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강자기성 물질, 반강자성 물질과 준강자성 물질의 차이는 무엇인가요?

2013-01-14 org.kosen.entty.User@5a358e95 노수혁(saidhebest00)
  • 3
강자기성 물질, 반강자성 물질과 준강자성 물질의 차이는 무엇인가요 너무 어렵네요ㅠㅠㅠ
  • 강자기성
  • 반강자성
  • 준강자성
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    어용선님의 답변

    2013-01-16
    • 3

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    물질의 자기적 성질 - Diamagnetism(반자기성)은 모든 전자가 쌍을 이루고 있어 스핀 값이 없는 것입니다. - Paramagnetism(상자기성)은 쌍을 이루지 않은 전자가(unpaired electron) 있는 것입니다. 전자 스핀은 무작위 방향으로 되어 있고, 자장에 영향을 받습니다. 질문한 것과 관련하여 - Ferromagnetism(강자성)은 자장을 가하면 전자 스핀이 한 방향으로 되어 자기 모멘트를 가지게 됩니다. 통상 가하는 자장의 세기에 따라 선형으로 비례하는 자기모멘트가 생성되지 않고 히스테레시스(hysteresis)가 있으며, 정방향과 역방향의 차이가 매우 큰 것은 hard ferromagnetic, 작은 것은 soft ferromagnetic material이라고 합니다. (참고로 온도를 가하면 강자성(ferromagnetic)이 상자성(paramagnetic)으로 변화할 수 있으며 그 농도를 Curie 온도라고 합니다.) - Antiferromagnetism(반강자성)은 전자 스핀이 모두 같은 방향이 아니고 서로 상쇄되는 방향(anti-parallel)으로 정열된 것입니다. 이를테면 같은 크기의 전자 스핀이 연이어 up 과 down이면 magnet moment는 합이 영이 될 것입니다. MnO는 Mn-O-Mn-O-Mn… 모양의 결정에서 Mn의 스핀은 산소를 사이에 두고 up, down이 엇갈려 있어서 반강자성을 띄게 되고 됩니다. (Kramers-Anderson superexchange, 초교환) (참고: 온도를 변화시키면 antiferromagnetic에서 paramagnetic으로 변화되는 온도를 Neel 온도라고 합니다.) - Ferrimagnetism(준강자성)은 전자 스핀이 모두 같은 방향이 아닌 anti-parallel이지만 서로 상쇄되지는 않은 것입니다. 예를 들면 up 방향의 스핀 벡터는 크고 down 방향의 스핀 벡터는 조금 작다면 서로 상쇄되지는 않고 magnet moment를 나타낼 것입니다.
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    물질의 자기적 성질 - Diamagnetism(반자기성)은 모든 전자가 쌍을 이루고 있어 스핀 값이 없는 것입니다. - Paramagnetism(상자기성)은 쌍을 이루지 않은 전자가(unpaired electron) 있는 것입니다. 전자 스핀은 무작위 방향으로 되어 있고, 자장에 영향을 받습니다. 질문한 것과 관련하여 - Ferromagnetism(강자성)은 자장을 가하면 전자 스핀이 한 방향으로 되어 자기 모멘트를 가지게 됩니다. 통상 가하는 자장의 세기에 따라 선형으로 비례하는 자기모멘트가 생성되지 않고 히스테레시스(hysteresis)가 있으며, 정방향과 역방향의 차이가 매우 큰 것은 hard ferromagnetic, 작은 것은 soft ferromagnetic material이라고 합니다. (참고로 온도를 가하면 강자성(ferromagnetic)이 상자성(paramagnetic)으로 변화할 수 있으며 그 농도를 Curie 온도라고 합니다.) - Antiferromagnetism(반강자성)은 전자 스핀이 모두 같은 방향이 아니고 서로 상쇄되는 방향(anti-parallel)으로 정열된 것입니다. 이를테면 같은 크기의 전자 스핀이 연이어 up 과 down이면 magnet moment는 합이 영이 될 것입니다. MnO는 Mn-O-Mn-O-Mn… 모양의 결정에서 Mn의 스핀은 산소를 사이에 두고 up, down이 엇갈려 있어서 반강자성을 띄게 되고 됩니다. (Kramers-Anderson superexchange, 초교환) (참고: 온도를 변화시키면 antiferromagnetic에서 paramagnetic으로 변화되는 온도를 Neel 온도라고 합니다.) - Ferrimagnetism(준강자성)은 전자 스핀이 모두 같은 방향이 아닌 anti-parallel이지만 서로 상쇄되지는 않은 것입니다. 예를 들면 up 방향의 스핀 벡터는 크고 down 방향의 스핀 벡터는 조금 작다면 서로 상쇄되지는 않고 magnet moment를 나타낼 것입니다.
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  • 답변

