Algunos materiales tienen una característica conocida como ferromagnetismo. El prefijo "ferro" se refiere al hierro, que es uno de esos materiales. Materiales ferromagnéticos tienen la capacidad de "recordar" los campos magnéticos que ellos han experimentado.

Un átomo consiste de un número de electrones cargados negativamente, orbitando alrededor de un núcleo cargado positivamente. Estos electrones también poseen una cantidad conocida como spin, que es muy análogo al trompo que gira. La combinación de movimientos orbitales y de spin se llama momento angular del electrón. El momento angular quizá se entiende más fácil en el caso de la Tierra: La Tierra rota (spin) alrededor de un eje central, lo cual significa que tiene un momento angular alrededor de este eje. Los planetas también tienen un momento angular al trasladarse alrededor del Sol.

Ahora, el momento angular de un electrón es una cantidad vectorial, lo cual significa que tiene dirección. El movimiento del electrón produce una corriente, que genera un pequeño campo magnético en la dirección dada por el momento angular. De esta forma, un átomo puede comportarse como un dipolo, lo que significa "dos polos". La dirección de los momentos orbitales y angular del spin del electrón determina la dirección del campo magnético del electrón y de todo el átomo, de esta forma se tienen polos "norte" y "sur". Diferentes átomos tienen diferentes arreglos de electrones en sus órbitas y, por lo tanto, tienen diferentes momentos angulares y propiedades dipolares.

Un material ferromagnético está compuesto de varios imanes microscópicos conocidos como dominios. Cada dominio es una región del imán, que consiste de numerosos dipolos atómicos, todos apuntando en la misma dirección. Un fuerte campo magnético alineará los dominios de un ferroimán o, en otras palabras, lo magnetiza. Una vez que se remueve el campo magnético, los dominios permanecerán alineados, resultando un imán permanente. Este efecto se conoce como histéresis.

Algunos materiales son ferromagnéticos; sin embargo, todas las sustancias tienen una naturaleza diamagnética. Diamagnetismo significa que las moléculas dentro de una sustancia se alinearán en presencia de un campo magnético externo. El campo magnético externo induce corrientes dentro del material, que resultan en un campo magnético interno en dirección opuesta. Este efecto es generalmente muy pequeño y desaparece cuando el campo magnético externo es removido.

Algunos materiales son paramagnéticos. Este es el caso cuando los movimientos orbital y de spin de los electrones en un material no se cancelan totalmente entre sí, tal que los átomos individuales actúan como dipolos magnéticos. Estos dipolos se orientan aleatoriamente, pero se alinearán con un campo magnético externo. Sin embargo, cuando se remueve el campo, el material no queda magnetizado. Nuevamente, este efecto es típicamente pequeño. Ninguno de los materiales diamagnéticos ni paramagnéticos exhiben dominios magnéticos.

El comportamiento atómico de los materiales magnéticos es considerablemente más complejo que esto, como se aprecia en la teoría de la mecánica cuántica. La mecánica cuántica es la teoría de la física usada para describir el comportamiento de partículas pequeñas tales como electrones; como la teoría electromagnética, es compleja e incluye matemática avanzada.

Geof. Rosalía Cabassi