Paramanyetik ve diyamanyetik malzemeler arasındaki temel fark, paramanyetik malzemelerin harici manyetik alanlara çekilmesi, diamanyetik malzemelerin ise manyetik alanlardan uzaklaşmasıdır.
Malzemeler, harici bir manyetik alan varlığında zayıf manyetik özellikler gösterme eğilimindedir. Bazı maddeler dış manyetik alan tarafından çekilirken bazıları ise iter. Manyetik davranıştaki bu farklılıktan dolayı, elementleri ve bileşikleri paramanyetik ve diamanyetik olmak üzere iki türe ayırabiliriz. Dış manyetik alanlar tarafından çekilen malzemeler paramanyetik malzemelerdir. Öte yandan, dış manyetik alanları iten malzemeler diamanyetik malzemelerdir.
Paramanyetik nedir?
Paramanyetizma, sistemdeki eşleşmemiş elektronların varlığı nedeniyle oluşur. Her elementin farklı sayıda elektronu vardır ve bu onun kimyasal karakterini tanımlar. Bu elektronların ilgili atomun çekirdeğinin etrafındaki enerji seviyelerini nasıl doldurduklarına göre, bazı elektronlar eşleşmemiş halde kalır. Bu eşleşmemiş elektronlar, harici olarak uygulanan bir manyetik alanın etkisi altında manyetik özelliklere neden olan küçük mıknatıslar gibi davranırlar. Aslında manyetizmaya neden olan bu elektronların dönüşüdür.
Paramanyetik malzemeler, harici bir manyetik alanın yokluğunda bile eşleşmemiş elektronların dönüşü nedeniyle kalıcı dipol manyetik momentlere sahiptir. Ancak bu dipoller, termal hareket nedeniyle kendilerini rastgele yönlendirir, dolayısıyla sıfır net dipol manyetik momenti verir. Harici bir manyetik alan uyguladığımızda, dipoller, net dipol manyetik momenti ile sonuçlanan, uygulanan manyetik alan yönünde hizalanma eğilimindedir. Bu nedenle, paramanyetik malzemeler dış manyetik alana hafifçe çekilir. Ancak, dış alanı kaldırdığımızda malzeme manyetik özelliklerini korumaz. Harici bir manyetik alanın varlığında bile yalnızca küçük bir indüklenmiş manyetizasyon oluşur. Bunun nedeni, spinlerin yalnızca küçük bir bölümünün dış manyetik alanla yönlenmesidir. Ayrıca bu kesir, oluşturulan alanın gücü ile doğru orantılıdır.
Şekil 01: Paramanyetik ve Diyamanyetik Malzemelerin Elektron Düzeni
Genel olarak, eşleşmemiş elektronların sayısı ne kadar yüksek olursa, paramanyetik davranış ve oluşturulan alanın gücü de o kadar yüksek olur. Bu nedenle geçiş ve iç geçiş metalleri, 'd' ve 'f' elektronlarının lokalizasyonu ve ayrıca çoklu eşleşmemiş elektronların varlığı nedeniyle daha güçlü manyetik etkiler gösterir. Yaygın olarak bilinen bazı paramanyetik elementler arasında Magnezyum, Molibden, Lityum ve Tantal bulunur. "Ferrofluids" gibi daha güçlü sentetik paramagnetler de vardır.
Diamagnetic nedir?
Bazı malzemeler, harici bir manyetik alanla temas ettirildiğinde itilmiş bir manyetik davranış gösterme eğilimindedir. Bunlar diamanyetik malzemelerdir. Dış manyetik alan yönünde zıt olan manyetik alanlar yaratırlar ve dolayısıyla itme davranışı gösterirler. Genel olarak, tüm malzemeler, harici bir manyetik alana maruz kaldığında malzemenin manyetik davranışına zayıf bir katkı sağlayan diyamanyetik özelliklere sahiptir. Ancak paramanyetizma ve ferromanyetizma gibi diğer manyetik özellikleri gösteren malzemelerde diamanyetizmanın etkisi ihmal edilebilir düzeydedir. Zayıf manyetik özelliğinden dolayı diamanyetizmanın etkilerini gözlemlemek zordur. "Bizmut" güçlü bir diamagnet görevi görür.
Paramanyetik ve Diamanyetik Arasındaki Fark Nedir
Paramanyetik terimi, bir malzemenin harici bir manyetik alana çekilmesini ifade ederken, diamanyetik terimi, bir malzemenin harici bir manyetik alandan itilmesini ifade eder. Bunun temel nedeni, paramanyetik malzemelerin eşleşmemiş elektronlara sahip olması, diamanyetik malzemelerin ise eşleşmemiş elektronlarının olmamasıdır. Bu, paramanyetik ve diamanyetik malzemeler arasındaki temel farktır.
Paramanyetik ve diyamanyetik malzemeler arasındaki bir diğer önemli fark, paramanyetik malzemelerin oluşturduğu manyetik alanın dış manyetik alan yönünde, diamanyetik malzemelerin oluşturduğu manyetik alanın ise dış manyetik alana zıt yönde olmasıdır.
Aşağıdaki infografik, paramanyetik ve diamanyetik malzemeler arasındaki farkın bir karşılaştırma özetini gösterir.
Özet – Paramagnetic ve Diamagnetic
Malzemeleri manyetik özelliklerine göre üç ana tipe ayırabiliriz; bunlar diamanyetik, paramanyetik ve ferromanyetik malzemelerdir. Paramanyetik ve diyamanyetik malzemeler arasındaki fark, paramanyetik malzemelerin dış manyetik alanlara çekilmesi, diyamanyetik malzemelerin ise manyetik alanlardan itilmesidir.
