Kluczowa różnica między paramagnetykami a superparamagnetykami polega na tym, że podatność magnetyczna materiału superparamagnetycznego jest większa w porównaniu z materiałem paramagnetycznym.
Termin paramagnetyczny odnosi się do niektórych materiałów, które słabo przyciągają zewnętrzne pola magnetyczne, które wewnętrznie indukują pola magnetyczne w kierunku przyłożonego pola magnetycznego. Z drugiej strony termin superparamagnetyczny odnosi się do formy magnetyzmu, która pojawia się w małych ferromagnetycznych lub ferrimagnetycznych nanocząstkach.
Podatność magnetyczna odnosi się do miary tego, jak bardzo materiał może zostać namagnesowany w przyłożonym polu magnetycznym. Możemy to opisać jako stosunek między stosunkiem namagnesowania a przyłożonym natężeniem pola magnesującego.
Co to jest paramagnetyczny?
Termin paramagnetyczny odnosi się do niektórych materiałów, które słabo przyciągają zewnętrzne pola magnetyczne, które wewnętrznie indukują pola magnetyczne w kierunku przyłożonego pola magnetycznego. Jest to forma magnetyzmu, a inne główne formy obejmują materiały diamagnetyczne i ferromagnetyczne. Materiały paramagnetyczne zawierają głównie pierwiastki chemiczne i niektóre związki, które mają względną przenikalność magnetyczną nieco większą niż 1. Dlatego te materiały są przyciągane przez pola magnetyczne.
Rysunek 01: Paramagnetyzm molekularnego tlenu, na co wskazuje przyciąganie ciekłego tlenu do magnesów
Większość atomów z niecałkowicie wypełnionymi orbitalami atomowymi jest paramagnetyczna, ponieważ paramagnetyzm występuje z powodu obecności niesparowanych elektronów w materiale. Mogą jednak istnieć pewne wyjątki, takie jak miedź. Spin niesparowanych elektronów ma zwykle magnetyczny moment dipolowy, co sprawia, że zachowują się jak małe magnesy. Ponadto spiny elektronów ustawiają się równolegle do pola magnetycznego, gdy obecne jest zewnętrzne pole magnetyczne. Powoduje to przyciąganie netto.
Jednak paramagnesy nie zachowują żadnego namagnesowania przy braku zewnętrznego pola magnetycznego z powodu ruchu termicznego, który losowo zmienia orientację spinu. Dlatego całkowite namagnesowanie ma tendencję do spadku do zera po usunięciu przyłożonego pola magnetycznego.
Co to jest superparamagnetyka?
Termin superparamagnetyczny odnosi się do formy magnetyzmu, która pojawia się w małych ferromagnetycznych lub ferrimagnetycznych nanocząstkach. Jest to również forma magnetyzmu. Zazwyczaj w małych nanocząsteczkach namagnesowanie może losowo zmienić kierunek, gdy występuje wpływ temperatury. Typowy czas pomiędzy dwoma przewrotami nazywamy czasem relaksacji Neela.
Rysunek 02: Gromada nanocząstek krzemionki Maghemitu
Gdy nie ma zewnętrznego pola magnetycznego, czas, który wykorzystujemy do pomiaru namagnesowania nanocząstek jest znacznie dłuższy niż czas relaksacji Neela, więc ich namagnesowanie wygląda na średnie zero. Ten stan nazywany jest stanem superparamagnetycznym. W takim stanie zewnętrzne pole magnetyczne może namagnesować nanocząstki w sposób podobny do paramagnesu. Ponadto podatność magnetyczna materiału superparamagnetycznego jest większa w porównaniu z paramagnesem.
Jaka jest różnica między paramagnetykami a superparamagnetykami?
Podatność magnetyczna odnosi się do miary tego, jak bardzo materiał może zostać namagnesowany w przyłożonym polu magnetycznym. Możemy to opisać jako stosunek stosunku namagnesowania do zastosowanego natężenia pola magnesującego. Kluczową różnicą między paramagnetykami a superparamagnetykami jest to, że podatność magnetyczna materiału superparamagnetycznego jest większa w porównaniu z materiałem paramagnetycznym.
Poniższa infografika przedstawia różnice między paramagnetykami i superparamagnetykami w formie tabelarycznej do bezpośredniego porównania.
Podsumowanie – paramagnetyczne kontra superparamagnetyczne
Termin paramagnetyczny odnosi się do niektórych materiałów, które słabo przyciągają zewnętrzne pola magnetyczne, które wewnętrznie indukują pola magnetyczne w kierunku przyłożonego pola magnetycznego. Termin superparamagnetyczny odnosi się do postaci magnetyzmu, która pojawia się w małych ferromagnetycznych lub ferrimagnetycznych nanocząstkach. Kluczowa różnica między paramagnetykami a superparamagnetykami polega na tym, że podatność magnetyczna materiału superparamagnetycznego jest większa w porównaniu z materiałem paramagnetycznym.
