상자성

1845년 영국의 과학자 마이클 패러데이가 이름을 붙였고 이 현상을 자세히 연구했다.

대부분의 원소와 일부 화합물이 상자성체에 속하며 철·팔라듐·백금·희토류 원소가 들어 있는 화합물은 강한 상자성(철·코발트·니켈 등의 원소와 일부 합금에서 나타나는 강자성과는 다름)을 나타낸다. 그러한 화합물에서 이러한 원소들의 원자는 다 채워지지 않은 내부 전자껍질을 갖고 있어서 그 안에 있는 짝을 이루지 못한 전자가 팽이처럼 스핀(spin)을 갖고 위성의 궤도운동과 비슷하게 궤도를 돌고 있다.

따라서 외부에서 자기장이 가해지면 그 원자들은 이 자기장에 대해 정렬하려는 경향의 영구자석이 되고 이에 따른 원자배열 때문에 가해진 자기장을 더욱 강하게 해준다. 온도가 높아지면 원자자석의 운동이 불규칙해져서 정렬된 상태가 흐트러지므로 강한 상자성이 줄어든다. 반면 온도와 무관한 약한 상자성이 나트륨과 그밖의 알칼리 금속처럼 고체상태로 있는 많은 금속 원소에서 발견되는데, 이는 일부 약하게 결합된 전도 전자들의 스핀에 가해진 자기장이 영향을 미치기 때문에 생긴다.

상자성 물질의 자화율(磁化率：물질에 유도된 자기장의 상대적인 양) 값은 언제나 양(陽)이고, 이 값이 실온에서는 약한 상자성 물질인 경우 대개 약 10^－5~10^－4이며, 강한 상자성 물질인 경우 약 10^－4~10^－2이다.