    김채형님의 답변

    2013-01-22
    • 3
    강자기성 물질, 반강자성 물질과 준강자성 물질의 차이? 반자기성(diamagnetic): 모든 전자들이 쌍을 이루고 있을 때 --> 자기장 상쇄 상자기성(paramagnetic): 홀전자를 가지고 있을 때 강자기성(ferromagnetic): 자성을 보유하고 있는 물질(영구자석) 자기성 : 강자기성 > 상자기성 > 반자기성 반강자성(antiferromagnetism): 전자의 스핀이 인접한 스핀과 균일하게 반대로 정렬하여 순 자성이 없는 상태. 일반적으로 반강자성 물질은 저온에서 반강자성을 보임. 준강자성(ferrimagnetism): 반강자성에서처럼 다른 하부 격자에서 원자의 자기 모멘트가 반대로 되는 성질을 가짐. 준강자성은 하부 격자가 다른 물질 또는 이온으로 구성될 때 일어난다(Fe2+ 와 Fe3+).
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    강자기성 물질, 반강자성 물질과 준강자성 물질의 차이? 반자기성(diamagnetic): 모든 전자들이 쌍을 이루고 있을 때 --> 자기장 상쇄 상자기성(paramagnetic): 홀전자를 가지고 있을 때 강자기성(ferromagnetic): 자성을 보유하고 있는 물질(영구자석) 자기성 : 강자기성 > 상자기성 > 반자기성 반강자성(antiferromagnetism): 전자의 스핀이 인접한 스핀과 균일하게 반대로 정렬하여 순 자성이 없는 상태. 일반적으로 반강자성 물질은 저온에서 반강자성을 보임. 준강자성(ferrimagnetism): 반강자성에서처럼 다른 하부 격자에서 원자의 자기 모멘트가 반대로 되는 성질을 가짐. 준강자성은 하부 격자가 다른 물질 또는 이온으로 구성될 때 일어난다(Fe2+ 와 Fe3+).
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    강광철님의 답변

