Paramagnetyzm odnosi się do właściwości niektórych materiałów słabo przyciąganych przez pola magnetyczne. Pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego w tych materiałach powstają wewnętrzne indukowane pola magnetyczne uporządkowane w tym samym kierunku, co przyłożone pole. Po usunięciu przyłożonego pola materiały tracą magnetyzm, ponieważ ruch termiczny losowo orientuje spin elektronu.
Materiały wykazujące paramagnetyzm nazywane są paramagnetycznymi. Niektóre związki i większość pierwiastków chemicznych są w pewnych okolicznościach paramagnetyczne. Jednak prawdziwe parametry wykazują podatność magnetyczną zgodnie z prawami Curie lub Curie-Weissa i wykazują paramagnetyzm w szerokim zakresie temperatur. Przykłady parametrów obejmują kompleks koordynacyjny mioglobina, kompleksy metali przejściowych, tlenek żelaza (FeO) i tlen (O2). Tytan i aluminium to elementy metaliczne, które są paramagnetyczne.
Superparamagnety to materiały, które wykazują reakcję paramagnetyczną netto, a jednocześnie wyświetlają uporządkowanie ferromagnetyczne lub ferrimagnetyczne na poziomie mikroskopowym. Materiały te są zgodne z prawem Curie, ale mają bardzo duże stałe Curie.
Ferrofluids są przykładem superparamagnetów. Stałe superparamagnety są również znane jako mictomagnety. Stop AuFe (złoto-żelazo) jest przykładem mikromagnesu. Gromady sprzężone ferromagnetycznie w stopie zamarzają poniżej określonej temperatury.Jak działa paramagnetyzm
Paramagnetyzm wynika z obecności co najmniej jednego niesparowanego elektron spinają atomy lub cząsteczki materiału. Innymi słowy, każdy materiał, który ma atomy o niecałkowicie wypełnionych orbitach atomowych, jest paramagnetyczny. Wirowanie niesparowanych elektronów daje im moment dipola magnetycznego. Zasadniczo każdy niesparowany elektron działa jak mały magnes w materiale. Po przyłożeniu zewnętrznego pola magnetycznego spin elektronów wyrównuje się z polem. Ponieważ wszystkie niesparowane elektrony wyrównują się w ten sam sposób, materiał jest przyciągany do pola. Po usunięciu zewnętrznego pola spiny powracają do swoich losowych orientacji.
Magnetyzacja w przybliżeniu następuje Prawo Curie, który stwierdza, że podatność magnetyczna χ jest odwrotnie proporcjonalna do temperatury:
M = χH = CH / T
gdzie M to magnetyzacja, χ to podatność magnetyczna, H to pomocnicze pole magnetyczne, T to temperatura bezwzględna (Kelvina), a C to specyficzna dla materiału stała Curie.
Rodzaje magnetyzmu
Materiały magnetyczne można zidentyfikować jako należące do jednej z czterech kategorii: ferromagnetyzm, paramagnetyzm, diamagnetyzm i antyferromagnetyzm. Najsilniejszą formą magnetyzmu jest ferromagnetyzm.
Materiały ferromagnetyczne wykazują przyciąganie magnetyczne, które jest wystarczająco silne, aby je wyczuć. Materiały ferromagnetyczne i ferrimagnetyczne mogą z czasem pozostać namagnesowane. Wspólne magnesy na bazie żelaza i magnesy ziem rzadkich wykazują ferromagnetyzm.
W przeciwieństwie do ferromagnetyzmu siły paramagnetyzmu, diamagnetyzmu i antyferromagnetyzmu są słabe. W antyferromagnetyzmie momenty magnetyczne cząsteczek lub atomów układają się we wzór, w którym sąsiadują spin elektronów wskazuje w przeciwnych kierunkach, ale porządek magnetyczny znika powyżej pewnego temperatura.
Materiały paramagnetyczne są słabo przyciągane przez pole magnetyczne. Materiały antyferromagnetyczne stają się paramagnetyczne powyżej określonej temperatury.
Materiały diamagnetyczne są słabo odpychane przez pola magnetyczne. Wszystkie materiały są diamagnetyczne, ale substancja nie jest zwykle oznaczana jako diamagnetyczna, chyba że inne formy magnetyzmu są nieobecne. Bizmut i antymon są przykładami diamagnetów.