co3O4 est due au couplage d'échange indirect à travers le complexe octaédrique Co3+.