CurieWeissVerhalten

Das Curie-Weiss-Verhalten beschreibt die Temperaturabhängigkeit der magnetischen Suszeptibilität χ(T) vieler Paramagneten und verwandter Systeme im Bereich oberhalb der magnetischen Ordnungstemperaturen. Es ergibt sich aus dem Weiss-Feld-Ansatz, bei dem das Wechselspiel jedes Spins durch ein effektives Feld ersetzt wird, das proportional zur Gesamts magnetisierung ist. Dadurch wird die interne Kopplung zwischen den Spins in einer mittleren Feldgröße zusammengefasst.

Die zentrale Gleichung lautet χ(T) = C / (T − θ), wobei C die Curie-Konstante und θ die Curie-Weiss-Temperatur ist. In SI-Einheiten gilt C = μ0 N μ_eff^2 /(3 k_B), wobei μ0 die Vakuumpermeabilität, N die Anzahl Spins pro Volumen bzw. Molekül, μ_eff das effektive magnetische Moment und k_B die Boltzmann-Konstante ist. Der Wert von θ gibt Hinweise auf die Art der Wechselwirkungen: θ > 0 kennzeichnet ferromagnetische, θ < 0 antiferromagnetische Wechselwirkungen; je größer der Betrag von θ, desto stärker ist die effektive Kopplung.

Geltung und Einschränkungen: Das Curie-Weiss-Verhalten gilt typischerweise für T oberhalb der Ordnungs- oder Neel-Temperatur in Systemen mit lokalen Momenten und isotopen Wechselwirkungen. In der Nähe der Ordnungstemperatur sowie bei erheblichen Kristallfeld- oder Quantenkorrelationen treten oft Abweichungen auf. In rein itineranten Systemen trifft das Modell nicht immer zu.

Anwendung: Aus χ(T) Messungen lassen sich θ und μ_eff durch eine Auswertung von χ−1 gegen T bestimmen; dies liefert Informationen über die Stärke der Kopplung und das effektive Moment der magnetischen Zentren. Das Curie-Weiss-Verhalten dient damit als grundlegendes Modell zur Charakterisierung magnetischer Systeme.

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