亚铁磁性和铁磁性

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亚铁磁性和铁磁性之间的区别

亚铁磁性 vs. 铁磁性

在物理学中，亚铁磁性物质为不同亚晶格的原子磁矩呈相反的物质，如在反铁磁性中；然而，在亞铁磁性物质中，相反的磁矩不相等，存在自发磁化。该情况发生于，当亚晶格是由不同的材料或不同价态的铁组成时（例如Fe2+和Fe3+）。 亚铁磁性物质像铁磁性一样，在居里点以下保持暂态磁性，在该温度以上无磁性序列（顺磁性）。但是，有时候在一个低于居里点的温度，两种亚晶格有相同大小的磁矩，从而导致净磁矩为零；该现象被称为磁抵消点。该抵消点在石榴石和稀土金属——过渡金属混合物（RE-TM）中，容易被观测到。于此同时，亚铁磁可能还存在角动量抵消点，此时其净角动量为零。该抵消点对于磁记忆设备在达到高速反向磁化是一个重要的点。. 鐵磁性（Ferromagnetism）指的是一種材料的磁性狀態，具有自發性的磁化現象。各材料中以鐵最廣為人知，故名之。 某些材料在外部磁場的作用下得而磁化後，即使外部磁場消失，依然能保持其磁化的狀態而具有磁性，即所謂自發性的磁化現象。 所有的永久磁鐵均具有铁磁性或亞铁磁性。 基本上铁磁性这个概念包括任何在没有外部磁场时显示磁性的物质。至今依然有人这样使用这个概念。但是通过对不同显示磁性物质及其磁性的更深刻认识，学者们对这个概念做了更精确的定义。 一個物質的晶胞中所有的磁性離子均指向它的磁性方向時才被稱為是鐵磁性的。 若其不同磁性離子所指的方向相反，其效果能够相互抵消則被稱為反鐵磁性。 若不同磁性離子所指的方向相反，但是有强弱之分，其产生的效果不能全部抵消，則稱為亚铁磁性。 物質的磁性現象存在一個臨界溫度，在此溫度之上，铁磁性会消失而变成顺磁性，在此温度之下铁磁性才会保持。 對於鐵磁性和亞鐵磁性物质，此温度被稱為居里溫度（虽然都称为居里温度，但二者是有差别的）；對於反鐵磁性物质，此温度被稱為奈爾溫度。 有人认为磁铁与铁磁性物质之间的吸引作用是人类最早对磁性的认识。Richard M. Bozorth，《Ferromagnetism》，1951年首版，1993年IEEE Press，New York作为“经典再版”再次发行，ISBN 0-7803-1032-2.

反铁磁性

反铁磁性（antiferromagnetism）是磁性材料的磁学性质的一种。在这种材料中，相邻电子自旋呈相反方向排列，其磁化率因而接近于零。1932年由Louis Néel首次发现。例如，鉻、錳、輕鑭系元素等等，都具有反鐵磁性。 當溫度大於奈爾溫度T_N時，磁化率\chi與溫度T的理論關係式為 做實驗得到的經驗關係式為 其中，\theta是依物質而定的常數，與T_N差別很大。 理論而言，當溫度小於奈爾溫度T_N時，可以分成兩種狀況：.

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磁矩

磁矩是磁鐵的一種物理性質。處於外磁場的磁鐵，會感受到力矩，促使其磁矩沿外磁場的磁場線方向排列。磁矩可以用向量表示。磁鐵的磁矩方向是從磁鐵的指南極指向指北極，磁矩的大小取決於磁鐵的磁性與量值。不只是磁鐵具有磁矩，載流迴路、電子、分子或行星等等，都具有磁矩。 科學家至今尚未發現宇宙中存在有磁單極子。一般磁性物質的磁場，其泰勒展開的多極展開式，由於磁單極子項目恆等於零，第一個項目是磁偶極子項、第二個項目是磁四極子（quadrupole）項，以此类推。磁矩也分為磁偶極矩、磁四極矩等等部分。從磁矩的磁偶極矩、磁四極矩等等，可以分別計算出磁場的磁偶極子項目、磁四極子項目等等。隨著距離的增遠，磁偶極矩部分會變得越加重要，成為主要項目，因此，磁矩這術語時常用來指稱磁偶極矩。有些教科書內，磁矩的定義與磁偶極矩的定義相同。.

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磁鐵礦

磁铁矿为一种具有亚铁磁性的矿物，其富含四氧化三铁（化学式为Fe3O4，分子量为231.54）。 产于变质矿床和内生矿床中，氧化后变为赤铁矿或褐铁矿，是炼铁的主要原料。.

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順磁性

順磁性（Paramagnetism）指的是一種材料的磁性狀態。有些材料可以受到外部磁场的影响，产生跟外部磁場同樣方向的磁化向量的特性。这样的物质具有正的磁化率。与順磁性相反的现象被称为抗磁性。.

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钴

钴是一种化学元素，符号为Co，原子序数27，属过渡金属，铁系元素之一，具有磁性。鈷礦主要為砷化物、氧化物和硫化物。此外，放射性的鈷-60同位素可進行癌症治療。.

