Süperparamagnetizma, nano ölçekli ferro-veya ferrimagnetik
partiküllerden oluşan, birbirleriyle zayıf şekilde etkileşen maddelerin ve
substansların kuasiparamagnetik davranışıdır.
Curie veya Neel noktasının altındaki sıcaklıklarda, ferro-ve
ferrimagnetler paramagnetikten ferro-veya ferrimagnetic duruma geçer. Bu tür
malzemelerin partikülleri izole edildiyse ve doğrusal boyutları 1-10 nm'yi
(farklı malzemeler için farklı değerler) aşmıyorsa, termal dalgalanmalar
nedeniyle, mevcut magnetizasyon yönü de bu sıcaklıklarda rastgele değişir;
tıpkı bir paramagnette atomların veya iyonların magnetik moment yönünün, termal
hareket etkisi altında değişmesi gibi. Sonuç olarak küçük bir partikül sistemi,
magnetik alanlarda ve değişen sıcaklıklarda, N atomlu paramagnetik bir gazmış
gibi davranır (N, magnetik momenti M olan tek-alanlı partiküllerin sayısıdır);
düşük magnetik alanlarda Curie yasasını ve magnetik doygunluk alanında Langevin
denklemini karşılar.
Süperparamgnetlerin magnetizması geleneksel paramagnetlerin
magnetizmasından çok daha yüksek olabilir. Partiküllerin magnetizasyon
vektörlerinin mekansal yönelimlerini kaotik olarak değiştirmesi için, termal
hareket enerjisi kT (k Boltzmann sabiti ve T sıcaklıktır), partiküllerin
magnetik anizotropi enerjisinden (KV) yüksek olmalıdır (K anizotropi sabiti ve
V parçacık hacmi). Sıcaklık düştükçe, termal hareket enerjisi azalır ve
bloklama sıcaklığı Tb'nin altında geçerli olan magnetizasyon
yönündeki değişim kaotikleşir ve partiküller geleneksel kaba-kristalin ferro-ve
ferrimagnetik malzemelermiş gibi davranmaya başlar. (Tb'nin değeri,
malzemenin türüne ve parçacıkların boyutuna bağlı olarak değişir)
Süperparamagnetik sistemlerin tipik örnekleri, Cu-Co katı
çözeltisinin (% 2 Co) bozunması sırasında yayılan küçük Co partikülleri,
pirinçteki bazı Fe nödüller (0.1% Fe), Mn'da Cu, Au'da Ni, ve bazı
antiferromagnetik oksitlerdir.
