Diamagneten

Diamagneten bezeichnet Materialien, die bei Vorliegen eines äußeren Magnetfeldes eine Induzierte Magnetisierung in Richtung des Feldes erzeugen, die dem Feld entgegen wirkt. Die magnetische Suszeptibilität χ ist dabei negativ, wodurch das Material vom Magnetfeld leicht abgeschirmt oder abgelenkt wird. Diamagnetismus ist in allen Materialien vorhanden, tritt aber oft nur schwach auf und wird von stärker ausgeprägten magnetischen Reaktionen überlagert.

Ursache ist die Induktion kleiner Elektronenströme in den Orbits der Elektronen, die nach Lenz’ Gesetz der Veränderung des äußeren Feldes entgegenwirken. In Atomen mit geschlossenen Schalen dominiert der Orbitalbeitrag (Larmor-Diamagnetismus); der Spinbeitrag führt in der Regel zu Paramagnetismus, wenn ungepaarte Elektronen vorhanden sind. Die Gesamtsumme ergibt typischerweise eine negative Suszeptibilität, meist im Bereich von etwa −10^-5 bis −10^-6. In Metallen gibt es zusätzlich den Landau-Diamagnetismus der Leitungselektronen.

Temperaturabhängigkeit: Diamagnetismus ist im Allgemeinen relativ temperaturunabhängig, während Paramagnetismus starken Temperaturabhängigkeiten folgt (Curie- bzw. Curie-Weiss-Verhalten).

Beispiele: Zu den klassischen Diamagneten gehören Bismut, Graphit, Kupfer, Quarz und Wasser. Graphit zeigt eine besonders starke diamagnetische Reaktion; Bismut gehört zu den stärksten bekannten Diamagneten. Superconductors zeigen einen speziellen Fall von Diamagnetismus, den Meissner-Ochsenfeld-Effekt, bei dem das magnetische Feld vollständig aus dem Inneren des Materials verdrängt wird.

Anwendungen: Diamagnetische Materialien finden Anwendung in magnetischen Abschirmungen, in Experimenten zur Levitation oder als Referenzmaterialien, um subtile Magnetfeldprozesse zu studieren.