Nanotechnologie in der Schule - Prof. Dr. Thomas Wilhelm

8 Ferrofluide, Magnetismus und Curie-Temperatur
mit der relativen Permeabilität µrel:
µrel = 1 + χmag
(8.6)
Die Suszeptibilität ist hierbei entscheidend für die magnetische Eigenschaft des Stoffes. So
besitzen diamagnetische Stoffe eine kleine negative Suszeptibilität. Paramagnetische Stoffe
hingegen besitzen eine kleine positive Suszeptibilität, die jedoch im Unterschied zu den
diamagnetischen temperaturabhängig ist. Der Betrag der Größenordnung liegt bei beiden
etwa im Bereich von 10 −5 .
Etwas komplexer sind ferromagnetische Materialien. Sie besitzen im Vergleich zu den pa-
ramagnetischen Stoffen eine sehr große positive Suszeptibilität χmag. Bereits schwache Ma-
gnetfelder genügen, um bei einem solchen Material eine weitgehend gleiche Ausrichtung der
atomaren magnetischen Dipolmomente zu bewirken. µrel, das sich nach Gleichung (8.5) auf
der vorherigen Seite aus dem Verhältnis von B zu Baus errechnet, ist hier jedoch nicht kon-
stant. Für Eisen liegt sie beispielsweise im Bereich von 5000 bis 100 000. Bei manchen
Materialien bleibt die Ausrichtung der Dipolmomente nach Entfernen des Magnetfeldes
erhalten und man erhält einen Permanentmagnet. Hier ist jedoch µrel nicht definiert, da
diese Stoffe auch ohne externe Magnetfelder magnetisch sind. Eine genauere Behandlung
der ferromagnetische Stoffe findet man in Kapitel 8.4 auf der nächsten Seite.
8.3 Curie-Temperatur
In ferromagnetischen Materialien lässt sich eine starke Wechselwirkung von benachbarten
magnetischen Dipolen feststellen. So richten sich in mikroskopisch kleinen Raumbereichen
die magnetischen Momente aneinander aus. Dies geschieht auch ohne externes Magnetfeld.
Diese Bereiche werden magnetische Domänen bzw. Weißsche Bezirke genannt. Allerdings
ist die Richtung der Magnetisierung in jedem Bereich verschieden. Deswegen ist das re-
sultierende magnetische Moment der gesamten Probe gleich null. Abbildung 8.2 auf der
nächsten Seite veranschaulicht die Ausrichtung der magnetischen Dipolmomente in kleinen
Raumbereichen bei ferromagnetischen Materialien.
Ab einer gewissen Temperatur des Materials ist die thermische Bewegung der Dipole so
stark, dass diese die gleiche Orientierung der magnetischen Momente innerhalb eines Be-
zirkes aufhebt. Das Material wird paramagnetisch. Man nennt diese Temperatur die Curie-
Temperatur TC.
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