paramagnetyczny

Paramagnetyczność to właściwość niektórych materiałów, które są lekko przyciągane przez zewnętrzne pole magnetyczne. W odróżnieniu od diamagnetyzmu, gdzie susceptywność magnetyczna χ jest ujemna i natychmiastowo wywołuje słabe odpychanie, a także od ferromagnetyzmu, w którym powstaje samorzutna magnetyzacja, materiały paramagnetyczne mają dodatnie, lecz bardzo małe χ (zwykle w zakresie 10^-5 do 10^-3). Magnetyzacja M zależy od natężenia pola H zgodnie z M = χH.

Mechanizm paramagnetyzmu opiera się na obecności niesparowanych elektronów, których spiny w polu zewnętrznym częściowo się wyrównują. Jednakże wysoka entropia termiczna powoduje, że wyrównanie nie jest pełne, zwłaszcza przy wyższych temperaturach. Dlatego magnetyzacja spada wraz ze wzrostem temperatury. W teorii opisuje się to między innymi przez prawo Curie (χ ∝ 1/T dla idealnych paramagnetyków) oraz prawo Curie–Weissa (χ = C/(T − θ)).

W materiałach paramagnetycznych mogą występować różne mechanizmy: typowy paramagnetyzm jonów metali przejściowych i cząsteczek z niesparowanymi elektronami, a także bardziej złożone przypadki, takie jak Pauli’ego paramagnetyzm w metalach lub nieuwzględniony efekt van Vleck’a w niektórych materiałach stałych.

Przykłady obejmują tlen molekularny (O2), który ma dwa niesparowane elektrony, oraz wiele jonów metali przejściowych. Paramagnetyczność wykorzystuje się m.in. w technikach EPR i jako wskaźnik obecności niesparowanych spinów w chemii i fizyce materiałów. W praktyce paramagnetyczne materiały wykazują słabą magnetyzację doprowadzaną wyłącznie przez zewnętrzne pole magnetyczne.