안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
자화율 χ는 외부 자기장 H에 물질이 얼마나 자화되는지(M = χH)를 나타내요. 강자성체는 χ가 수백에서 수십만에 이를 만큼 커요. 짝 없는 전자의 스핀을 이웃 원자끼리 같은 방향으로 맞추려는 교환 상호작용이 강해서 자기 구역이 만들어져요. 자기장을 걸면 구역들이 한꺼번에 정렬되고, 없애도 자성이 남을 수 있어요. 철, 코발트, 니켈이 대표적이에요.
상자성체도 짝 없는 전자가 있어 원자 하나하나가 작은 자석이지만, 이웃끼리 맞추려는 힘이 거의 없어요. 자기장 방향으로 살짝 기울 뿐 열운동이 계속 흐트러뜨려서 χ가 10⁻⁵~10⁻³ 정도로 작고 온도가 높을수록 더 작아져요. 알루미늄, 백금, 액체 산소가 여기에 속해요.
반자성체는 χ가 −10⁻⁵ 정도의 음수예요. 자기장이 들어오면 전자의 궤도 운동이 렌츠 법칙처럼 그 변화를 거스르는 방향으로 바뀌어 반대 자기장이 생겨요. 모든 물질에 있지만 다른 자성이 없을 때만 드러나요. 물, 구리, 비스무트, 흑연이 있고, 16T 자석으로 개구리를 띄운 실험도 이 성질을 이용했어요 :)