Levitující pyrolytický grafit
Diamagnetismus je forma magnetismu, která se projevuje pouze u látky v přítomnosti externě aplikovaného magnetického pole. Je výsledkem změn orbitálního pohybu elektronů v důsledku aplikace externě aplikovaného magnetického pole. Aplikace magnetického pole vytváří magnetickou sílu na pohybující se elektron ve formě
F = qv × B. Tato síla mění dostředivou sílu na elektron, což způsobuje, že elektron buď zrychluje, nebo zpomaluje svůj orbitální pohyb. Tato změněná rychlost elektronu mění magnetický moment orbitalu ve směru proti vnějšímu poli.
Vezměme si dva elektronové orbitaly; jeden rotující ve směru hodinových ručiček a druhý proti směru hodinových ručiček. Vnější magnetické pole do stránky způsobí, že se zvýší dostředivá síla na elektron rotující ve směru hodinových ručiček, což zvýší jeho moment mimo stránku. Toto pole způsobí, že se sníží dostředivá síla na elektron rotující proti směru hodinových ručiček, čímž se sníží jeho moment do stránky. Obě změny se staví proti magnetickému poli do stránky. Vyvolaný magnetický moment je ve většině každodenních materiálů velmi malý. Všechny materiály vykazují diamagnetickou odezvu v aplikovaném magnetickém poli; nicméně u materiálů, které vykazují nějakou jinou formu magnetismu (například feromagnetismus nebo paramagnetismus), je diamagnetismus zcela zaplaven. Látky, které pouze nebo většinou vykazují diamagnetické chování, jsou označovány jako diamagnetické materiály neboli diamagnety. Materiály, které jsou označovány jako diamagnetické, jsou ty, které jsou obvykle nefyziky považovány za „nemagnetické“ a zahrnují vodu, DNA, většinu organických sloučenin, jako je olej a plast, a mnoho kovů, jako je zlato a bismut.
Diamagnety jsou odpuzovány magnetickými poli. Protože je však diamagnetismus tak slabou vlastností, nejsou jeho účinky pozorovatelné v běžném životě. Například magnetická citlivost diamagnetrů, jako je voda, je χ = −9,05×10−6. Nejsilnějším diamagnetickým materiálem je Bismut χ = −166×10−6, i když pyrolitický grafit může mít citlivost χ = −400×10−6 v jedné rovině. Nicméně tyto hodnoty jsou řádově menší než magnetismus, který vykazují paramagnety a feromagnety. Supravodiče lze považovat za dokonalé diamagnety (χ = −1), protože kvůli Meissnerovu efektu vypuzují ze svého nitra veškeré pole.
Brugmans (v roce 1778) byl první člověk, který pozoroval, že určité materiály jsou odpuzovány magnetickými poli. Nicméně termín „diamagnetismus“ zavedl Michael Faraday v září 1845, když si uvědomil, že všechny materiály v přírodě mají nějakou formu diamagnetické odezvy na aplikované magnetické pole.
Živá žába levituje uvnitř svislého otvoru o průměru 32 mm hořké cívky v magnetickém poli asi 16 tesl v laboratoři magnetického pole Nijmegen High Field Magnet Laboratory. Film
Zvláště fascinující jev týkající se diamagnetů je, že mohou být levitovány ve stabilní rovnováze v magnetickém poli, bez spotřeby energie. Zdá se, že Earnshawova věta vylučuje možnost statické magnetické levitace. Nicméně, Earnshawova teorie se vztahuje pouze na objekty s trvalými momenty m, jako jsou feromagnety, jejichž magnetická energie je dána m·B. Feromagnety jsou přitahovány k poli maxima, která neexistují ve volném prostoru.
Diamagnetismus je indukovaná forma magnetismu, tedy magnetický moment je úměrný aplikovanému poli B. To znamená, že magnetická energie diamagnetů je úměrná B2, intenzitě magnetického pole. Diamagnety jsou také přitahovány k poli minima, a tam může být minimum v B2 ve volném prostoru (ve skutečnosti ).
Tenký plátek pyrolytického grafitu, což je neobvykle silně diamagnetický materiál, může být stabilně unášen v magnetickém poli, například z permanentních magnetů vzácných zemin. To lze provést se všemi komponenty při pokojové teplotě, což je vizuálně efektivní demonstrace diamagnetismu.
Radboudská univerzita v Nijmegenu provedla experimenty, při kterých se jim mimo jiné podařilo úspěšně levitovat vodu a živou žábu.
Diamagnetické materiály mají relativní magnetickou propustnost menší než 1 a magnetickou citlivost menší než 0.