Diamagnetismus

Diamagnetismus ist eine Form des magnetischen Verhaltens von Materialien, bei der ein externes Magnetfeld ein induziertes Magnetmoment erzeugt, das dem Feld entgegengesetzt ist. Dadurch erfahren Diamagneten eine geringe Abstoßung von Magnetfeldern. Der Effekt ist in allen Stoffen vorhanden, aber meist sehr schwach und sichtbar erst, wenn andere magnetische Eigenschaften vernachlässigt werden.

Auf mikroskopischer Ebene ergibt sich der Diamantismus aus induzierten Elektronenströmen in den Orbitalbewegungen der Elektronen; nach dem Lenzschen Gesetz erzeugen diese Ströme ein Gegenfeld. In Atomen führen die orbitalen Bewegungen der Elektronen zu einem kleinen gegen das äußere Feld gerichteten Moment. In Metallen trägt zusätzlich das Verhalten der freien Elektronen (Landau-Diamagnetismus) zur Gesamtantwort bei.

Die magnetische Suszeptibilität χ ist negativ und klein, typischerweise im Bereich von 10^-6 bis 10^-5 im SI. Sie ist weitgehend temperaturunabhängig, kann aber durch kristalline Struktur und Wechselwirkungen leicht variieren. Beispiele für diamagnetische Substanzen sind Wasser, Graphit, Bismut, Quarz und viele organische Verbindungen; auch Gold und Siliziumdioxid zeigen diamagnetische Reaktion.

Im Gegensatz zum Paramagnetismus orientieren sich die magnetischen Momente von Diamagneten dem äußeren Feld ab. In extremen Fällen, wie bei Supraleitern, wird das Feld vollständig aus dem Material verdrängt (Meißner-Ochsenfeld-Effekt), eine stärkere Form des Diamagnetismus.

Historisch wurde Diamagnetismus 1845 von Michael Faraday beschrieben; die Theorie wurde später von Langevin und, für Metalle, von Landau weiterentwickelt.