磁無序

磁無序，即沒有原子磁矩或原子磁矩無規取向。抗磁性使磁無矩的一種表現。

基本介紹

• 中文名：磁無序
• 外文名：magnetic disorder
• 運用領域：電磁學
• 相關：磁有序

抗磁性

抗磁性是指一種微弱的磁性，它出現在沒有原子磁矩的材料中。這種材料的相對磁化率為負值且很小，典型的數值是 。

在與外磁場相反的方向誘導出磁化強度的現象稱為抗磁性。其產生的機理是：外磁場穿過電子軌道時，引起的電磁感應使軌道電子加速(圖1)。根據楞次定律，由軌道電子的這種加速運動所引起的磁通，總是與外磁場的變化相反。因而磁化率是負的。

圖1

順磁性

原子系統在外磁場作用下，物質感生出與磁化場相同方向的磁化強度現象稱為順磁性，順磁性物質特徵是原子具有固有磁矩，在無外磁場時，受熱擾動影響原子磁矩雜亂分布，總磁矩為零，即。

當施加外磁場時，這些磁矩趨於向外磁場方向，引起順磁性，其磁化率，但在常溫下，受熱運動的影響，大小在數量級，僅顯示微弱的磁性。多數順磁性物質服從居里定律，另一些順磁性物質服從居里一外斯定律洳一去，如圖2所示，C是居里常數，Tp是順磁性居里點。室溫下使順磁性物質磁化到飽和，在技術上是難以達到的。若將溫度降低到接近絕對零度，則容易多了。具有順磁性的物質很多，典型的有稀土金屬和ⅧB族元素（鐵族元素）的鹽類。

圖2

順磁性屬於磁無序狀態。

鐵磁性

鐵磁性物質的原子具有固有磁矩，原子磁矩自發磁化按區域呈平行排列，在很小的外磁場作用下，物質就能被磁化到飽和，磁化率，在10～10數量級。磁化率與磁場呈非線性、複雜的函式關係，如圖3所示。具有磁滯現象、磁晶各向異性、磁致伸縮等性質。是鐵磁性與順磁性臨界溫度，稱為居里溫度。在溫度時，物質呈現鐵磁性；時．物質呈現順磁性，並服從居里一外斯定律。在孔附近鐵磁性物質的許多性質出現反常現象。

圖3

亞鐵磁性

亞鐵磁性物質巨觀磁性上與鐵磁性物質相同，只是在磁化率的數量級上低，在10～10數量級。區別在於微觀自發磁化是反平行排列，但兩個相反平行排列的磁矩大小不相等，矢量和不為零。

總之，各類物質的磁性狀態是由於不同原子具有不同的電子殼層結構，原子的固有磁矩不同。但是。必須指出原子磁性雖然是物質磁性的基礎，卻不能完全決定凝聚態物質的磁性，因為原子間的相互作用對物質的磁性常常起重要影響，圖4示出各類物質的磁結構狀態。鐵磁性、反鐵磁性和亞鐵磁性為磁有序狀態，順磁性是磁無序狀態。

圖4

納米材料基本特性

小尺寸效應

當超細微粒的尺寸與光波波長、德布羅意波長以及超導態的相干長度或透射深度等物理特徵尺寸相當或更小時，晶體的周期性邊界條件將被破壞，在非晶態納米微粒的顆粒表面層附近原子密度減少，磁性、內壓、光吸收、熱阻、化學活性、催化性及熔點等與普通粒子相比都有很大變化，這就是納米粒子的小尺寸效應。例如，光吸收顯著增加，並產生吸收峰的等離子共振頻移；磁有序態向磁無序態的轉變，超導相向正常相的轉變；聲子譜發生改變。

表面效應

表面效應是指因納米微粒表面原子與總原子數之比隨粒徑變小而急劇增大後引起的性質上的變化。納米材料的顆粒尺寸小，位於表面的原子所占的體積分數很大，隨著納米顆粒尺寸減小，比表面積急劇加大。表面原子處於“裸露”狀態，周圍缺少相鄰的原子。原子配位數不足，存在未飽和鍵，導致納米顆粒表面存在許多缺陷。這些表面原子具有很高的活性，特別容易吸附其他原子或與其他原子發生化學反應。這種表面原子的活性不但引起納米粒子表面輸運和構型的變化，同時也引起表面電子自旋構象和電子能譜的變化。表面效應是納米粒子及其固體材料的最重要的效應之一。