Materiales magnéticos

Propiedades magnéticas.
El comportamiento magnético está determinado por las interacciones entre dipolos magnéticos, estos dipolos a su vez están dados por la estructura electrónica del material. Por lo tanto, al modificar la micro-estructura, la composición o el procesamiento se pueden alterar las propiedades magnéticas.
Los conceptos que definen los efectos de un campo magnético en un materialson:
Concepto | Definición |
Momento magnético. | Intensidad de campo magnético asociado con el electrón. |
Permeabilidad magnética. | El material amplifica o debilita el efecto del campo magnético. |
Magnetización. | Representa el incremento en la inducción magnética debida al material del núcleo. |
Susceptibilidad magnética. | Es la relación entre la magnetización y el campo aplicado,proporciona la amplificación dada por el material. |

Fig. 1. Electrón orbital que tiene un momento magnético m en la misma dirección que el camp aplicado B0.
Cada átomo contiene muchas componentes diferentes de momento y su combinación determina las características magnéticas del material y suministra su clasificación magnética general. Se describirán brevemente seis tipos diferentes de materiales:diamagnéticos, paramagnéticos, ferromagnéticos, anti-ferromagnéticos, ferrimagnéticos y superparamagnéticos.
Considérese primero aquellos átomos en los cuales los campos magnéticos pequeños producidos por el movimiento de los electrones en sus órbitas y aquellos producidos por el spin del electrón se combinan para producir un campo magnético neto cero. Nótese que se están considerando aquí loscampos producidos por el movimiento del electrón en sí mismo en ausencia de cualquier campo magnético externo; se puede también describir este material como uno en el cual el momento magnético permanente m0 de cada átomo es cero, tal material es llamado diamagnético. Parecería, entonces, que un campo magnético externo no produciría torca sobre el átomo, ni el realineamiento de los campos dipolaresy consecuente el campo magnético interno sería el mismo que el campo aplicado. Con un error de sólo una parte en cien mil, esto es correcto.
Selecciónese un electrón orbital cuyo momento m está en la misma dirección que el campo aplicado B0 (Fig. 1). El campo magnético produce una fuerza hacia afuera sobre el electrón orbital. Puesto que el radio orbital está cuantizado y no se puede cambiar, lafuerza (de Coulomb) interior de atracción tampoco cambia. La fuerza desbalanceada creada por la fuerza magnética externa se debe, por lo tanto, compensar por una reducción de la velocidad orbital. Por lo tanto, el momento orbital decrece, dando lugar a un campo interno más pequeño.
Si se hubiera seleccionado un átomo para el cual m y B0 son opuestos, la fuerza magnética sería hacia adentro, lavelocidad se iría incrementando, el momento orbital también se iría incrementando y una apreciable cancelación de B0 ocurriría. De nuevo resultaría un campo magnético interno más pequeño.
El bismuto metálico muestra un efecto diamagnético mayor que muchos otros materiales diamagnéticos, entre los cuales están el hidrógeno, helio y gases inertes, cloruro de sodio, cobre, oro, silicio, germanio, grafitoy azufre, también se puede notar que el efecto diamagnético está presente en todos los materiales, puesto que proviene de una interacción del campo magnético externo con cada electrón orbital; sin embargo, se ve enmascarado por otros efectos en los materiales que se mencionarán a continuación.
Se discutirá ahora un átomo en el cual los efectos del espín del electrón y del movimiento orbital no secancelan completamente. El átomo como un todo tiene un pequeño momento magnético, pero la orientación al azar de los átomos en una muestra grande produce un momento magnético promedio de cero. El material no muestra efectos magnéticos en ausencia de un campo exterior. Sin embargo, cuando se aplica un campo externo, existe una pequeña torca en cada momento atómico, y estos momentos tienden a...