ferromagnetismo

ferromagnetismo

Proprietà di alcuni materiali cristallini, all’origine del fenomeno di attrazione magnetica. L’attrazione magnetica è causata dal campo magnetico generato da questi materiali in virtù del loro momento di dipolo permanente. La magnetizzazione di un materiale ferromagnetico può avvenire naturalmente o artificialmente, sottoponendo il materiale a un campo magnetico. I materiali ferromagnetici naturali sono, per es., la magnetite, il ferro, il cobalto, il nichel e alcuni metalli di transizione. Le proprietà ferromagnetiche hanno un’origine quantistica e dipendono dalla struttura elettronica dei materiali e dalla loro struttura cristallina. Gli elettroni sono infatti dotati di un momento di dipolo intrinseco (detto spin) che, combinato con il momento angolare dell’orbitale occupato, produce un momento di dipolo totale. Se in un materiale gli elettroni occupano completamente gli orbitali a disposizione, per il principio di Pauli il momento totale del materiale sarà nullo; se nel materiale gli elettroni occupano solo parzialmente gli orbitali a disposizione, gli elettroni potranno disporsi in modo tale da orientare i loro spin lungo la stessa direzione, generando un momento di dipolo del materiale. Nei materiali ferromagnetici si osservano regioni microscopiche, dette domini di Weiss o domini magnetici, caratterizzati da un momento di dipolo non nullo. In questi domini esiste un ordine a lungo raggio: gli spin degli elettroni sono orientati parallelamente grazie all’interazione di scambio. Il ferromagnetismo dipende dunque non solo dalla struttura elettronica (elettroni spaiati), ma anche dall’organizzazione spaziale degli atomi che permette agli elettroni di interagire tra loro. Se il materiale ferromagnetico è sottoposto a un campo magnetico esterno, i dipoli microscopici dei domini di Weiss si orientano lungo la stessa direzione. Questa orientazione persiste, anche quando il campo magnetico esterno è eliminato. La persistenza della magnetizzazione (isteresi magnetica) è una delle proprietà osservate nei materiali ferromagnetici, che conservano dunque memoria della loro magnetizzazione precedente. Esiste tuttavia, per ogni materiale ferromagnetico, una temperatura (detta temperatura di Curie) al di sopra della quale il materiale cessa di comportarsi come ferromagnete, e si comporta come un paramagnete. In questo caso le interazioni con il campo magnetico sono meno intense, da un centesimo a un millesimo di volte in meno che nel caso ferromagnetico.

→ Magnetochimica