מהם החומרים המגנטיים השונים?

מגנטיות, כוח טבעי בסיסי, מתבטאת בחומרים שונים, שלכל אחד מהם תכונות ייחודיות.יישומי מגנטהבנת הסוגים השונים של חומרים מגנטיים חיונית לתחומים מגוונים, כולל פיזיקה, הנדסה וטכנולוגיה. בואו נתעמק בעולם המרתק של חומרים מגנטיים ונחקור את מאפייניהם, סיווגיהם ושימושיהם המעשיים.

1. חומרים פרומגנטיים:

חומרים פרומגנטיים מפגינים חזקות ומגנטיזציה קבועה, אפילו בהיעדר שדה מגנטי חיצוני. ברזל, ניקל וקובלט הם דוגמאות קלאסיות לחומרים פרומגנטיים. לחומרים אלה יש מומנטים מגנטיים ספונטניים המסתדרים באותו כיוון, ויוצרים שדה מגנטי חזק כללי. חומרים פרומגנטיים נמצאים בשימוש נרחב ביישומים כגון התקני אחסון מגנטיים, מנועים חשמליים ושנאים בשל תכונותיהם המגנטיות החזקות.

2. חומרים פאראמגנטיים:

חומרים פאראמגנטיים נמשכים בצורה חלשה לשדות מגנטיים ומפגינים מגנטיזציה זמנית כאשר הם נחשפים לשדות כאלה. שלא כמו חומרים פרומגנטיים, חומרים פאראמגנטיים אינם שומרים על מגנטיזציה לאחר הסרת השדה החיצוני. חומרים כמו אלומיניום, פלטינה וחמצן הם פאראמגנטיים בשל נוכחותם של אלקטרונים לא מזווגים, אשר מתיישבים עם השדה המגנטי החיצוני אך חוזרים לכיוונים אקראיים לאחר הסרת השדה. חומרים פאראמגנטיים מוצאים יישומים במכשירי דימות תהודה מגנטית (MRI), שם תגובתם החלשה לשדות מגנטיים היא יתרון.

3. חומרים דיאמגנטיים:

חומרים דיאמגנטיים, בניגוד לחומרים פרומגנטיים ופראמגנטיים, נדחפים על ידי שדות מגנטיים. כאשר חומרים דיאמגנטיים נחשפים לשדה מגנטי, הם מפתחים שדה מגנטי מנוגד חלש, מה שגורם להם להידחק הרחק ממקור השדה. דוגמאות נפוצות לחומרים דיאמגנטיים כוללות נחושת, ביסמוט ומים. בעוד שהאפקט הדיאמגנטי חלש יחסית בהשוואה לפרומגנטיות ולפראמגנטיות, יש לו השלכות מהותיות בתחומים כמו מדע החומרים וטכנולוגיית ריחוף.

4. חומרים פרימגנטיים:

חומרים פרימגנטיים מפגינים התנהגות מגנטית דומה לחומרים פרומגנטיים אך עם תכונות מגנטיות שונות. בחומרים פרימגנטיים, שני תת-סריגים של מומנטים מגנטיים מיושרים בכיוונים מנוגדים, וכתוצאה מכך נוצר מומנט מגנטי נטו. תצורה זו יוצרת מגנטיזציה קבועה, אם כי בדרך כלל חלשה יותר מזו של חומרים פרומגנטיים. פריטים, סוג של חומרים קרמיים המכילים תרכובות תחמוצת ברזל, הם דוגמאות בולטות לחומרים פרימגנטיים. הם נמצאים בשימוש נרחב באלקטרוניקה, טלקומוניקציה ומכשירי מיקרוגל בשל תכונותיהם המגנטיות והחשמליות.

5. חומרים אנטי-פרומגנטיים:

חומרים אנטי-פרומגנטיים מציגים סדר מגנטי שבו מומנטים מגנטיים סמוכים מסתדרים זה בזה בצורה אנטי-מקבילית, וכתוצאה מכך ביטול המומנט המגנטי הכולל. כתוצאה מכך, חומרים אנטי-פרומגנטיים בדרך כלל אינם מציגים מגנטיזציה מקרוסקופית. תחמוצת מנגן וכרום הם דוגמאות לחומרים אנטי-פרומגנטיים. למרות שייתכן שלא ימצאו יישומים ישירים בטכנולוגיות מגנטיות, חומרים אנטי-פרומגנטיים ממלאים תפקיד מכריע במחקר בסיסי ובפיתוח הספינטרוניקה, ענף של אלקטרוניקה המנצל את ספין האלקטרונים.