Techniklexikon

Pauli-Paramagnetismus

Festkörperphysik, Paulischer Spin-Magnetismus, Modell nach W. Pauli zur Magnetisierung eines freien Elektronengases oder von Leitungselektronen in Metallen durch ein Magnetfeld, ähnlich dem Modell des Bandmagnetismus von wechselwirkenden Elektronen. Nach der Fermi-Dirac-Statistik besetzen je zwei Elektronen mit entgegengesetzten Spin einen Zustand des Energiebandes (Bändermodell, Bandstruktur). Durch ein Magnetfeld B werden die Elektronenenergien der je nach Spinrichtung um den Betrag m_B B (m_B: Bohrsches Magneton) angehoben bzw. abgesenkt, d.h. beide Teilbänder mit Spin  bzw. Spin  sind um den Betrag 2 m_B B gegeneinander verschoben. Der paramagnetische Effekt und die Grösse der Paulischen Spinsuszeptibilität ergeben sich daraus, dass energetisch höher liegende Elektronen (antiparalleler Spin) in das andere Teilband übertreten, so dass die Zahl der Elektronen mit parallel zum Feld orientiertem Spin überwiegt.

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Pauli-Paramagnetismus: Veranschaulichung des Pauli-Paramagnetismus von Elektronen durch Verschiebung der Energiebänder im Magnetfeld.