퀴리 상수(Curie Constant) 정의 및 계산

퀴리 상수는 자기장에 대한 상자성 물질의 민감성을 나타낸다. 이는 물질을 구성하는 원자의 자기 모멘트의 강도와 밀도에 의해 결정된다.

 

(식 1) C = μ0 /(3kB) * N/a³ * μ²

 

 C : Curie constant (K-A/T-m)

 kB : 볼츠만 상수, kB = 1.381 x 10^-23 J/K

 N : 자기 모멘트를 전달하는 단위 셀의 원자 수

 a : 격자 상수 (m)

 μ : 단일 원자의 자기 모멘트 (Bohr magneton, μB = 9.27401×10^-24J/T)

μ0 : 자유공간의 투자율, 4π × 10^-7 T-m/A

 

퀴리상수는 물질에 따라 달라지는 성질이다. 이는 물질의 자화율과 온도 사이의 관계이며, 이 상수는 온도가 고정된 자기장의 값에서 물질의 자화에 반비례한다는 퀴리의 법칙 에 사용된다.

 

원자 수, 격자 상수 및 자기 모멘트(magnetic moment)는 모두 퀴리 상수에 영향을 미친다.

 

예를 들어, 격자 상수가 있는 단순 입방 격자의 원자로 형성된 결정의 퀴리상수는 아래와 같이 구한다. 여기서, a = 0.2 nm 이며, 단순 입방 격자에는 단위 셀당 하나의 원자가 있으며, 각 원자가 자기 모멘트를 가지고 있다고 가정하면 μ = 2 μB 이다.  위의 식을 통해 구한 퀴리 상수, C = 1.3043 K-A/T-m 이다.

 

Number of atoms, N :

Lattice constant, a (nm) :

Magnetic moment, μ (μB) :

     

Curie constant, C (K-A/T-m) :