超顺磁性

超顺磁性（sup：如果 磁性材料是一单畴颗粒的 集合体，对于每一个颗粒而言，由于磁性原子或离子之间的 交换作用很强， 磁矩之间将平行取向，而且磁矩 取向在由磁晶 各向异性所决定的易 磁化方向上，但是颗粒之间由于易磁化方向不同，磁矩的取向也就不同。现今，如果进一步减小颗粒的尺寸即体积，因为总的磁晶各向异性能正比于 ，热扰动能正比于 （ 是磁晶各向异性常数， 是颗粒体积， 是 玻尔兹曼常数， 是 样品的 绝对温度），颗粒体积减小到某一数值时，热扰动能将与总的磁晶各向异性能相当，这样，颗粒内的磁矩方向就可能随着时间的推移，整体保持平行地在一个易 磁化方向和另一个易磁化方向之间反复变化。从单畴颗粒集合体看，不同颗粒的磁矩取向每时每刻都在变换方向，这种磁性的特点和正常顺磁性的情况很相似，但是也不尽相同。因为在正常顺 磁体中，每个 原子或离子的磁矩只有几个 玻尔磁子，但是对于直径5nm的特定球形颗粒集合体而言，每个颗粒可能包含了5000个以上的原子，颗粒的总磁矩有可能大于10000个玻尔磁子。所以把单畴颗粒集合体的这种磁性称为 超顺磁性。

超顺磁性行为有两个最重要的特点：一是如果以 磁化强度 为 纵坐标，以 / 为横坐标作图（H是所施加的 磁场强度，T是绝对温度），则在单畴颗粒集合体出现超顺磁性的温度范围内，分别在不同的温度下测量其 磁化曲线，这些磁化曲线必定是重合在一起的。二是不会出现 磁滞，即集合体的 剩磁和 矫顽力都为零。

当 铁磁体或亚铁磁体的尺寸足够小的时候，由于热骚动影响，这些 纳米粒子会随机地改变方向。假设没有外磁场，则通常它们不会表现出磁性。但是，假设施加外磁场，则会被 磁化，就像顺磁性一样，而且 磁化率超大于顺磁体的磁化率。

对于磁性集合体来说，有两个 量很重要：一是出现超顺磁性的 临界尺寸（直径） 。如果颗粒系统的温度保持 恒定，则只有当颗粒尺寸 ≤ 才有可能呈现超顺磁性，该直径小于单畴颗粒的 临界直径。二是截止温度 ，对于足够小的磁性颗粒，存在一特征温度 ，当温度 < 时，颗粒呈现强磁性（ 铁磁性或亚铁磁性）； ≥ 时，颗粒呈现超顺磁性。

超顺磁性是指 铁磁性物质的颗粒小于 临界尺寸时，外场产生的磁 取向力不足以抵抗热骚动的干扰，其磁化性质与顺磁体（见顺磁性）相似，称作超顺磁性。临界尺寸与温度有关，例如球状铁粒在室温的临界半径为12.5 纳米，而在4.2K时半径为2.2纳米还是铁磁性的。

超顺磁体的 磁化曲线与 铁磁体不同，没有 磁滞现象。当去掉外 磁场后， 剩磁很快消失。如以 / （ 是 磁场强度， 是 绝对温度）为 坐标横轴，不同温度的磁化曲线合而为一，可用顺磁体的磁化公式（朗之万函数或布里渊函数）表示。外加磁场时，在普通顺磁体中，单个原子或 分子的 磁矩独立地沿磁场 取向；而超顺磁体以包含大于10个原子的 均匀磁化的单畴作为 整体协同取向，所以 磁化率较一般顺 磁体大很多。