[include(틀:전자기학)] [목차] == 개요 == {{{+1 '''Magnetism · 磁性'''}}} 물질이 가진 자기적 성질을 의미한다. 모든 물질이 가지고 있는 특성이며, 이것이 강한 물질은 [[자석]]의 재료가 된다. == 분류 == 어떤 물질이든 [[자기 쌍극자 모멘트]]를 가지고 있는데, 이들의 방향에 따라 자성을 나타내기도 하고 자성을 나타내지 않기도 한다. 즉, 자기 모멘트의 밀도인 [[자화율]]의 온도에 따른 변화를 측정하면 물질의 자성을 알아볼 수 있는 것이다. 고등학교 물리에서도 자성에 대해 다루는데, 다소 잘못된 설명을 하고 있다. [[물리Ⅰ]]에서는 자성의 세기에 따라 강자성, 상자성, 반자성으로 구별한다. 하지만 강자성과 상자성은 [[얼음]]과 물처럼 본질은 같지만 나타나는 모습이 다른 것이므로 물리학적 관점에서는 껄끄럽게 보이는 것은 사실. 하지만 자성의 크기만큼 눈에 보이는 수치로 설명하는 것만큼 직관적인 것은 없으니 교과서적 허용으로 보는 게 적절해 보인다. 또한 교과서와 같은 겉보기 성질에 따른 분류는 유용하기 때문에 널리 쓰이고 있기도 하다. === 상자성(Paramagnetism) === 일반적으로 자화율이 양수인 물질을 상자성체라고 부르며, 외부 자기장과 같은 방향으로 물질의 자기 모멘트가 정렬된다. 외부 자기장을 만든 무언가와는 인력이 작용하며, 외부 자기장이 없을땐 자석의 성질이 없다. 상자성을 보이는 물질로는 [[산소]], [[알루미늄]], [[세슘]], [[텅스텐]] 등이 있다. 상자성체는 특정 온도 아래로 내려가면 진정한 성질을 드러내게 된다. 일반적으로, 어떤 원자와 가장 가까운 원자와의 교환 상호 작용 상수가 양수라면 강자성체가 되며, 음수라면 반강자성체가 된다. ==== 초상자성(Superparamagnetism) ==== 나노입자 등의 작은 자성체에서 보이는 성질로, 자기장을 걸지 않은 상태에서 자화방향이 아무렇게나 빠르게 변화하는 거동을 보인다. 그 속도가 매우 빠르기 때문에 일상적인 시간간격에서는 자성이 관찰되지 않기도 한다. === 강자성(Ferromagnetism) === 한번 자화가 일어나면 외부 자기장이 사라져도 잔류자화가 남아있는 물질이다. 특정 온도보다 높은 온도에서는 평범한 상자성체처럼 보이지만, 특정 온도 이하에서는 강자성체가 되며, 이 온도를 발견자 [[피에르 퀴리]]의 이름을 따서 퀴리 온도(Curie Temperature)라고 한다. 스핀 양자수가 높을수록[* 쌍을 이루고 있지 않은 전자가 많을수록] 더 강한 자성을 가지는 강자성체가 된다. 이런 경향은 이온화가 되었을 때 홑전자를 가지고 있는 [[철(원소)|철]], [[니켈]], [[코발트]] 등을 포함하고 있는 결정에서 많이 나타난다.[* 언급된 원소들은 모두 [math(3d)] [[오비탈]]에 홑전자가 남아있고, [math(4s)] 오비탈이 최외각 전자인 금속이다.] [[파일:hyst-587x600.jpg|width=270&align=center]] 외부에서 자장을 걸었을 때 나타나는 자화를 그래프로 나타낸 것이다. 이 이력곡선이 면적이 넓고 사각형에 가까운 자석은 경자석(Hard Magnet)이 되고 면적이 좁아서 거의 없게 되면 연자석(Soft Magnet)이 된다. 일반적으로 경자석은 영구자석으로 활용하며, 연자석은 전자석 내의 코어로 사용한다. ==== 반강자성(Antiferromagnetism) ==== 외부 자기장이 사라졌을 때 거시적으로는 자성을 띄지 않지만, 미시적인 입자들은 정렬되어있는 형태로, 안티페로 자성은 이웃한 입자들이 서로 반평행하게 스핀방향이 정렬된다. ==== 페리자성(Ferrimagnetism) ==== 자기 모멘트 배열은 반강자성과 유사하나, 결정학적인 이유로 인해 결정 내의 부격자 (Sublattice)들이 서로 동일하지 않은 자성체이다. 이 때문에 거시적으로 볼 때는 자성이 있는 것처럼 보인다. 페리자성을 띄는 대표적인 물질로는 [[페라이트]]가 있다. === 반자성(Diamagnetism) === 외부 자기장의 반대방향으로 자화가 일어나는 자성체. 초전도체와 [[맥스웰 방정식]]의 패러데이/렌츠의 법칙에서 보듯 기본적으로 모든 물질이 가진 성질이지만, 일반적으로 다른 자성보다 매우 약하다. 하지만 [[초전도체]]는 [[마이스너 효과]]에 의해 예외적으로 강한 반자성을 나타낸다. == 자성의 근원 == ##보강 바랍니다.. 강자성과 상자성을 유발하는 요인은 크게 [[스핀]]과 [[원자]] 내 [[전자]][[오비탈|궤도]]인데 이중에서 스핀에 의한 것의 세기가 매우 크다. 이들이 갖는 자기 모멘트와 외부자기장과의 반응이 자성으로, 반응을 하며 무작위적으로 흐트러져서 서로를 상쇄하던 각 전자/원자들의 자기 모멘트들이 일정하게 정렬한다. 추가적으로 자석이라고도 부르는 강자성체는 외부자기장을 제거해도 이 정렬이 깨지지 않는 물질이며 자성을 가질 정도의 규칙적인 배열만 유지하면 상관없으므로 액체 자석도 있다. 이처럼 자성의 근원은 입자의 규칙적인 배열에서 생기므로, 자석을 가열하여 입자들의 운동에너지를 높여 이 배열이 흐트러지게 하면 자력을 잃게 된다. 일반적인 강자성체들은 일정 온도 이상이 되면 [[상전이]]를 일으켜 더 이상 강자성을 유지하지 못하게 되는데, 이 온도를 퀴리 온도라고 한다. 이는 이 현상의 발견자인 [[피에르 퀴리]]의 이름을 따서 붙여졌다. 여기에 대한 물리학적 분석은 [[이징 모형]]에서 다룬다. == 같이보기 == * [[물리학 관련 정보]] * [[전자기학]] * [[자기장]] * [[자기장 세기]] * [[하드디스크]] [각주] [include(틀:문서 가져옴, title=자석, version=137)] [[분류:물리학]][[분류:전자기학]]