Nanotechnologie in der Schule - Prof. Dr. Thomas Wilhelm

8 Ferrofluide, Magnetismus und Curie-Temperatur
wird Top-Down-Verfahren genannt.
Aufgrund der magnetischen Eigenschaften ergibt sich ein breites Anwendungsspektrum
des Ferrofluids. So findet es beispielsweise bei reibungsarmer Lagerung von sich drehen-
den Wellen, in Lautsprechern zur Wärmeableitung, aber auch im medizinischen Bereich
Verwendung. Dies ist in Kapitel 11 auf Seite 125 genauer erläutert.
Im folgenden Kapitel sollen zunächst kurz die Themen Magnetismus, Curietemperatur und
das bei ferromagnetischen Stoffen auftretende Phänomen der Hysterese behandelt werden.
8.2 Magnetismus
Magnetische Stoffe lassen sich in paramagnetische, wie beispielsweise Aluminium, Magne-
sium oder Titan, diamagnetische, wie etwa Kupfer, Quecksilber und Silber sowie ferro-
magnetische Stoffe unterteilen [Tip09, Seite 1069]. Zu letzteren gehören unter anderem
Materialien wie Eisen, Cobalt und Nickel, aber auch chemische Verbindungen mit diesen
Elementen, wie etwa Magnetit Fe 3 O 4 , aus dem sehr häufig Ferrofluide hergestellt werden.
Ähnlich wie beim elektrischen Feld kann man auch im magnetischen Feld magnetische
Dipole betrachten. Diese werden mit Hilfe des magnetischen Dipolmoments m, der kleinsten
Einheit des Magnetismus, charakterisiert. Um eine Aussage über die Stärke eines Magnets
treffen zu können, betrachtet man als charakteristische Messgröße die Magnetisierung M
[Dem06, Seite 107f.]:
M = 1
V
�
m (8.1)
Im Folgenden soll ein Zylinder aus einem magnetischen Material mit einer homogenen Ma-
gnetisierung M parallel zu seiner Symmetrie-Achse betrachtet werden [Tip09, Seite 1070f.].
In diesem Zylinder fließen atomare Ringströme, die sich bis auf die an der Oberfläche ver-
laufenden Ströme gegenseitig aufheben (siehe Abbildung 8.1 auf der nächsten Seite).
Dieser Strom ist mit einem durch eine dicht gewickelte Zylinderspule fließenden Strom
vergleichbar. Hierbei kann man mit Hilfe des bekannten Stroms I durch jede einzelne
Spulenwindung den Strom pro Längeneinheit (n/l)I angeben, wenn die Anzahl der Win-
dungen n und die Länge l der Spule bekannt sind. Dieser Stromfluss induziert im Inneren
des Zylinders ein Magnetfeld Bmag:
90
V