ferromagnetisch

Ferromagnetisch beschreibt die Eigenschaft bestimmter Materialien, deren atomare Magnetmomente durch den Austauschwechselwirkungen so gekoppelt sind, dass sie bevorzugt parallel zueinander ausgerichtet bleiben. Dadurch entsteht eine spontane Magnetisierung auch ohne äußeres Magnetfeld. Diese Ordnung tritt nur unterhalb einer charakteristischen Temperatur auf, der Curie-Temperatur. Unterhalb dieser Schwelle ordnen sich die Momente long-range ferromagnetisch aus; darüber gehen sie in einen paramagnetischen Zustand über, wobei die magnetische Ordnung durch thermische Fluktuationen zerstört wird.

Für das Erscheinungsbild einer Ferromagnetik spielen neben dem Austausch weitere Faktoren wie die Kristallstruktur und magnetische Anisotropie eine Rolle. Da die durch die Ausrichtung der Momente entstehende Magnetisierung Energiepotentiale beeinflusst, bilden sich Domänenbereiche, in denen die magnetische Orientierung einheitlich ist; Domänenwände begrenzen die Gesamtenergie. Wird ein äußeres Magnetfeld angelegt, wandert die Domänenstruktur so, dass sich die Gesamtausrichtung erhöht; nach Wegnahme des Feldes kann eine Restmagnetisierung verbleiben (Hysterese).

Typische ferromagnetische Elemente sind Eisen (Fe), Kobalt (Co und Nickel (Ni), sowie verschiedene Legierungen wie Alnico oder Permalloy und moderne Magnetmaterialien wie NdFeB oder SmCo. Die Curie-Temperaturen liegen grob bei Fe etwa 1043 K (ca. 770 °C), Co um 1400 K (etwa 1120 °C) und Ni bei ca. 627 K (etwa 354 °C).

Ferromagnetische Stoffe unterscheiden sich von ferrimagnetischen und antiferromagnetischen Materialien, deren untergeordnete Sublattice-Momente nicht parallel ausgerichtet sind. Anwendungen finden sich in Permanentmagneten, Transformatoren, Speichermedien und spintronic-Geräten.