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铁

铁是一种化学元素，它的化学符号是Fe，它的原子序数是26，它的相对原子质量是56。它是过渡金属的一种。铁是最常用的金属，是地球外核及內核的主要成份，是地殼上豐度第四高的元素和第二高的金屬。鐵常出現在类地行星中，因為鐵是高質量恆星核融合後的產物，鎳-56是放熱核融合反應的最後一個產物，之後會衰變成最常見的鐵同位素。 铁和其他8族元素相同，其氧化態範圍很廣，由−2到+6，但其中+2和+3是最常見的氧化態。在流星体及低氧的環境下，鐵會以单质的形式存在，但是鐵很容易和氧氣和水反應。鐵的表面是有光澤的銀灰色，但在空氣中鐵會反應生成水合的氧化鐵，一般稱為铁锈。許多金屬在氧化後會形成钝化的氧化層，保護內部的金屬不被氧化，但氧化鐵的密度較鐵要低，因此氧化鐵會剝落，無法保護內部的鐵不受腐蝕。.

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铝

铝（Aluminium 或Aluminum）是一种化学元素，属于硼族元素，其化学符号是Al，原子序数是13。相对密度是2.70。铝是一种较软的易延展的银白色金属。铝是地壳中第三大丰度的元素（仅次于氧和硅），也是丰度最大的金属，在地球的固体表面中占约8%的质量。铝金属在化学上很活跃，因此除非在极其特殊的氧化还原环境下，一般很难找到游离态的金属铝。被发现的含铝的矿物超过270种。最主要的含铝矿石是铝土矿。 铝因其低密度以及耐腐蚀（由于钝化现象）而受到重视。利用铝及其合金制造的结构件不仅在航空航太工业中非常关键，在交通和结构材料领域也非常重要。最有用的铝化合物是它的氧化物和硫酸盐。 尽管铝在环境中广泛存在，但没有一种已知生命形式需要铝元素。.

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锰

锰（manganese）是一种化学元素，它的化学符号是Mn，它的原子序数是25，是一种过渡金属。.

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镍

是一種化學元素，化學符號為Ni，原子序數為28。它是一種有光澤的銀白色金屬，其銀白色帶一點淡金色。鎳屬於過渡金屬，質硬，具延展性。純鎳的化學活性相當高，這種活性可以在反應表面積最大化的粉末狀態下看到，但大塊的鎳金屬與周圍的空氣反應緩慢，因為其表面已形成了一層帶保護性質的氧化物。即使如此，由於鎳與氧之間的活性夠高，所以在地球表面還是很難找到自然的金屬鎳。地球表面的自然鎳都被封在較大的鎳鐵隕石裏面，這是因為隕石在太空的時候接觸不到氧氣的緣故。在地球上，這種自然鎳總會和鐵結合在一起，這點反映出它們都是超新星核合成主要的最終產物。一般認為地球的地核就是由鎳鐵混合物所組成的。 鎳的使用（天然的隕鎳鐵合金）最早可追溯至公元前3500年。阿克塞尔·弗雷德里克·克龙斯泰特於1751年最早分離出鎳，並將它界定為化學元素，儘管他最初把鎳礦石誤認為銅的礦物。鎳的外語名字來自德國礦工傳說中同名的淘氣妖精（Nickel，與英語中魔鬼別稱"Old Nick"相近），這是由於鎳銅礦不能用煉銅的方法煉出銅來，所以被比擬成妖魔。鎳最經濟的主要來源為鐵礦石褐鐵礦，含鎳量一般為1-2%。鎳的其他重要礦物包括硅鎂鎳礦及鎳黃鐵礦。鎳的主要生產地包括加拿大的索德柏立區（一般認為該處是隕石撞擊坑）、太平洋的新喀里多尼亞及俄羅斯的諾里爾斯克。 由於鎳在室溫時的氧化緩慢，所以一般視為具有耐腐蝕性。歷史上，因為這一點鎳被用作電鍍各種表面，例如金屬（如鐵及黃銅）、化學裝置內部及某些需要保持閃亮銀光的合金（例如鎳銀）。世界鎳生產量中的約6%仍被用於抗腐蝕純鎳電鍍。鎳曾經是硬幣的常見成份，但現時這方面已大致上被較便宜的鐵所取代，尤其是因為有些人的皮膚對鎳過敏。儘管如此，英國還是在皮膚科醫生的反對下，於2012年開始再使用鎳鑄造錢幣。 只有四種元素在室溫時具有鐵磁性，鎳就是其中一種。含鎳的鋁鎳鈷合金永久磁鐵，其磁力強度介乎於含鐵的永久磁鐵與稀土磁鐵之間。鎳在現代世界的的地位主要來自於它的各種合金。全世界鎳產量中的約60%被用於生產各種鎳鋼（特別是不鏽鋼）。其他常見的合金，還有一些的新的高溫合金，就幾乎就佔盡了餘下的世界鎳用量。用於製作化合物的化學用途只佔了鎳產量的不到3%。作為化合物，鎳在化學製造有好幾種特定的用途，例如作為氫化反應的催化劑。某些微生物和植物的酶用鎳作為活性位點，因此鎳是它們重要的養分。.

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