paramagnetism se referă la o proprietate a anumitor materiale care sunt slab atrase de câmpurile magnetice. Atunci când sunt expuse unui câmp magnetic extern, în aceste materiale se formează câmpuri magnetice induse în aceeași direcție cu câmpul aplicat. Odată ce câmpul aplicat este îndepărtat, materialele își pierd magnetismul, deoarece mișcarea termică randomizează orientările de spin ale electronilor.
Materialele care prezintă paramagnetism sunt numite paramagnetice. Unii compuși și majoritatea elementelor chimice sunt paramagnetice în anumite circumstanțe. Cu toate acestea, paramagnetele adevărate prezintă susceptibilitate magnetică în conformitate cu legile Curie sau Curie-Weiss și prezintă paramagnetism pe o gamă largă de temperatură. Exemple de paramagnete includ mioglobina complexului de coordonare, complexe de metale de tranziție, oxid de fier (FeO) și oxigen (O2). Titanul și aluminiul sunt elemente metalice care sunt paramagnetice.
Superparamagnetele sunt materiale care prezintă un răspuns paramagnetic net, dar afișează o comandă ferromagnetică sau ferrimagnetică la nivel microscopic. Aceste materiale respectă legea Curie, cu toate acestea au constante Curie foarte mari.
Ferofluid sunt un exemplu de superparamagnete. Superparamagnetele solide sunt cunoscute și sub denumirea de micomagnete. Aliajul AuFe (aur-fier) este un exemplu de micomagnet. Grupurile cuplate ferromagnetic în aliaj îngheață sub o anumită temperatură.Cum funcționează paramagnetismul
Paramagnetismul rezultă din prezența a cel puțin unul nepereche electron rotiți în atomii sau moleculele unui material. Cu alte cuvinte, orice material care posedă atomi cu orbitale atomice incomplet umplute este paramagnetic. Rotirea electronilor neperecheți le oferă un moment dipol magnetic. Practic, fiecare electron neasociată acționează ca un magnet minuscul în material. Când se aplică un câmp magnetic extern, rotirea electronilor se aliniază cu câmpul. Deoarece toți electronii neperecheți se aliniază la fel, materialul este atras de câmp. Când câmpul extern este eliminat, rotirile revin la orientările lor randomizate.
Apoi urmează magnetizarea Legea lui Curie, care afirmă că sensibilitatea magnetică χ este invers proporțională cu temperatura:
M = χH = CH / T
unde M este magnetizarea, χ este susceptibilitate magnetică, H este câmpul magnetic auxiliar, T este temperatura absolută (Kelvin) și C este constanta Curie specifică materialului.
Tipuri de magnetism
Materialele magnetice pot fi identificate ca aparținând uneia dintre cele patru categorii: ferromagnetism, paramagnetism, diamagnetism și antiferromagnetism. Cea mai puternică formă de magnetism este ferromagnetismul.
Materialele ferromagnetice prezintă o atracție magnetică suficient de puternică pentru a fi resimțită. Materialele ferromagnetice și ferrimagnetice pot rămâne magnetizate în timp. Magneții obișnuiți pe bază de fier și magneții din pământuri rare prezintă ferromagnetism.
Spre deosebire de ferromagnetism, forțele paramagnetismului, diamagnetismului și antiferromagnetismului sunt slabe. În antiferromagnetism, momentele magnetice ale moleculelor sau atomilor se aliniază la un model în care vecinul rotirile electronilor indică direcții opuse, dar ordonarea magnetică dispare deasupra unui anumit temperatura.
Materialele paramagnetice sunt atrase slab de un câmp magnetic. Materialele antiferromagnetice devin paramagnetice peste o anumită temperatură.
Materialele diamagnetice sunt slab respinse de câmpurile magnetice. Toate materialele sunt diamagnetice, dar o substanță nu este de obicei etichetată diamagnetic decât dacă celelalte forme de magnetism sunt absente. Bismutul și antimoniu sunt exemple de diamagnete.