تنگستن یک ماده پارامغناطیس است نه فرومغناطیسی. مغناطیس آن عمدتاً توسط اسپین الکترونها در پوستههای الکترونی پر نشده ایجاد میشود، اما برهمکنش بین گشتاورهای مغناطیسی ضعیف است و از تشکیل مغناطش ماکروسکوپی جلوگیری میکند.
هنگام کاوش در دنیای مغناطیسی مواد، اغلب با انواع مختلفی از مواد مغناطیسی مانند پارامغناطیس و فرومغناطیس مواجه می شویم. بنابراین، تنگستن فلزی به کدام نوع مغناطیس تعلق دارد؟
ابتدا باید مفاهیم اساسی پارامغناطیس و فرومغناطیس را روشن کنیم. مواد پارامغناطیس موادی هستند که در آنها، تحت یک میدان مغناطیسی اعمال شده، گشتاورهای مغناطیسی اتمها یا مولکولهای درون ماده کمی در جهت میدان همسو میشوند و در نتیجه مغناطیس ضعیفی ایجاد میشود. از سوی دیگر، مواد فرومغناطیسی دارای خاصیت مغناطیسی قوی تری هستند و می توانند به طور خود به خود مغناطیس ماکروسکوپی را در غیاب میدان مغناطیسی اعمال شده ایجاد کنند. مغناطش رابطه غیر خطی بین قدرت میدان مغناطیسی و قدرت میدان نشان می دهد.
برای عنصر فلزی تنگستن، خواص مغناطیسی آن در درجه اول پارامغناطیس است. این به این دلیل است که آرایش الکترونی اتمهای تنگستن منجر به تعداد معینی از لایههای الکترونی پر نشده میشود و اسپینهای الکترونها در این لایههای پر نشده میتوانند گشتاورهای مغناطیسی ایجاد کنند. با این حال، بر خلاف مواد فرومغناطیسی، گشتاورهای مغناطیسی اتمهای تنگستن برهمکنش ضعیفی دارند و قادر به تشکیل یک ساختار حوزه مغناطیسی پایدار نیستند و بنابراین فاقد خاصیت مغناطیسی ماکروسکوپی قابل توجهی هستند. تحت تأثیر یک میدان مغناطیسی خارجی، گشتاورهای مغناطیسی تنگستن اندکی در جهت میدان همسو می شوند و در نتیجه یک اثر پارامغناطیس ضعیف ایجاد می شود.
برای به دست آوردن درک عمیق تر از خواص پارامغناطیس تنگستن، می توانیم جنبه های زیر را بررسی کنیم:
1. آرایش الکترونی و تولید ممان مغناطیسی
تنگستن به عنوان یک فلز انتقالی آرایش الکترونی پیچیده ای دارد. در لایه های الکترونی نیمه پر، اسپین های الکترون ها گشتاورهای مغناطیسی ایجاد می کنند. این گشتاورها در غیاب میدان مغناطیسی خارجی بی نظم می شوند، اما هنگامی که یک میدان مغناطیسی اعمال می شود، توسط نیروی مغناطیسی کمی در یک راستا قرار می گیرند.
2. تعاملات بین لحظه های مغناطیسی
اگرچه اتم های تنگستن دارای گشتاورهای مغناطیسی هستند، برهمکنش بین گشتاورهای آنها نسبتا ضعیف است. این به شدت با ساختار حوزه مغناطیسی در حال تعامل قوی در مواد فرومغناطیسی در تضاد است. در مواد فرومغناطیسی، برهمکنش بین حوزه های مغناطیسی مجاور می تواند منجر به مغناطیس ماکروسکوپی قابل توجهی در ماده شود. با این حال، تنگستن نمی تواند ساختار حوزه مغناطیسی مشابهی را به دلیل برهمکنش ضعیف بین گشتاورهای مغناطیسی خود ایجاد کند.
3. رفتار مغناطیسی ماکروسکوپی
از آنجایی که برهمکنش بین گشتاورهای مغناطیسی تنگستن ضعیف است و قادر به ایجاد یک مغناطیس ماکروسکوپی نیست، تنها یک اثر پارامغناطیس ضعیف را تحت یک میدان مغناطیسی اعمال شده از خود نشان می دهد. این اثر در مقایسه با مغناطیس قوی نشان داده شده توسط مواد فرومغناطیسی ناچیز است.
