Dipolmagnetisierung

Dipolmagnetisierung bezeichnet die magnetische Dipolmomentsenkonzentration eines Materials und wird im Makroskopischen als Vektor M beschrieben. Sie gibt die Summe der magnetischen Dipolmomente pro Volumen an und bestimmt, wie stark das Material auf äußere magnetische Felder reagiert. Die Dipolmomente entstehen aus dem Spin der Elektronen und deren orbitaler Bewegung; ihre Orientierung wird durch thermische Fluktuationen, Austauschwechselwirkungen und äußere Felder beeinflusst.

Makroskopisch lässt sich M als Vektor definieren. Im einfachen linearen Fall gilt M = χ H, wobei χ die magnetische Suszeptibilität ist. In anisotropen Materialien muss χ als Tensor geschrieben werden. Die Relationen zu den Feldern B und H lauten B = μ0(H + M).

Die Dipolmagnetisierung hängt von Temperatur und Materialart ab. Paramagnetische Stoffe zeigen eine M, die proportional zu H ist und mit steigender Temperatur abnimmt. Ferromagnetische Stoffe weisen eine spontane Magnetisierung M_s unterhalb der Curie-Temperatur Tc auf. In ihnen bildet sich eine Domänenstruktur, in der die Dipole innerhalb der Domänen weitgehend parallel ausgerichtet sind; die Gesamtdipolmagnetisierung ergibt sich aus der Summe der Domänenmomente. Durch äußere Felder kann Domänenwachstum und Wandbewegung erfolgen, bis eine Sättigung erreicht ist.

Messungen der Dipolmagnetisierung erfolgen durch magnetische Messverfahren wie SQUID- oder Vibrating-Sample-Magnetometrie. Anwendungen finden sich in der Datenspeicherung, in Transformatorenwerkstoffen und in magnetischen Legierungen.