顺磁性材料(顺磁性材料有哪些)
顺磁性是什么意思:“答案是:是指材料对磁场响应很弱的磁性”。如用磁化率 k=M/H 来表示(M和H分别为磁化强度和磁场强度),从这个关系来看,磁化率k是正的,即磁化强度的方向与磁场强度的相同,数值为10-6—10-3量级。
一些原子核(如1H,7Li,11B,13C,17O等以及中子)具有磁矩,在磁场作用下会产生顺磁性,但其顺磁磁化率比电子对顺磁性的贡献小得多,只有10-6—10-10量级。因而在讨论物质的顺磁性时,可不计及核的顺磁性顺磁性(paramagnetism)是指材料对磁场响应很弱的磁性。如用磁化率k=M/H来表示(M和H分别为磁化强度和磁场强度),从这个关系来看,磁化率k是正的,即磁化强度的方向与磁场强度的相同,数值为10-6—10-3量级。
一些原子核(如1H,7Li,11B,13C,17O等以及中子)具有磁矩,在磁场作用下会产生顺磁性,但其顺磁磁化率比电子对顺磁性的贡献小得多,只有10-6—10-10量级。因而在讨论物质的顺磁性时,可不计及核的顺磁性。从原子结构来看,组成顺磁性物体的原子、离子或分子具有未被电子填满的内壳层,这类材料的原子、离子或分子中存在固有磁矩,因其相互作用远小于热运动能,磁矩的取向无规,使材料不能形成自发磁化。在经典理论中,磁矩在磁场中可取任意方向。所有这些材料中的原子或离子在磁场作用下所产生的磁矩都很小。如许多过渡金属和稀土元素的绝缘化合物,有机化合物中的自由基,以及少数顺磁性气体(如NO,O2),在一般情况下磁化率随温度的变化遵从居里定律:κ=C/T,式中C称为居里常数,T为温度。
一些材料中的磁矩虽有交换作用,如铁磁和亚铁磁材料,但在高于居里温度情况下的磁化率随温度的变化遵从居里-外斯定率:κ=C/(T-TP)。式中TP称为材料的顺磁居里温度。对于铁磁性物质交换作用为正,TP>0;对于反铁磁性物质交换作用为负,TP<0。
顺磁性N dF3的磁化强度温度特性曲线。
一些材料(如碱金属)不具有自发磁化,外层电子之间不存在交换作用,但它们在磁场中会产生感生磁矩,而具有较弱的顺磁性。范弗莱克的量子理论指出,这是不对称原子或分子的电子云极化所致,并不随温度改变。这类性质称范弗莱克顺磁性。
超顺磁性微滴在超疏水表面可逆、无损失输运。
在磁场作用下,正自旋和负自旋的传导电子具有不同的能量,这就导致在费米面附近有少量的传导电子自旋倒向,从而产生微弱的顺磁性效应。金属中自由电子会感生顺磁性,称之为泡利顺磁性。用简单的能带模型可计算出顺磁磁化率 k=C/(T-TP)=3nμB2/EF,EF为费米能级。因此,一般情况下泡利顺磁性与温度无关,在温度很高情况,它随T2增大而降低。
一些过渡金属和稀土金属及其合金中,其巡游的磁性电子之间虽有一定的交换作用,但作用强度还未能达到斯托纳增强条件,即UN(EF)≯1,式中U为电子关联作用能,N(EF)为费米面态密度,因而不具备自发磁化,但顺磁性较大一些,称为交换增强顺磁性典型的顺磁性气体是O2,常见的顺磁体有过渡金属的盐类、稀土金属的盐类及氧化物。温度高于磁转变温度时,序磁性(见铁磁性)物质也呈现为顺磁性,如室温情况下除钆(Gd)以外的稀土金属。
金属如锂(Li)、钠(Na)等,这些顺磁性金属的磁化率与温度无关,可以用量子力学解释。
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