Por David Weedmark Actualizado el 24 de marzo de 2022
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El magnetismo, como la electricidad, en última instancia proviene de los electrones, las partículas cargadas negativamente que orbitan alrededor del núcleo de un átomo. Cada electrón lleva un pequeño campo magnético, conocido como momento magnético, que surge de su espín intrínseco y su movimiento orbital. Cuando se aplica un campo magnético, estos momentos pueden interactuar y alinearse, dando lugar a efectos magnéticos observables.
Si bien los átomos individuales pueden poseer momentos magnéticos, un material en su conjunto exhibe magnetismo sólo cuando un número sustancial de esos momentos cooperan. Se deben cumplir dos condiciones clave:
1. Electrones desapareados:en muchos metales, los electrones se emparejan de modo que sus momentos magnéticos se cancelan. Si todos los electrones están emparejados, el efecto magnético neto es insignificante, muy parecido a una línea de locomotoras con la mitad orientada al norte y la otra mitad al sur. El hierro, sin embargo, contiene una gran cantidad de electrones d desapareados, lo que deja espacio para interacciones magnéticas.
2. Alineación coherente:incluso con electrones desapareados, el material debe permitir que muchos momentos apunten en la misma dirección. Cuando un número suficiente de momentos se alinean en paralelo, como una flota de locomotoras que se dirigen hacia el norte, el material puede interactuar fuertemente con un campo magnético externo. Este comportamiento colectivo es lo que define una sustancia ferromagnética.
El hierro, el níquel y el cobalto son los elementos ferromagnéticos clásicos, fácilmente magnetizados y atraídos por los imanes. Otros materiales, como el manganeso, tienen electrones desapareados pero no logran lograr la alineación cooperativa necesaria, por lo que siguen siendo no magnéticos.
El ferromagnetismo es un fenómeno bien estudiado en física y ciencia de materiales. La investigación publicada en el Journal of Applied Physics y otras fuentes revisadas por pares confirma el papel esencial del espín del electrón y las interacciones de intercambio en la creación de propiedades magnéticas macroscópicas.
