物質(zhì)磁性的分類和特性描述
描述物體磁性強(qiáng)弱程度的一個(gè)重要物理量是磁化強(qiáng)度矢量M，即單位體積內(nèi)各個(gè)磁疇磁矩的矢量和。磁化強(qiáng)度M與磁場強(qiáng)度H的關(guān)系表示為：
M =χH式中 χ 為物體的磁化率。
按照物質(zhì)磁化率 χ 的大小和符號(hào)、物質(zhì)磁性來源和磁結(jié)構(gòu)特性，物質(zhì)磁性可分為抗磁性、順磁性、鐵磁性、反鐵磁性和亞鐵磁性五大類，下面分別簡述五大類磁性的基本特點(diǎn)。
① 抗磁性
物質(zhì)由原子和分子組成。自由原子的磁矩有三個(gè)主要來源：一是電子的自旋，二是電子繞原子核旋轉(zhuǎn)的軌道角動(dòng)量，三是電子在外加磁場中旋轉(zhuǎn)所感生的軌道磁矩變化。第三個(gè)來源是產(chǎn)生抗磁性的原因，前兩個(gè)來源不同程度上對(duì)順磁性、鐵磁性、反鐵磁性和亞鐵磁性有所貢獻(xiàn)?？梢钥闯?，所有物質(zhì)都存在第三個(gè)來源，因此抗磁性在所有物質(zhì)中都存在。由于抗磁性極其微弱，故在具有其他磁性的物質(zhì)中抗磁性常常被掩蓋。
抗磁性亦稱為逆磁性。電子在外磁場中運(yùn)動(dòng)所感生的磁矩，其方向與外磁場相反。
② 順磁性
物質(zhì)具有順磁性的必要條件是組成物質(zhì)的原子、分子或離子具有固有磁矩。但這些原子（分子或離子）磁矩之間相互作用十分微弱，在熱運(yùn)動(dòng)的影響下，基本上處于無序排列狀態(tài)；溫度越高，排列越無序。物質(zhì)磁化以后，原子（分子或離子）磁矩就有沿外磁場方向排列的趨勢，外磁場越大，排列越趨整齊。由此可見，順磁性物質(zhì)的磁化強(qiáng)度M 與外磁場 H ，方向相同，不過僅顯示微弱的磁性。
③ 鐵磁性
鐵磁性物質(zhì)原子或離子的電子之間存在交換作用，這種相互作用十分強(qiáng)大，與其等效的“磁場”稱為分子場。如此大的分子場足以克服熱運(yùn)動(dòng)的影響，使原子（離子）磁矩相互平行排列（交換積分 A > 0）。隨著溫度的升高，熱運(yùn)動(dòng)漸趨劇烈，磁矩平行排列趨勢逐漸變?nèi)酰?/p>
但僅是量變過程。當(dāng)溫度高于居里溫度即CT >T時(shí)，熱運(yùn)動(dòng)能大于交換作用能，從而導(dǎo)致原子（離子）磁矩混亂排列，此時(shí)鐵磁性轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判浴?/p>
鐵磁性物質(zhì)是一類重要的磁性材料，其中有一些也是優(yōu)良的磁光材料。
④ 反鐵磁性
絕大多數(shù)反鐵磁性物質(zhì)，如 MnO 和 NiO 等都是導(dǎo)電性很差的化合物，其陽離子通常為過渡族金屬離子，近鄰配位離子為陰離子。金屬離子之間距離較大，它們的電子殼層幾乎不存在交疊。因此，反鐵磁性物質(zhì)的原子或離子磁矩之間存在間接交換作用，而不是如鐵磁性物質(zhì)那樣的直接交換作用。這種相互作用十分強(qiáng)，但是反映間接交換作用大小的量——間接交換積分A <0間接，導(dǎo)致相鄰金屬離子磁矩之間相互反平行。相同晶格位置上的平行離子磁矩組成一個(gè)壓晶格，稱為磁亞晶格，反鐵磁性物質(zhì)中一般存在兩個(gè)或兩個(gè)以上磁亞晶格。
反鐵磁性物質(zhì)的相鄰磁亞晶格的磁矩之間相互反平行，因此對(duì)外并不顯示磁性。在外磁場作用下，也只能出現(xiàn)微弱的磁性。由反鐵磁性轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判缘拇畔嘧凕c(diǎn)NT 稱為奈爾溫度。在
NT 處，χ最大。
⑤ 亞鐵磁性
與反鐵磁性物質(zhì)一樣，亞鐵磁性物質(zhì)中具有兩個(gè)或兩個(gè)以上磁亞晶格。所不同的是，相鄰磁亞晶格的原子（離子）磁矩方向相反，但大小不等，從而存在未抵消的磁矩，因此亞鐵磁性物質(zhì)中存在相當(dāng)強(qiáng)的磁性；有許多特性，如技術(shù)磁化過程的不少特征與鐵磁性物質(zhì)十分相似。 亞鐵磁性物質(zhì)的磁化率 χ > 0，且很大。除鋇鐵氧體等永磁材料外，亞鐵磁性材料大多在高頻區(qū)域應(yīng)用，對(duì)于χ特性的要求不同于低頻區(qū)域，有時(shí)對(duì)χ大小的要求顯得并不重要。亞鐵磁性物質(zhì)的磁相變點(diǎn)稱為奈爾點(diǎn)。
⑥ 超順磁性
隨著納米材料的誕生和發(fā)展，一種新型的磁性物質(zhì)出現(xiàn)了，稱為“超順磁性材料”。如果磁性材料是一單疇顆粒的集合體，對(duì)于每一個(gè)顆粒而言，由于磁性原子或離子之間的交換作用很強(qiáng)，磁矩之間將平行取向，而且磁矩取向在由磁晶各向異性所決定的易磁化方向上，但是顆粒與顆粒之間由于易磁化方向不同，磁矩的取向也就不同。
