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| 顺磁性 | |
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顺磁性， 的磁化率为正值，比反磁性大1~3个数量级，X约10-5~10-3，遵守Curie定律或Curie-Weiss定律。物质中具有不成对电子的离子、原子或分子时，存在电子的自旋角动量和轨道角动量，也就存在自旋磁矩和轨道磁矩。在外磁场作用下，原来取向杂乱的磁矩将定向，从而表现出顺磁性。
基本信息
中文名 顺磁性 [1]
外文名 paramagnetism
磁化率 正值 [2]
比反磁性 大1～3个数量级
X 10-5～10-3
遵守 Curie定律或Curie-Weiss定律
定义
顺磁性的微观解释
顺磁性是一种弱磁性。当分子轨道或原子轨道上有落单的原子或电子时，就会产生顺磁性。顺磁(性)物质的主要特点是原子或分子中含有没有完全抵消的电子磁矩，因而具有原子或分子磁矩。
但是原子(或分子)磁矩之间并无强的相互作用(一般为交换作用)，因此原子磁矩在热骚动的影响下处于无规(混乱)排列状态，原子磁矩互相抵消而无合磁矩。但是当受到外加磁场作用时。
这些原来在热骚动下混乱排列的原子磁矩便同时受到磁场作用使其趋向磁场排列和热骚动作用使其趋向混乱排列，因此总的效果是在外加磁场方向有一定的磁矩分量。
这样便使磁化率(磁化强度与磁场强度之比)成为正值，但数值也是很小,一般顺磁物质的磁化率约为十万分之一(10-5)，并且随温度的降低而增大。
种类
常见的顺磁物质有氧气、金属铂(白金)、一氧化氮、含掺杂原子的半导体{如掺磷(P)或砷(As)的硅(Si)}、由幅照产生位错和缺陷的物质等。还有含导电电子的金属如锂(Li)、钠(Na)等，这些顺磁(性)金属的顺磁磁化率却与温度无关，这种金属的特殊顺磁性是可以用量子力学解释的。
顺磁性虽是一种弱磁性，但也有其重要的应用，例如，从顺磁物质的顺磁性和顺磁共振可以研究其结构，特别是电子组态结构；利用顺磁物质的绝热退磁效应可以获得约1-10-3K的超低温度，这是一种产生超低温度的重要方法。
在顺磁性和顺磁共振基础上发展起来的顺磁微波量子放大器，不但是早期研制和应用的一种超低噪声的微波放大器，而且也促进了激光器的研究和发明，在生命科学方面，如血红蛋白和肌红蛋白在未同氧结合时为顺磁性，。
在同氧结合后便转变为抗磁性，这两种弱磁性的相互转变就反映了生物体内的氧化和还原过程，因而其磁性研究成为这种重要生命现象的一种研究方法；
如果目前医学上有着重要应用的核磁共振成像技术发展到电子顺磁共振成像技术，可以预料利用这一技术便可显示生物体内顺磁物质(如血红蛋白和自由基等)的分布和变化，这会在生命科学和医学上得到重要的应用。(另外，某些测氧仪的原理就是利用顺磁性)
碱金属元素和除了铁、钴、镍以外的过渡元素都具有顺磁性。在顺磁性物质内部，由于原子轨域或分子轨域只含有奇数个电子，会存在有很多未配无损失输运对电子。遵守泡利不相容原理，任何配对电子的自旋，其磁矩的方向都必需彼此相反。
未配对电子可以自由地将磁矩指向任意方向。当施加外磁场时，这些未配对电子的磁矩趋于与外磁场呈相同方向，从而使磁场更加强烈。假设外磁场被撤除，则顺磁性也会消失无踪。
一般而言，除了金属物质以外，顺磁性与温度相关。由于热骚动（thermal agitation）造成的碰撞会影响磁矩整齐排列，温度越高，顺磁性越微弱；温度越低，顺磁性越强烈。
简而言之：电子自旋产生磁场，分子中有不成对电子时，各单电子平行自旋，磁场加强。这时物质呈顺磁性。
高磁场下顺磁性N dF3的磁饱和特性
顺磁性N dF3的磁化强度温度特性曲线
不同顺磁性(100%纯度)矿粒运动轨迹模拟
什么是顺磁性，反磁性，抗磁性
顺磁性是指材料对磁场响应很弱的磁性。如用磁化率 k=M/H 来表示（M和H分别为磁化强度和磁场强度），从这个关系来看，磁化率k是正的，即磁化强度的方向与磁场强度的相同，数值为10－6—10－3量级。
所有物质都具有反磁性。在外磁场作用下，电子的轨道运动产生附加转动，动量矩发生变化，产生与外磁场相反的感生磁矩，表现出反磁性。但在含有不成对电子的物质中被顺磁磁化率掩盖。
抗磁性是指一种弱磁性。组成物质的原子中，运动的电子在磁场中受电磁感应而表现出的属性。外加磁场使电子轨道动量矩绕磁场进动，产生与磁场方向相反的附加磁矩，故磁化率k抗为很小的负值（10－5—10－6量级）。所有物质都具有抗磁性。
典型的顺磁性气体是氧气，常见的顺磁体有过渡金属的盐类、稀土金属的盐类及氧化物。温度高于磁转变温度时，序磁性（见铁磁性）物质也呈现为顺磁性，如室温情况下除钆以外的稀土金属。
抗磁性应用：由物质的磁化率研究相关的物质结构是磁化学的一个重要研究内容；一些物质如半导体中的载流子在一定的恒定磁场和高频磁场同时作用下会发生抗磁共振，由此可测定半导体中载流子的符号和有效质量；由生物抗磁性组织的磁化率异常变化可推测该组织的发生病变。
1、在外磁场作用下，电子的轨道运动产生附加转动(Larmor进动)，动量矩发生变化，产生与外磁场相反的感生磁矩，表现出反磁性。但在含有不成对电子的物质中被顺磁磁化率（比反磁性大1-3个数量级）掩盖。
2、顺磁性（paramagnetism）是指材料对磁场响应很弱的磁性。如用磁化率 k=M/H 来表示（M和H分别为磁化强度和磁场强度），从这个关系来看，磁化率k是正的，即磁化强度的方向与磁场强度的相同，数值为10-6——10-3量级。
一些原子核（如1H，7Li，11B，13C，17O等以及中子）具有磁矩，在磁场作用下会产生顺磁性，但其顺磁磁化率比电子对顺磁性的贡献小得多，只有10-6——10-10量级。因而在讨论物质的顺磁性时，可不计及核的顺磁性。
物质之 磁矩是由其内每一 原子内之 电子之 自旋，及轨道运动所产生之磁矩和及原子间之 交互作用之和。利用物质之磁矩对中子磁矩作用产生之 绕射现象，可以测定物质内 原子磁矩之分布方向和次序。利用中子绕射而测得之MnF₂和NiO二种反铁磁性物质之磁矩结构。
在MnF₂反铁磁性物质中，Mn 离子其3d轨道未饱和之电子受到磁场 磁化之磁矩依面心立方 晶格而分布，因在每一角落上离子之磁矩都是同一方向。而是在这个立方面上之离子磁矩都在同一相反方向。其向量和等于零，因而此种物质之 磁化率，X等于零。
物质在磁场中之取向效应受到热激动的抵抗，因而其磁化率随温度而变。当温度等于某一温度尼尔温度时，反铁磁物质的磁化率会稍微上升，当温度超过尼尔温度TN时，则反铁磁性物质之磁性近于 顺磁性。