Nettomagnetisierung

Nettomagnetisierung ist die Vektorgröße M, die die Summe aller magnetischen Momente pro Volumen eines Materials beschreibt. Sie gibt an, wie stark das Material macroskopisch magnetisiert ist. Im SI-System wird die Nettomagnetisierung in Ampere pro Meter (A/m) angegeben. Formal ist M der Durchschnitt der magnetischen Momente pro Volumen; sie ergibt sich aus der Orientierung der Spins bzw. der Ordnung der beteiligten Teilmomente in den Sublattensystemen.

In ferromagnetischen Materialien besteht eine spontane Ordnung, sodass M auch ohne äußeres Feld ungleich null ist; es existiert eine Sättigungsmagnetisierung Ms, die bei großen Feldern erreicht wird. In Ferrimagnetsystemen wirken antiparallele Untergittermomente, deren Beträge sich teilweise aufheben; bleibt eine nicht verschwindende Nettomagnetisierung übrig. In Antiferromagneten können sich die Untergittermomente nahezu komplett ausgleichen, sodass M im Nullfeld-Zustand praktisch Null ist. In einigen Fällen führt Spin-Kantung zu einer schwachen Ferromagnetie, bei der eine kleine Restnettomagnetisierung entsteht.

Die Nettomagnetisierung hängt stark von Temperatur, Druck und externem Feld ab. Mit steigender Temperatur sinkt M und verschwindet bei der Curie-Temperatur T_C für ferromagnetische Materialien. Ferrimagnets können außerdem eine Kompensationstemperatur T_comp besitzen, bei der M verschwindet, während einzelne Sublattice-Momente bestehen bleiben.

Messung erfolgt typischerweise mit magnetischen Methoden wie SQUID- bzw. Vibrating-Sample-Magnetometrie (VSM); die Nettomagnetisierung lässt sich aus der beobachteten Flussdichte ableiten. In SI gilt B = μ0(H + M). Demagnetisierungseffekte (Hd = -N·M) hängen von der Geometrie des Probenkörpers ab und beeinflussen das effektive Feld im Material.

Nettomagnetisierung ist ein zentrales Konzept bei der Beschreibung der magnetischen Eigenschaften von Materialien und bildet die Grundlage für Anwendungen in Speichertechnik, Sensorik und Energieumwandlung.