Siêu thuận từ (Superparamagnetism) là một hiện tượng, một trạng thái từ tính xảy ra ở các vật liệu từ, mà ở đó chất biểu hiện các tính chất giống như các chất thuận từ, ngay ở dưới nhiệt độ Curie hay nhiệt độ Neél. Đây là một hiệu ứng kích thước, về mặt bản chất là sự thắng thế của năng lượng nhiệt so với năng lượng định hướng khi kích thước của hạt quá nhỏ.
Hiện tượng (hay trạng thái) siêu thuận từ xảy ra đối với các chất sắt từ có cấu tạo bởi các hạt tinh thể nhỏ. Khi kích thước hạt lớn, hệ sẽ ở trạng thái đa đômen (tức là mỗi hạt sẽ cấu tạo bởi nhiều đômen từ). Khi kích thước hạt giảm dần, chất sẽ chuyển sang trạng thái đơn đômen, có nghĩa là mỗi hạt sẽ là một đômen. Khi kích thước hạt giảm quá nhỏ, năng lượng định hướng (mà chi phối chủ yếu ở đây là năng lượng dị hướng từ tinh thể) nhỏ hơn nhiều so với năng lượng nhiệt, khi đó năng lượng nhiệt sẽ phá vỡ sự định hướng song song của các mômen từ, và khi đó mômen từ của hệ hạt sẽ định hướng hỗn loạn như trong chất thuận từ.
Hình 1.5. Ảnh hưởng của từ trường lên mômen từ
Từ cảm của vật liệu là một đại lượng đặc trưng cho sự cảm ứng của vật liệu dưới tác động của từ trường ngoài. Người ta dựa vào đại lượng này để phân chia các vật liệu thành 5 loại như sau:
• Nghịch từ: là vật liệu có χ nhỏ hơn không (âm) và có giá trị tuyệt đối rất nhỏ, chỉ cỡ khoảng 10- 5.
• Thuận từ: là vật liệu có χ lớn hơn không (dương) và có giá trị tuyệt đối nhỏ cỡ 10- 3.
• Sắt từ: là vật liệu có χ dương và rất lớn, có thể đạt đến 10 5.
• Feri từ: là vật liệu có χ dương và lớn (tuy nhỏ hơn sắt từ).
• Phản sắt từ: là vật liệu có χ dương nhưng rất nhỏ.
Như đã thảo luận ở phần trước, vật liệu nano trong xúc tác giữ những ưu thế về hoạt tính và khả năng tái sinh cao, nhưng vẫn tồn tại một số nhược điểm vì: thông thường các hạt nano thường tồn tại dưới dạng hạt keo cho nên rất dễ phân tán trong dung dịch, một số hệ xúc tác rất khó tách ra khỏi hỗn hợp phản ứng. Vật liệu nano từ tính không chỉ mang những tính chất vượt trội của vật liệu nano như diện tích bề mặt lớn, khả năng cải tiến bề mặt mà còn những tính chất khác như khả năng bền nhiệt cao, dễ phân tán và thu hồi từ hỗn hợp phản ứng.
Vì vậy vật liệu nano từ tính đã nhận được những chú ý quan trọng của các nhà nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực như: Kỹ thuật hình ảnh trong y học, điều trị ung thư, chất dẫn truyền thuốc và đặc biệt được nghiên cứu như là chất mang của xúc tác. Một số phương pháp tổng hợp vật liệu nano từ tính nói chung được mô tả dưới đây.
Gần đây các nhà nghiên cứu cố gắng nhằm phát triển một kỹ thuật để mang lại các hạt keo nano đơn phân tán đồng nhất về kích thước và hình dạng. Trong những hệ này thì toàn bộ tính chất hóa lý phản ánh trực tiếp thành phần cấu tạo của mỗi hạt. Hạt keo đơn phân tán được dùng trong các nghiên cứu cơ bản cũng như dùng làm các mô hình để định tính các tính chất phụ thuộc vào kích thước và hình dạng của hạt. Phương pháp
Có từ trường
Không có từ trường
tổng hợp này có thể thu được dựa trên sự tạo tủa từ dung dịch đồng thể thông qua điều khiển các điều kiện hoặc điều khiển quá trình phát triển hạt nơi mà các chất đầu trong bình phun hoặc dạng hơi bị phân hủy. Đối với vật liệu nano từ tính, các phương pháp tổng hợp được phân loại từ kỹ thuật dung dịch hoặc pha hơi.
Phương pháp kết tủa từ dung dịch là một phương pháp cho phép tổng hợp hạt nano từ tính với kích thước và hình dạng một cách nghiêm ngặt, cách thức đơn giản hơn so với các phương pháp khác. Các hạt nano đồng nhất thường được chuẩn bị thông qua phản ứng kết tủa đồng thể, quá trình liên quan đến sự tách các mầm và sự gia tăng của các hạt.
Một số phương pháp quan trọng như đồng kết tủa, vi nhũ (vi nhũs), quy trình polyol, phương pháp trạng thái rắn và phương pháp phân hủy các chất đầu hữu cơ [23, 24].