    2013-01-15
    • 0

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    강자성: 하전(荷電)되지 않은 물질들이 서로 강하게 끌어당기는 현상이며, 자연에서 발견되는 두 물질인 천연자석(산화철 형태의 자철석(Fe3O4)과 철(Fe)은 인력(引力)이 있기 때문에 천연 강자성체라고 부른다. 강자성은 철·코발트·니켈, 이들의 합금이나 화합물에서 볼 수 있는 자성체의 일종이다. 반강자성: 산화망간(MnO)과 같은 고체 물질에서 발견되는 자기적 성질의 하나. 반강자성체에서는 작은 전자석같이행동하며 서로 인접해 있는 이온(산화망간에서는 Mn2+)들이 비교적 낮은 온도일 때, 물질 내에서 자발적으로 서로 반대방향(반평행)으로 정렬하기 때문에 전체적으로는 외부에 자성을 거의 나타내지 않는다. 반강자성 물질은 몇몇 이온 결합 고체, 일부 금속,합금 등을 포함하며 이 물질 내에서는 한 방향을 향하고 있는 자성 원자나 이온에 의한 자성이 반대방향으로 정렬된 원자나 이온군에 의해 상쇄된다. 자기 모멘트가 같은 방향으로 평행하게 정렬되어 자발자화가 크게 나타나는 형태를 강자성이라 하고, 반(反)평행으로 정렬하고 서로 상쇄되어 자발자화가 나타나지 않는 것을 반강자성이라 한다. 준강자성 단결정들의 자성은 평행하게 정렬된 원자들에 의해 나타나며, 반평행한 원자들에 의해서는 희석효과가 나타나 이 배열은 금속상태의 철과 같은 순수한 강자성 고체의 자기강도보다 보통 약하게 나타난다. 준강자성은 주로 페라이트(ferrite)와 같은 자기산화물에서 나타난다. 자연발생적 자성은 BC 6세기에 있었던 천연광물에서도 보여진다. 그 천연자석들은 산소 음이온 O2－와 2가지 상태의 철의 양이온, 즉 철(Ⅱ) 이온(Fe2＋)과 철(Ⅲ) 이온(Fe3＋)의 화합물인 페라이트, 다시 말해 자철석이었다. 자철석 결정들의 산소 이온은 자성을 띠지 않고 두 철 이온이 자성을 띠는데, 2개의 철(Ⅲ) 이온, 1개의 철(Ⅱ) 이온, 4개의 산소 이온이 결합하여 Fe3O4의 화학식으로 표시된다. 철(Ⅲ) 이온은 자기 모멘트가 반대방향으로 서로 상쇄되어 외부의 자기장을 형성하지 않으나, 철(Ⅱ) 이온은 같은 방향으로 서로 평행하게 배열되기 때문에 외부의 자기장을 형성한다. 준강자성을 형성하는 자발적 배열은 준강자성 물질의 특성인 퀴리 온도라는 온도 이상에서 완전히 사라진다. 이 물질들을 다시 퀴리 온도 이하로 낮추면 준강자성은 재생된다.
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    강자성: 하전(荷電)되지 않은 물질들이 서로 강하게 끌어당기는 현상이며, 자연에서 발견되는 두 물질인 천연자석(산화철 형태의 자철석(Fe3O4)과 철(Fe)은 인력(引力)이 있기 때문에 천연 강자성체라고 부른다. 강자성은 철·코발트·니켈, 이들의 합금이나 화합물에서 볼 수 있는 자성체의 일종이다. 반강자성: 산화망간(MnO)과 같은 고체 물질에서 발견되는 자기적 성질의 하나. 반강자성체에서는 작은 전자석같이행동하며 서로 인접해 있는 이온(산화망간에서는 Mn2+)들이 비교적 낮은 온도일 때, 물질 내에서 자발적으로 서로 반대방향(반평행)으로 정렬하기 때문에 전체적으로는 외부에 자성을 거의 나타내지 않는다. 반강자성 물질은 몇몇 이온 결합 고체, 일부 금속,합금 등을 포함하며 이 물질 내에서는 한 방향을 향하고 있는 자성 원자나 이온에 의한 자성이 반대방향으로 정렬된 원자나 이온군에 의해 상쇄된다. 자기 모멘트가 같은 방향으로 평행하게 정렬되어 자발자화가 크게 나타나는 형태를 강자성이라 하고, 반(反)평행으로 정렬하고 서로 상쇄되어 자발자화가 나타나지 않는 것을 반강자성이라 한다. 준강자성 단결정들의 자성은 평행하게 정렬된 원자들에 의해 나타나며, 반평행한 원자들에 의해서는 희석효과가 나타나 이 배열은 금속상태의 철과 같은 순수한 강자성 고체의 자기강도보다 보통 약하게 나타난다. 준강자성은 주로 페라이트(ferrite)와 같은 자기산화물에서 나타난다. 자연발생적 자성은 BC 6세기에 있었던 천연광물에서도 보여진다. 그 천연자석들은 산소 음이온 O2－와 2가지 상태의 철의 양이온, 즉 철(Ⅱ) 이온(Fe2＋)과 철(Ⅲ) 이온(Fe3＋)의 화합물인 페라이트, 다시 말해 자철석이었다. 자철석 결정들의 산소 이온은 자성을 띠지 않고 두 철 이온이 자성을 띠는데, 2개의 철(Ⅲ) 이온, 1개의 철(Ⅱ) 이온, 4개의 산소 이온이 결합하여 Fe3O4의 화학식으로 표시된다. 철(Ⅲ) 이온은 자기 모멘트가 반대방향으로 서로 상쇄되어 외부의 자기장을 형성하지 않으나, 철(Ⅱ) 이온은 같은 방향으로 서로 평행하게 배열되기 때문에 외부의 자기장을 형성한다. 준강자성을 형성하는 자발적 배열은 준강자성 물질의 특성인 퀴리 온도라는 온도 이상에서 완전히 사라진다. 이 물질들을 다시 퀴리 온도 이하로 낮추면 준강자성은 재생된다.
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