Was ist Paramagnetismus?
Paramagnetismus ist ein physikalisches Phänomen, das das Verhalten von Materialien in Anwesenheit eines externen Magnetfeldes beschreibt. Es handelt sich dabei um eine Form des magnetischen Verhaltens, bei dem Atome oder Moleküle aufgrund ihrer elektronischen Struktur schwach auf das Magnetfeld reagieren.
Worin unterscheidet sich der Paramagnetismus von anderen Arten des Magnetismus?
Im Gegensatz zum Ferromagnetismus, bei dem Materialien eine starke magnetische Anziehung zeigen, und zum Diamagnetismus, bei dem Materialien schwach abgestoßen werden, tritt der Paramagnetismus nur unter dem Einfluss eines externen Magnetfeldes auf. Dabei werden die Atome oder Moleküle des Materials vorübergehend magnetisiert und richten ihre magnetischen Momente parallel zum externen Feld aus.
Wie entsteht Paramagnetismus?
Die Ursache für den Paramagnetismus liegt in den ungepaarten Elektronen in den Atomen oder Molekülen des Materials. Diese Elektronen haben sowohl einen magnetischen Spin als auch ein magnetisches Moment. In einem Material ohne externes Magnetfeld sind die magnetischen Momente der ungepaarten Elektronen zufällig orientiert, sodass das Material insgesamt keine magnetischen Eigenschaften aufweist.
Wenn jedoch ein externes Magnetfeld angelegt wird, erfahren die ungepaarten Elektronen eine Kraft, die sie dazu bringt, sich parallel zum Feld auszurichten. Dies führt zu einer schwachen Netto-Magnetisierung des Materials, da sich die Anzahl der parallel ausgerichteten magnetischen Momente leicht von den antiparallel ausgerichteten Momenten unterscheidet.
Die Stärke des Paramagnetismus eines Materials hängt von der Anzahl der ungepaarten Elektronen ab. Je mehr ungepaarte Elektronen ein Material besitzt, desto stärker ist seine paramagnetische Reaktion auf ein externes Magnetfeld. Das Gegenteil ist der Fall, wenn es weniger ungepaarte Elektronen gibt.
Einige Beispiele für paramagnetische Materialien sind Sauerstoff, Aluminium, Platin und Gadolinium. Diese Materialien zeigen eine schwache magnetische Anziehung in Anwesenheit eines Magnetfeldes, kehren jedoch sofort in unmagnetisierte Zustände zurück, sobald das Magnetfeld entfernt wird.
Wie wird Paramagnetismus angewendet?
Der Paramagnetismus hat verschiedene praktische Anwendungen. In der Chemie und Materialwissenschaft wird er beispielsweise zur Charakterisierung von Verbindungen und zur Untersuchung ihrer magnetischen Eigenschaften verwendet. Auch für medizinische Zwecke wird der Paramagnetismus in der Magnetresonanztomographie (MRT) genutzt.
