자성체(magnetic substance)

자기장(磁氣場)에서 자화(磁化)하는 물질. 물질은 그 자화에 따라 강(强)자성체 · 상(常)자성체 · 반(反)자성체로 구별된다.


강자성체는 자기장 속에서 강하게 자화하는 물질이고, 상자성체는 약하게 자화하는 물질이며, 반자성체는 자기장과 반대방향으로 약하게 자화하는 물질이다.


강자성체에는 질적인 특징이 있다.


강자성체는 자기장에 의해 자화되는 것이 아니라 본래 자화되어 있는 것이다(이것을 자발자화라고 한다).


얼른 보아 자화되지 않은 것처럼 보이는 것은 그것이 수많은 작은 자기구역(磁氣區域)으로 분할되어 있기 때문이다.


그 하나하나의 자화방향은 다르지만 자기장 속에 놓이면 그것들은 자기장과 같은 방향이 된다.


모든 자기구역의 자화방향이 평행으로 되어있는 상태를 포화(飽和)라 하며, 포화자화의 세기는 자발자화의 세기와 같다고 볼 수 있다.


이와 같은 자발자화는 온도를 올리면 작아지고, 퀴리온도에서는 0이 된다.


이 온도 이상에서는 물질은 자발자화가 없으며 상자성이 된다.


따라서 상자성체란 아무리 낮은 온도에서도 상자성인 것을 말한다.


강자성체에서는 자기의 원인이 되는 물질(원자 등)의 자기모멘트 방향이 일치되어 있으므로 자발자화를 가진다.


이에 대해 상자성체에서는 자기의 원인이 되는 물질의 자기모멘트의 방향이 각각이다.


반자성체에서는 자기의 원인이 되는 물질이 본래 자기모멘트를 갖고 있지 않다.


그러므로 강자성체의 자발자화는 원자의 자기모멘트의 질서의 발현으로 볼 수 있다.


그러나 질서라는 것은 원자의 자기모멘트 방향이 한 방향으로 전부 일치하고 있다는 것은 아니다.


그들이 서로 번갈아 반대방향을 향하고 있는 것도 하나의 질서이다.


이와 같은 물질은 여러 종류가 알려져 있는데, 자발자화를 갖지 않기 때문에 그들은 강자성체가 아니다.


그러나 질서를 갖고 있다는 점에서 보통의 상자성체와는 다르다.


이와 같은 물질을 반(反)강자성체라고 한다.


이것과 약간 다른 질서를 가진 물질이라도 자발자화를 갖지 않는 것은 모두 반강자성에 포함된다.


반강자성체의 질서도 어떤 온도(넬온도)이상에서는 소실되어 보통의 상자성이 된다.


반강자성체와 같은 질서를 갖고 있으나, 2종류 이상의 원자가 있어, 그 모멘트가 상쇄되지 않을 때는 자발자화를 갖게 된다.


이와 같은 것은 외견상으로는 강자성과 다르지 않으며, 실용상으로도 강자성체로 취급되는데, 특히 페리자성체라고 불린다.


페리자성체의 자발자화가 상실되는 온도도 강자성체와 마찬가지로 퀴리온도이다.


반강자성체의 질서와 비슷한 질서를 가지나 교호(交互)의 자기모멘트 방향이 정확하게 반대방향이 아니라 약간 기울어져, 약하지만 자발자화를 갖는 것이 있다.


이러한 물질을 약한 강자성체라고 한다.


그 대표적인 것이 적철석(-FeO)이다.


이와 같은 자기모멘트의 질서는 본래 전자스핀에 관계되는 교환상호작용에 의한 것이다.


자성체라는 용어는 좁은 뜻으로는 자기적 질서를 갖는 물질이라는 뜻으로 쓰인다.