자성체의 종류와 특징

1 강자성체(Ferromagnetic Materials)

 1) 정의

   - 강자성(ferromagnetism)을 띠는 물질

   - 강자성 : 자성체 내의 스핀간의 상화작용에 의해 스스로 특정방향으로 모든 스핀이 정렬하는 현상

   - 스핀운동이 한쪽방향으로 정렬되어 원자가 강한 자기 모멘트를 띄는 물질이다.

 2) 대상물질

   - Fe, Co, Ni 전이금속

   - Nd(네오디뮴), Sm(시마륨)등 희토류 원자를 포함하는 금속화합물

 3) 특징

   - 높은온도에서는 열에너지에 의한 스핀의 요동이 발생하여 강자성체의 스핀정렬을 무너뜨림,

     모든 강자성체는 어떤 온도 이상에서는 전체 자기모멘트값이 0이 되는 상자성을 띄게 된다.

      * 이러한 상전이 온도를 퀴리온도라한다.

 

2 상자성체(Faramagnetic Materials)

 1) 정의

   - 자기장안에 넣으면 자기장방향으로 약하게 자화되고, 자기장을 제거하면 자화되지 않는 물질.

   - 전자의 궤도운동과 스핀에 의한 자기모멘트가 정확히 상쇄되지 않아서 원자가 어느한 방향으로 자기모멘트를 띄는 물질.

 2) 대상물질

   - 금속 : Al, Sn, Pt, Ir(이리듐)

   - 비금속 : 공기, 산소

 3) 특징

   - 강자성체와 상자성체는 자기장의 형성 상태가 매우 유사하며, 자성을 띄는 정렬의 정도의 차이임.

     * 강자성체와 상자성체는 자화율측면에서 자화율이 매우크면(50~5,000) 강자성체

     * 자화율이 매우 작으면(0.00001) 상자성체

 

3 반자성체(Diamagnetic Materials)

 1) 정의

   - 자기장에 대한 물질의 약한 반발력.

     * 반자성은 자성의 형태로 외부자기장이 인가되었을 때 만 확인된다.

   - 전자의 궤도운동과 스핀운동에 의한 자기모멘트가 정확히 상쇄되어 원자가 평균적으로 자기모멘트를 띄지 않는 물질.

 2) 대상물질

   - 금속 : 비스무트, 구리, 금, 은

   - 비금속 : 물, 수은, 에탄올

 3) 특징

   - 모든 물질은 반자성 성질을 가지고 있으나, 강자성/상자성의 성질 더 크거나 상쇄되어 반자성이 드러나지 않는다.

   - 특정물질에서만 반자성의 효과가 나타나는데, 반자성물질은 외부 자기장의 반대자기장을 형성한다.

   - 반자성체는 자화율이 매우 작은 음수(-0.0001수준)이다.
 
4 비자성체(Nonmagnetic Materials)
  - 비자성체는 외부 자기장에 반응하지 않고, 자기장에 대한 자기 스핀 상호작용이 없는 물질.
  - 대부분의 물질(비금속, 일부 금속)은 비자성체에 속함.