4.2. Классификация веществ по магнитным свойствам

Димагнетики — вещества, в которых в “чистом” виде проявляется диамагнитный эффект, являющийся результатом воздействия внешнего магнитного поля на молекулярные токи. Магнитный момент, возникающий при этом эффекте направлен навстречу внешнему полю. Для диамагнетиков Км  (10^-6—10^-7'), μ<1. kм слабо изменяется от температуры. Диамагнетизм присущ всем веществам, однако в большинстве случаев он маскируется другими типами магнитного состояния.

Примерами диамагнетиков являются все вещества с ковалентной химической связью, щелочно-галлоидные кристаллы, неорганические стекла, полупроводники—соединения А³В⁵, А²В⁶, кремний, германий, бор и др.; ряд металлов: медь, серебро, золото, цинк, ртуть, галлий и др.; водород, азот, вода, нефть и др.

Парамагнетики— вещества с нескомпенсированными магнитными моментами, отсутствием магнитного атомного порядка. Магнитный момент парамагнетика равен нулю. Под действием внешнего поля из-за преимущественной ориентации магнитных моментов в направлении поля является намагниченность. Для парамагнетиков Км>0,μ<1. Км парамагнетиков в большинстве случаев сильно зависит от температуры. При комнатной температуре Кмl0^-6—10^-3.

К парамагнетикам относятся щелочные и щелочноземельные металлы, соли железа, кобальта, никеля, редкоземельных металлов, кислород, окись азота, А1,Na, Mg, Та, W, СаО и др.

Ферромагнетики— вещества, в которых ниже температуры Кюри, Тк, наблюдается магнитная упорядоченность, соответствующая параллельному расположению спинов в макроскопических областях даже в отсутствие внешнего магнитного поля. Км ферромагнетиков (также как и м) достигает больших положительных значений, сильно зависит от напряженности магнитного поля и температуры.

К ферромагнетикам относятся железо, никель, кобальт, их соединения и сплавы, некоторые сплавы марганца, серебра, марганца, алюминия и др. При низких температурах некоторые редкоземельные элементы — гадолиний, тарбий, дис-прозий, гольмий, эрбий, тулий, сплавы RC0₅, где R — редкоземельный элемент (Sm, Се или Рг).

Антиферромагнетики характеризуются антиферромагнитным атомным порядком, возникающим из-за антипараллельной ориентации одинаковых атомов или ионов кристаллической решетки. Для антиферромагнетиков Км10^-3—10^-5сильно зависит от температуры. При нагревании магнитная упорядоченность исчезает при температуре, называемой точкой Нееля (антиферромагнитная точка Кюри).

К антиферромагнетикам относятся хром, марганец, церий, неодим, самарий и др. Химические соединения на основе металлов переходной группы окислов,галогенидов, сульфидов, карбонатов и др. MnSe, FeCl₂, FeF₂, CuCl₂, MnO, FeO, NiO.

Ферримагнетики — вещества с нескомпенсированным антиферромагнетизмом. Как и антиферромагнетизм ферримагнетизм существует при температуре не выше точки Нееля, выше этой температуры ферримагнетики переходят в парамагнитное состояние.

К ферримагнетикам относятся некоторые упорядоченные металлические сплавы и различные оксидные соединения, наибольший интерес среди которых представляют ферриты МпО*Fе₂0з, ВаО*6Fе20з, (NiO*ZnO)Fe₂0₃, Li₂0(Fe₂0₃) др.

Ферро- и ферримагнетики относятся к сильномагнитным материалам, остальные группы к слабомагнитным веществам. Аморфные магнитные материалы. Магнитный порядок наблюдается и в которых химических соединениях в аморфном состоянии. У таких веществ имеет место обменное взаимодействие (обменной энергией) между ближайшими соседними атомами. Такими структурами могут быть, например, вводящие сплавы с малым содержанием переходных элементов. Металлические магнитомягкие аморфные сплавы состоят из одного или скольких переходных металлов (Fe, Co, Ni), сплавленных со стеклообразователем—бором, углеродом, кремнием или фосфором типовые магнитные стекла — это сильномагнитные вещества с ферромагнитным порядком, если магнитные свойства в них возникают в результате косвенных обменных взаимодействий через электроны проводимости и с антиферромагнитным порядком, если возбуждение происходит через промежуточные цемагнитные атомы.