диамагнетики

ДИАМАГНЕТИКИ

вещества, намагничивающиеся навстречу направлению действующего на них внеш. магн. поля. В отсутствие внеш. магн. поля Д. не имеют магн. момента. Диамагнетизм присущ всем веществам, но поскольку диамагнитная восприимчивость c_d (см. магнитная восприимчивость) по абс. величине мала, его можно наблюдать экспериментально лишь у веществ, атомы (молекулы, ионы) которых не обладают собственным постоянным магн. моментом. При помещении вещества в магн. поле в электронной оболочке каждого из атомов, в силу закона электромагнитной индукции, индуцируются дополнительные (к токам, обусловленным движением электронов по атомным орбиталям) микроскопич. круговые токи, которые создают в каждом атоме дополнительный (к собственному) магн. момент, направленный противоположно внеш. магн. полю. Эти дополнит. токи обусловлены тем, что электроны в атомах приобретают дополнит. вращательное движение (наз. прецессией Лармора) вокруг оси, проходящей через центр атома и совпадающей с направлением магн. поля, что и приводит к появлению добавочного магн. момента. Поскольку этот момент направлен навстречу полю, c_d всегда отрицательна. В общем случае c_d слабо зависит от напряженности магн. поля и температуры. Для системы изолированных (несвязанных) атомов или ионов c_d (в расчете на 1 см³) определяется формулой Ланжевена:

где N — число атомов или ионов в 1 см³, e — заряд электрона, m₀- масса покоя электрона, с — скорость света в вакууме, -средний квадрат расстояния i-го электрона от атомного ядра, k — число электронов в атоме или ионе. Сумму можно заменить на где р — число электронов внеш. оболочки (дающих наиб. вклад в эту сумму), — средний квадрат ее радиуса. По известным величинам c_d и р можно оценивать размеры атомов или ионов. В металлах и полупроводниках под действием внеш. магн. поля возникает орбитальное движение свободных электронов, что вызывает небольшой добавочный диамагнетизм, наз. диамагнетизмом Ландау. При температурах, близких к абс. нулю, может наблюдаться осцилляционная зависимость c_d от H⁻¹ , где H — напряженность магн. поля (эффект Де Хааза — ван Альфвена). Этот эффект используют для определения эффективной массы носителей заряда и формы поверхности Ферми для полупроводников и металлов. В кристаллах низкой симметрии c_d м. б. анизотропной. К собственно Д. относятся все инертные газы, H₂, N₂, кристаллич. Ge, Si, полупроводниковые соед. типа А^ШВ^V (напр., GaAs, InSb), A^IIB^VI (напр., ZnTe, CdS), некоторые металлы (напр., Zn, Cu, Ag, Au), многие орг. вещества (ароматич. и др.). Аномально большую по абс. величине c_d = 1/4π имеют сверхпроводники. Однако их диамагнетизм обусловлен не микроскопич, внутриатомными токами, а макроскопич. поверхностными.

^{Лит. см. при ст. магнитная восприимчивость.}

_{Д. Г. Андрианов}