Paramagnetism Mõiste "materjal" viitab teatud materjalide omadusele, mis on nõrgalt tõmmatud magnetväljade vastu. Välise magnetväljaga kokkupuutel tekivad neis materjalides sisemised indutseeritud magnetväljad, mis on paigutatud rakendatud väljaga samas suunas. Kui rakendatud väli on eemaldatud, kaotavad materjalid magnetilisuse, kuna termiline liikumine randomiseerib elektronide spin-orientatsioonid.
Materjale, mis näitavad paramagnetismi, nimetatakse paramagnetilisteks. Mõned ühendid ja enamik keemilisi elemente on teatud tingimustel paramagneetilised. Kuid tõelised paramagnetid näitavad Curie või Curie-Weissi seaduste kohaselt magnetilist tundlikkust ja ilmutavad paramagnetismi laias temperatuurivahemikus. Paramagnetide näideteks on koordinatsioonikompleks müoglobiin, siirdemetallide kompleksid, raudoksiid (FeO) ja hapnik (O2). Titaan ja alumiinium on metallelemendid, mis on paramagneetilised.
Superparamagnetid on materjalid, mis näitavad netoparameetrilist reageeringut, kuid millel on mikroskoopilisel tasemel ferromagnetiline või ferrimagneetiline järjestus. Need materjalid vastavad Curie seadusele, kuid neil on väga suured Curie konstandid.
Ferrofluids on näide superparamagnetitest. Tahkeid superparamagneteid tuntakse ka mikomagnetidena. Sulam AuFe (kuld-raud) on näide mictomagnetist. Sulami ferromagnetiliselt ühendatud klastrid külmuvad allpool teatud temperatuuri.Kuidas paramagnetism töötab
Paramagnetism tuleneb vähemalt ühe paarimata juuresolekul elektron ketramine materjali aatomites või molekulides. Teisisõnu, iga materjal, milles on aatomid mittetäielikult täidetud aatomorbitaalidega, on paramagnetiline. Paarimata elektronide spinn annab neile magnetilise dipoolmomendi. Põhimõtteliselt toimib iga paaritamatu elektron materjali sees väikese magnetina. Välise magnetvälja rakendamisel joondub elektronide spinn väljaga. Kuna kõik paarimata elektronid joonduvad ühtmoodi, tõmbab materjal välja. Kui väline väli eemaldatakse, pöörduvad pöörded tagasi oma juhusliku orientatsiooni juurde.
Magnetiseerimine toimub umbes järgmiselt Curie seadus, mis väidab, et magnetiline tundlikkus χ on pöördvõrdeline temperatuuriga:
M = = H = CH / T
kus M on magnetiseerimine, χ on magnetiline tundlikkus, H on täiendav magnetväli, T on absoluutne (kelvini) temperatuur ja C on materjalile omane Curie konstant.
Magnetismi tüübid
Magnetilisi materjale võib liigitada ühte neljast kategooriast: ferromagnetizmus, paramagnetism, diamagnetism ja antiferromagnetism. Magnetismi tugevaim vorm on ferromagnetizmus.
Ferromagnetilistel materjalidel on piisavalt tugev magnetiline külgetõmme, et neid saaks tunda. Ferromagnetilised ja ferrimagneetilised materjalid võivad aja jooksul jääda magnetiseeritud. Tavalistel raudpõhistel ja haruldaste muldmetallide magnetidel on ferromagnetizmus.
Vastupidiselt ferromagnetilisusele on paramagnetismi, diamagnetismi ja antiferromagnetismi jõud nõrgad. Antiferromagnetismi korral joonduvad molekulide või aatomite magnetmomendid mustri järgi, milles naaber elektronide spinnid osutavad vastassuundades, kuid magnetiline järjestamine kaob teatud kohal temperatuur.
Paramagneetilised materjalid tõmbavad magnetvälja nõrgalt. Antiferromagnetilised materjalid muutuvad teatud temperatuuri kohal paramagneetiliseks.
Diamagneetilisi materjale tõrjub magnetväli nõrgalt. Kõik materjalid on diamagneetilised, kuid ainet ei tähistata tavaliselt diamagnetilisteks, välja arvatud juhul, kui muud magnetismi vormid puuduvad. Vismut ja antimon on diamagnetide näited.