Stoner-Modell

Das Stoner-Modell (auch Kollektivelektronenmodell von Stoner genannt) ist ein Modell, benannt nach dem Physiker Edmund Clifton Stoner (1899–1968), zur Beschreibung des Ferromagnetismus der Metalle Eisen, Nickel, Kobalt als Effekt der Wechselwirkung über (frei bewegliche) Bandelektronen. Es ist ein stark vereinfachendes, phänomenologisches Modell und wurde zuerst 1939 von Stoner (Proceedings Royal Society A, Bd. 169, 1939, S.339) und ab 1949 von Erich Peter Wohlfarth entwickelt.

Im Stoner-Modell wird die Bandstruktur aufgeteilt in eine Spin-Up- und eine Spin-Down-Orientierung. Im Fall eines Ferromagneten werden die beiden Spin-Anteile gegeneinander energetisch verschoben. Diese Verschiebung erhöht zwar die kinetische Energie, durch die Austauschwechselwirkung wird aber auch potentielle Energie gewonnen, sodass insgesamt ein Energiegewinn erzielt werden kann. Dazu muss die Austauschwechselwirkung (Kopplungskonstante J) groß und die Zustandsdichte in der Nähe der Fermi-Energie (E_f) hoch sein (Stoner-Kriterium): $\,J N(E_f) > 1$.

Literatur

• Ibach, Lüth Festkörperphysik, Springer