Ferromagneettisia

Ferromagneettisia aineita ovat aineet, joissa magneettinen momentti voi asettua pysyvästi ilman ulkoista magneettikenttää. Tämä johtuu vahvoista exchange-vuorovaikutuksista, jotka saavat elektronien spinit asettumaan suurin piirtein samaan suuntaan pienissä alueissa, joita kutsutaan domaineiksi. Kun domaineja ja niiden reunoja on, materiaali voi osoittaa mittavaa magneettista reagointia.

Yleisimmät ferromagneettiset aineet ovat rauta (Fe), nikkeli (Ni) ja koboltti (Co), sekä näiden yhdisteet ja seokset, kuten teräkset. Harvinaisista maametalleista valmistetaan myös korkean magnetointikyvyn omaavia magnetteja, kuten NdFeB- ja SmCo-tyyppisiä. Ferromagneettisia ominaisuuksia hyödynnetään laajasti elektroniikassa ja sähkötekniikassa.

Lämpötilan vaikutus: näillä aineilla on Curie- eli ferromagneettisen tilan häviävä lämpötila. Yli tämän lämpötilan materiaali on paramagneettinen eikä ylläpidä pysyvää magnetoitumista. Esimerkiksi rautaa ferromagneettinen tila kestää noin 770 °C, nikkeli noin 355 °C ja koboltti noin 1120 °C.

Ominaisuudet ja sovellukset: ferromagneettisilla aineilla on korkea magneettinen momentti ja yleensä hystereesikäyriä, mikä antaa niille muistamis- ja muokkausominaisuuksia. Niitä käytetään muun muassa muuntajissa, moottoreissa, tallennusvälineissä, magneettisissa kiinnikkeissä ja kompasseissa sekä uusissa magnettiratkaisuissa, kuten kiinteässä magneettisessa tallennuksessa.

Tieteellinen perusta: ferromagneettisuus johtuu elektronien spiniketjun vaihtovuorovaikutuksesta, joka suosii samaa spinin suuntaa. Domaine- rakenteet ja niiden liike määräävät lopullisen magnetoitumisen kuvion. Magneettinen käytös riippuu koostumuksesta, rakenteesta ja lämpötilasta.