פרמגנטיות מתייחס לתכונה של חומרים מסוימים שנמשכים חלש לשדות מגנטיים. כאשר הם נחשפים לשדה מגנטי חיצוני, נוצרים שדות מגנטיים פנימיים המושרים בחומרים אלה שמסודרים באותו כיוון כמו השדה המיושם. לאחר הוצאת השדה המיושם, החומרים מאבדים את מגנטיותם כאשר תנועה תרמית מקרית את כיווני הספין האלקטרוניים.
חומרים המציגים פרמגנטיות נקראים פרמגנטיים. ישנם תרכובות ורוב היסודות הכימיים פרמגנטיים בנסיבות מסוימות. עם זאת פרמגנטים אמיתיים מראים רגישות מגנטית על פי חוקי קארי או קארי-ווייס ומציגים פרמגנטיות על טווח טמפרטורות רחב. דוגמאות לפרמטרים כוללים מיוגלובין מורכב קואורדינציה, מתחמי מתכת מעבר, תחמוצת ברזל (FeO) וחמצן (O2). טיטניום ואלומיניום הם אלמנטים מתכתיים שהם פרמטגנטיים.
מגנטים-על הם חומרים המראים תגובה פאראמגנטית נטו, ובכל זאת מציגים סדר פרומגנטי או פרי-מגנטי ברמה המיקרוסקופית. חומרים אלה דבקים בחוק הקארי, ועם זאת יש קבועי קארי גדולים מאוד. Ferrofluids הם דוגמה למודרני-פנים. סופר-פרגמנטים מוצקים ידועים גם בשם mictomagnets. סגסוגת AuFe (ברזל זהב) היא דוגמא למיקטומגנט. האשכולות הצמודים לפרומגנטיים בסגסוגת קופאים מתחת לטמפרטורה מסוימת.
איך עובד הפרמגנטיות
פרמגנטיות נובעת מנוכחותם של לפחות אחד שלא הותאם אלקטרונים מסתובבים אטומים או מולקולות של חומר. במילים אחרות, כל חומר שיש בו אטומים עם אורביטלים אטומיים מלאים לחלוטין הוא פרמגנטי. סיבוב האלקטרונים הלא מותאמים מעניק להם רגע דיפול מגנטי. בעיקרון, כל אלקטרון ללא זיווג פועל כמגנט זעיר בתוך החומר. כאשר מוחל שדה מגנטי חיצוני, מסתובב האלקטרונים מתיישר עם השדה. מכיוון שכל האלקטרונים הלא מותאמים מיישרים קו זהה, החומר נמשך לשדה. כאשר מוסרים את השדה החיצוני, הספינים חוזרים לכיוונם האקראי.
המגנטציה כדלקמן באה החוק של קארי, הקובע כי הרגישות המגנטית proport היא ביחס הפוך לטמפרטורה:
M = χH = CH / T
כאשר M הוא מגנטציה, χ הוא רגישות מגנטית, H הוא השדה המגנטי העזר, T הוא הטמפרטורה המוחלטת (קלווין) ו- C הוא קבוע הקורי הספציפי לחומר.
סוגי מגנטיות
ניתן לזהות חומרים מגנטיים כשייכים לאחת מארבע קטגוריות: פרומגנטיות, פרמגנטיות, דיאמגנטיות ואנטי-פרומגנטיות. הצורה החזקה ביותר של מגנטיות היא פרומגנטיות.
חומרים פרומגנטיים מציגים משיכה מגנטית חזקה מספיק כדי להרגיש. חומרים Ferromagnetic ו- Ferrimagnetic עשויים להישאר ממוגנטים לאורך זמן. מגנטים נפוצים על בסיס ברזל ומגנטים אדירים נדירים מציגים פרומגנטיות.
בניגוד לפרומגנטיות, כוחות הפרמגנטיות, הדיאמגנטיות והאנטי-פרומגנטיות הם חלשים. באנטי-פרומגנטיות הרגעים המגנטיים של מולקולות או אטומים מתיישרים בתבנית בה השכן ספינים אלקטרונים מצביעים בכיוונים מנוגדים, אך הסדר המגנטי נעלם מעל מסוים טמפרטורה.
חומרים פרמגנטיים נמשכים חלש לשדה מגנטי. חומרים אנטי-פרומגנטיים הופכים לפרמגנטיים מעל טמפרטורה מסוימת.
חומרים דיאמגנטיים מופעלים בצורה חלשה על ידי שדות מגנטיים. כל החומרים הם דיאמנטיים, אך בדרך כלל חומר אינו מסומן כיהלומני אלא אם כן נעדרים צורות המגנטיות האחרות. ביסמוט ואנטימון הם דוגמאות ליהלומים.