این را تصور کنید: شما در آشپزخانه خود هستید و به راحتی یک آهنربا یخچال را می گیرید، اما متوجه می شوید که به درب یخچال فولاد ضد زنگ شما نمی چسبد.این ناامیدی مشترک حقیقت علمی جذابی در مورد مغناطیس را نشان می دهد یک نیروی اساسی که تعاملات بین مواد را به روش های پیچیده تر از آنچه اکثر افراد تصور می کنند کنترل می کند.

مغناطیس یک پدیده فیزیکی است که ناشی از حرکت و چرخش الکترون ها در داخل مواد است.ماده دارای خواص مغناطیسی کلان استمواد بر اساس ویژگی های مغناطیسی آنها طبقه بندی می شوند:

متریال های مغناطیسی شناخته شده تر آهن، کوبالت، نیکل و آلیاژ های آنها نشان دهنده جذب قوی به میدان های مغناطیسی هستند و می توانند مغناطیس را حفظ کنند و آهنرباهای دائمی را تشکیل دهند.این اتفاق از طریق تعاملات مکانیکی کوانتومی بین الکترون های بی جفت رخ می دهد که مناطق مغناطیسی خود به خود را به نام دامنه ایجاد می کنند.

مواد مثل آلومينيوم و پلاتين ضعيف هستندمغناطیس موقت در هنگام قرار گرفتن در معرض میدان های مغناطیسی به دلیل تراز تصادفی اسپین های الکترون غیر جفت شده که تا حدودی تحت میدان های خارجی سازماندهی می شوند.

این مواد حاوی اتم هایی با لحظات مغناطیسی مخالف با قدرت برابر هستند که در نتیجه هیچ مغناطیسی خالصی ندارند. نمونه هایی از آنها اکسید منگنز و اکسید نیکل است.

این مواد (مانند فرریت) مانند آنتیفرومغناطیس اما با لحظات متضاد نامساوی، مغناطیس خالص ضعیف را نشان می دهند.

تمام مواد دارای این خاصیت ضعیف هستند که میدان های مغناطیسی را از طریق میدان های مخالف ایجاد شده از مدار های الکترونی تغییر یافته دفع می کنند. مس و آب نمونه های رایج هستند که در آن دیامغناطیس غالب است.

• آهن:عنصر اصلی فولاد، به راحتی مغناطیس می شود اما همچنین به راحتی از مغناطیس جدا می شود، که آن را برای هسته های الکترومغناطیس ایده آل می کند.
• کوبالت:یک ماده مغناطیسی سخت با فشار بالا، برای آهنرباهای دائمی مانند انواع Alnico و SmCo ارزش دارد.
• نیکل:مقاومت در برابر خوردگی و مغناطیس متوسط را ارائه می دهد، اغلب برای افزایش این خواص آلیاژ می شود.
• فولاد:آلیاژ های آهن-کربن که خواص مغناطیسی آنها با محتوای کربن متفاوت است
• گادولینیوم:یک فلز نادر زمین که دارای آهن مغناطیسی در زیر 20 درجه سانتیگراد است و در کاربردهای تخصصی خنک کننده و ذخیره سازی استفاده می شود.

فلزات مانند مس و طلا مغناطيسي ناچیز را نشان می دهند چون الکترون های جفت شده آنها لحظات مغناطیسی را لغو می کنند.معرفی عناصر آهن مغناطیسی (مانند اضافه کردن آهن به طلا) می تواند خواص مغناطیسی را برای کاربردهای تخصصی ایجاد کند.

رفتار مغناطیسی فولاد ضد زنگ بستگی به ساختار بلوری آن دارد که توسط محتوای کروم و نیکل تعیین می شود:

• آستنیتیک (304/316):محتوای زیاد نیکل باعث ایجاد خواص غیر مغناطیسی می شود که در ظروف آشپزخانه و تجهیزات پزشکی رایج است.
• فرریت (430):نیکل پایین اما کروم بالا خواص مغناطیسی را به ارمغان می آورد، که در لوازم مانند یخچال های خارجی استفاده می شود.
• مارتنسیتیک:انواع مغناطیسی با کربن بالا مناسب برای برش ابزار و لوله های قطع با وجود مقاومت خوردگی کاهش یافته است.

یک تست ساده مغناطیس نشان می دهد که شما در حال دست زدن به نوع - اگر آن را چسب می کند، فولاد ضد زنگ است ferritic یا martensitic.

موادی مانند چوب، پلاستیک و شیشه فاقد پیکربندی الکترونی هستند که برای تشکیل حوزه مغناطیسی لازم است.واکنش های مغناطیسی دوگانه یا ضعیف پارامغناطیسی آنها باعث ایجاد نیروهای بسیار کوچک برای جذب قابل توجه می شود..

از اسپیکر هایی که سیگنال های الکتریکی را از طریق آهنرباها به صدا تبدیل می کنند، تا هارد دیسک هایی که داده ها را به صورت مغناطیسی ذخیره می کنند، و گوشی های هوشمند که از سنسورهای مغناطیسی برای تشخیص جهت استفاده می کنند.

اسکنرهای ام آر آی از میدان های مغناطیسی قدرتمند برای تصویربرداری داخلی غیر تهاجمی استفاده می کنند، در حالی که درمان های مغناطیسی (اگر چه از نظر علمی مورد بحث قرار می گیرند) همچنان در حال کشف هستند.

موتورهای الکتریکی، ژنراتورها و جرثقیل های مغناطیسی که بارهای چند تن را حمل می کنند، کاربرد مکانیکی مغناطیس را نشان می دهند.با استفاده از تکنولوژی های جداسازی مواد معدنی و لوله های مغناطیسی بدون اصطکاک.

قطار های مغناطیسی که بر روی میدان های مغناطیسی شناور می شوند سرعت قابل توجهی را به دست می آورند، در حالی که وسایل نقلیه الکتریکی برای حرکت به اصول مغناطیسی متکی هستند.

• آهنرباهای دائمی قوی تر برای موتورهای انرژی کارآمد
• مغناطیس های نرم بهبود یافته برای ترانسفورماتورهای فرکانس بالا
• فیلم های مغناطیسی پیشرفته برای ذخیره سازی داده های متراکم
• مواد چند منظوره ای که ویژگی های مغناطیسی را با ویژگی های دیگر ترکیب می کنند
• ترکیبات سازگار با محیط زیست که وابستگی به زمین های نادر را به حداقل می رسانند

از آهنرباهای یخچال گرفته تا تجهیزات پزشکی نجات دهنده زندگی، نیروهای نامرئی آهنربایی همچنان انقلاب در تکنولوژی را ایجاد می کنند در حالی که مرزهای جدید علمی را برای اکتشاف ارائه می دهند.