الدايماغنطيـة تعريف وأمثلة

ما هي الثنائيات المغناطيسية

الديماغنتيزمية هي خاصية أساسية للمواد تجعلها تُنشئ مجالًا مغناطيسيًّا معاكسًا عند تعرضها لمجال مغناطيسي خارجي. وعلى عكس الأشكال الأخرى للمغناطيسية الأخرى، فإن المغناطيسية القطعية هي خاصية عامة موجودة في جميع المواد، على الرغم من أنها عادة ما تكون ضعيفة للغاية.

خصائص المواد المغناطيسية الثنائية المغناطيسية

تتميَّز المواد ثنائية المغناطيسية بضعف تنافرها عن المجالات المغناطيسية. ويرجع هذا السلوك إلى محاذاة مدارات الإلكترونات بطريقة تخلق مجالًا مغناطيسيًّا معاكسًا للمجال المطبق.

أنواع مختلفة من المواد المغناطيسية

المواد المغناطيسية الشائعة

فيما يلي أمثلة على المواد المغناطيسية الثنائية الشائعة، مع شرح خصائصها وتطبيقاتها النموذجية:

1-البزموت (ثنائي)

البزموت هو أحد أقوى المواد ثنائية المغناطيسية المعروفة. وقدرته على مقاومة المجالات المغناطيسية بقوة تجعله مفيدًا في تطبيقات متخصصة مثل التدريع المغناطيسي والرفع في الهواء.

وغالبًا ما يستخدم البزموت في التصوير الطبي، مثل عوامل التباين بالأشعة السينية، وفي مختلف التطبيقات عالية التقنية التي تتطلب مغناطيسية قوية.

2-الجرافيت

في حين أنالجرافيت موصل بشكل عام، فإن بنيته الذرية ذات الطبقات تجعله يُظهر مغناطيسية قطرية ضعيفة، مع بعض الأشكال، مثل الجرافيت الحراري عالي التوجه، الذي يُظهر تأثيرات أكثر وضوحًا.

يُستخدَم الجرافيت في تطبيقات مثل الأقطاب الكهربائية ومواد التشحيم، حيث تكون مغناطيسيته الضعيفة ضئيلة في كثير من الأحيان ولكنها قد تكون مهمة في الإعدادات التجريبية الحساسة.

3-النحاس (النحاس)

النحاس هو مادة ثنائية المغناطيسية معروفة ذات استجابة مغناطيسية ضعيفة للغاية. ويطغى على مغناطيسيته الثنائية المغناطيسية توصيله الكهربائي العالي.

يُستخدم النحاس على نطاق واسع في الأسلاك الكهربائية، حيث إنه موصل ممتاز، على الرغم من أن خصائصه المغناطيسية الثنائية ليست عاملاً مهمًا في هذه التطبيقات.

4-الفضة (Ag)

مثل النحاس، تُعد الفضة مادة ثنائية المغناطيسية، ويطغى ضعف استجابتها المغناطيسية على توصيلها الممتاز.

تُستخدم الفضة في الملامسات الكهربائية والمجوهرات والمرايا، حيث تلعب طبيعتها المغناطيسية الثنائية دورًا ضئيلًا في هذه التطبيقات.

5-الكوارتز (SiO₂)

الكوارتز هو مادة شائعة أخرى تُظهر مغناطيسية ثنائية. وهو غير معدني ويظهر تنافرًا ضعيفًا جدًا للمجالات المغناطيسية.

يستخدم الكوارتز في الإلكترونيات والأجهزة البصرية والساعات. وعادةً لا تكون خواصه المغناطيسية الثنائية عاملًا مهمًا في معظم تطبيقاته.

6-الماء (H₂O↩O)

الماء، كسائل، ثنائي المغناطيسية بشكل ضعيف، مما يعني أنه سيتعرض لتنافر طفيف للغاية عند تعرضه لمجال مغناطيسي.

وفي حين أن مغناطيسية الماء ضعيفة، إلا أنها يمكن أن تكون مهمة في دراسات ديناميكيات السوائل في المجالات المغناطيسية أو في سياق علم المواد وعلم الأحياء.

7-الرصاص (Pb)

الرصاص هو معدن ناعم وكثيف يُظهِر ثنائية مغناطيسية ضعيفة.

