Paramagnetizem se nanaša na lastnost nekaterih materialov, ki jih magnetna polja šibko privlačijo. Kadar so izpostavljeni zunanjemu magnetnemu polju, se v teh materialih tvorijo notranja magnetna polja, ki so naročena v isti smeri kot uporabljeno polje. Ko odstranjeno polje odstranimo, materiali izgubijo magnetizem, ko termično gibanje naključno usmeri usmeritve elektronov.
Materiale, ki prikazujejo paramagnetizem, imenujemo paramagnetni. Nekatere spojine in večina kemijskih elementov so v določenih okoliščinah paramagnetni. Vendar pravi paramagneti kažejo magnetno občutljivost po zakonih Curie ali Curie-Weiss in kažejo paramagnetizem v širokem temperaturnem območju. Primeri paramagnetov vključujejo mioglobin koordinacijskega kompleksa, komplekse prehodnih kovin, železov oksid (FeO) in kisik (O2). Titan in aluminij sta kovinska elementa, ki sta paramagnetna.
Superparamagneti so materiali, ki kažejo neto paramagnetni odziv, vendar prikazujejo feromagnetno ali ferrimagnetno urejanje na mikroskopski ravni. Ti materiali se držijo Curiejevega zakona, vendar imajo zelo velike Curie konstante.
Ferofluidi so primer superparamagnetov. Trdni superparamagneti so znani tudi kot miktomagneti. Zlitina AuFe (zlato-železo) je primer miktomagneta. Grozdi, vezani na feromagnet, v zlitini zamrznejo pod določeno temperaturo.Kako deluje paramagnetizem
Paramagnetizem je posledica prisotnosti vsaj enega neprimernega elektrona predenje v atome ali molekule materiala. Z drugimi besedami, vsak material, ki ima atome z nepopolno napolnjenimi atomskimi orbitalami, je paramagneten. Spiranje parnih elektronov jim daje magnetni dipolni moment. V bistvu vsak parni elektron deluje kot majhen magnet znotraj materiala. Pri uporabi zunanjega magnetnega polja se spiranje elektronov poravna s poljem. Ker se vsi parni elektroni poravnajo enako, se material privlači v polje. Ko odstranimo zunanje polje, se vrtijo nazaj v svoje randomizirane usmeritve.
Magnetizacija približno sledi Curiejev zakon, ki pravi, da je magnetna občutljivost χ obratno sorazmerna s temperaturo:
M = χH = CH / T
kjer je M magnetizacija, χ magnetna občutljivost, H je pomožno magnetno polje, T je absolutna (Kelvinova) temperatura in C je materialna konstanta Curie.
Vrste magnetizma
Magnetni materiali se lahko prepoznajo kot pripadniki eni od štirih kategorij: feromagnetizem, paramagnetizem, diamagnetizem in antiferromagnetizem. Najmočnejša oblika magnetizma je feromagnetizem.
Feromagnetni materiali imajo magnetno privlačnost, ki je dovolj močna, da jo občutimo. Feromagnetni in ferrimagnetni materiali lahko sčasoma ostanejo magnetizirani. Navadni magneti na osnovi železa in redki zemeljski magneti kažejo feromagnetnost.
V nasprotju s feromagnetizmom so sile paramagnetizma, diamagnetizma in antiferromagnetizma šibke. V antiferromagnetizmu se magnetni trenutki molekul ali atomov poravnajo po vzorcu, v katerem sosed zasuki elektronov kažejo v nasprotne smeri, magnetno urejanje pa izgine nad določeno temperatura.
Paramagnetni materiali šibko privlačijo magnetno polje. Antiferromagnetni materiali postanejo paramagnetni nad določeno temperaturo.
Diamagnetni materiali magnetna polja slabo odbijajo. Vsi materiali so diamagnetni, toda snov ponavadi ni označena kot diamagnetna, razen če ni drugih oblik magnetizma. Bizmut in antimona sta primer diamagnetov.