paramagnetycznych

Paramagnetyczność to właściwość niektórych substancji, przede wszystkim tych zawierających niesparowane elektrony, które nadają materiałom dodatnią podatność magnetyczną χ. Materiały paramagnetyczne są lekko przyciągane do zewnętrznego pola magnetycznego i wykazują magnetyzację tylko w obecności tego pola; po jego usunięciu magnetyzacja zwykle zanika. W przeciwieństwie do diamagnetyków, które odpychają pola, i ferromagnetyków, które wykazują spontaniczne namagnesowanie, paramagnetyczne nie mają trwałej namagnesowania w zerowym polu.

Przyczyną paramagnetyczności są niesparowane elektrony, które mają momenty spinowe lub orbitalne. W prostych modelach magnetyzacja M jest proporcjonalna do pola H, a współczynnik χ zależy od temperatury. Zwykle χ jest małe i rośnie wraz ze spadkiem temperatury, zgodnie z prawem Curiego χ = C/T lub z modyfikacją Curie–Weiss χ = C/(T − θ). W praktyce istotny jest wpływ środowiska elektronów oraz interdyscyplinarne interakcje w materiałach o d i f powłokach.

Paramagnetyczność mierzy się za pomocą magnetometrii oraz technik ESR/EPR, które wykrywają nieparowane elektrony w substancjach. Typowe przykłady to związki żelaza, manganu i innych jonów przejściowych, niektóre tlenki i związki organiczne z nieparowanymi spinami, a także tlen O2, który jest silnym paramagnetykiem. Zastosowania obejmują kontrast magnetyczny w rezonansie magnetycznym obrazowaniu (gadolinium i pokrewne związki), katalizę, a także termometry kriogeniczne oparte na właściwościach paramagnetycznych.

W historii paramagnetyczność była opisywana w XVIII–XIX wieku i stanowi fundament współczesnego zrozumienia zjawisk magnetycznych. Termin ten używany jest także w kontekście materiałów paramagnetycznych, czyli tych, które wykazują tę właściwość w określonych warunkach.