ويُستخدم الرصاص في التدريع ضد الإشعاع، لا سيما في الحماية من الأشعة السينية وأشعة غاما، حيث تلعب مغناطيسيته الضعيفة دوراً ضئيلاً ولكنها لا تزال جزءاً من خصائصه المادية الإجمالية.

8-الزنك (Zn)

الزنك معدن آخر ذو خصائص مغناطيسية قطرية ضعيفة. وعادةً ما تكون مغناطيسيته ضعيفة جدًا مقارنةً بخصائصه المعدنية الأخرى.

يُستخدم الزنك في العديد من التطبيقات، بما في ذلك البطاريات والطلاء (مثل الجلفنة)، وفي إنتاج سبائك النحاس الأصفر، حيث تُعد مغناطيسيته القطرية عاملًا غير مهم في استخداماته.

9 -الماس

يُظهِر الماس النقي مغناطيسية قطرية قوية، وهو ما يتضح عند وضع الماس في مجال مغناطيسي. ويُعزى ذلك إلى الروابط التساهمية القوية بين ذرات الكربون وغياب الإلكترونات الحرة التي من شأنها أن تؤدي إلى مغناطيسية بارامغناطيسية أو مغناطيسية حديدية.

ونظرًا لصلابته، يُستخدم الماس في أدوات القطع والمواد الكاشطة، ولكن يمكن أن تكون خاصيته المغناطيسية الثنائية ذات صلة بالتطبيقات المغناطيسية المتقدمة، مثل الحوسبة الكمية والأدوات العلمية عالية الدقة.

10 -المواد البلاستيكية (مثل التفلون)

تُظهر معظم المواد البلاستيكية، بما في ذلك التفلون، مغناطيسية قطرية. عادة ما تكون الاستجابة المغناطيسية ضعيفة جداً ولا تؤثر على أدائها في معظم التطبيقات.

تُستخدم المواد البلاستيكية مثل التفلون في الطلاءات المانعة للالتصاق، والعزل الكهربائي، وفي تطبيقات صناعية مختلفة حيث لا تكون مغناطيسية المواد البلاستيكية ذات صلة ولكن خواصها الأخرى، مثل المقاومة الكيميائية، مهمة للغاية.

تطبيقات المغناطيسية القطبية

للديامغناطيسية تطبيقات مختلفة في مجالات مختلفة. ففي التصوير الطبي، تُستخدم المواد ثنائية المغناطيسية في التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) لتحسين جودة الصورة. بالإضافة إلى ذلك، يُظهر التحليق بالديامغناطيسية القدرة على رفع الأجسام في الهواء دون دعم مادي، مما يدل على قوة التنافر الناتجة عن المواد المغناطيسية.

الأسئلة المتداولة

ما الذي يميز المغناطيسية القطعية عن أنواع المغناطيسية الأخرى؟

تتسبَّب المغناطيسية القطعية في تنافر المواد للمجالات المغناطيسية بشكل ضعيف، على عكس البارامغناطيسية والمغناطيسية الحديدية التي تجذب المجالات المغناطيسية.

هل يمكن أن تُظهِر جميع المواد المغناطيسية القطرية؟

نعم، تُظهِر جميع المواد المغناطيسية القطبية إلى حدٍّ ما، ولكن غالبًا ما تطغى عليها خواص مغناطيسية أخرى.

لماذا يعتبر البزموت مادة ثنائية المغناطيسية قوية؟

يحتوي البزموت على عدد ذري عالٍ وبنية إلكترونية معقدة، وهو ما يعزز استجابته المغناطيسية الثنائية بشكل كبير.

كيف يُستخدم نيتريد البورون في الإلكترونيات؟

يُستخدَم نيتريد البورون كمادة عازلة ومادة تشحيم في درجات الحرارة العالية في المكوّنات الإلكترونية نظرًا لثباته وخصائصه العازلة الكهربائية.

ما بعض التطبيقات العملية للرفع المغناطيسي الثنائي؟

يُستخدم الرفع المغناطيسي الثنائي في التجارب لإثبات التنافر المغناطيسي وله تطبيقات محتملة في النقل ومناولة المواد دون تلامس.