Paramagnetik

Paramagnetik adalah sifat magnetik suatu zat yang menyebabkan bahan tersebut tertarik secara lemah pada medan magnet eksternal karena adanya elektron tak berpasangan di dalam atom atau ionnya. Paramagnetik tidak menimbulkan magnetisasi spontan ketika medan tidak ada, sehingga material tersebut netral dalam keadaan bebas medan; ketika medan diterapkan, momen magnetik tak berpasangan cenderung menyelaraskan dengan arah medan, menghasilkan magnetisasi yang relatif kecil namun dapat diamati.

Mekanismenya berakar pada momen magnetik elektron, yang berasal dari spin dan, pada tingkat tertentu, momentum orbital. Karena termal berpengaruh, orientasi momen magnetik tidak sepenuhnya searah medan; semakin tinggi suhu, semakin lemah responsnya. Dalam model sederhana ideal, hubungan antara kelenturan magnetik dan suhu mengikuti hukum Curie (χ ∝ 1/T). Bentuk yang lebih umum, hukum Curie-Weiss, dinyatakan sebagai χ = C/(T − θ), dengan θ kecil; tanda positif pada interaksi yang sedikit ferromagnetik dan negatif pada antiferromagnetik yang lemah.

Paramagnetik sering diukur dengan magnetometer, misalnya SQUID, untuk menentukan magnetisasi relatif terhadap medan pada suhu tetap. Responsnya linier pada medan rendah dan tidak menunjukkan jejak residu magnetisasi saat medan dihilangkan.

Contoh umum zat paramagnetik meliputi ion logam dengan elektron tak berpasangan, seperti Mn2+, Fe3+, Cu2+, serta molekul atau ion kompleks yang mengandung unpaired electrons, seperti oksigen O2 dan beberapa senyawa gadolinium. Aplikasi penting meliputi studi spektroskopi ESR, serta penggunaan agen kontras paramagnetik berbasis gadolinium dalam pencitraan resonansi magnetik (MRI).