1.7.1.3 Từ độ bão hòa (magnetic saturation, Ms)
Là giá trị từ độ đạt đƣợc khi vật đƣợc từ hóa đến từ trƣờng lớn hơn giá trị trƣờng dị hƣớng sao cho vật ở trạng thái ão hòa từ, tức là các moment từ hoàn toàn song song với nhau. Khi đó đƣờng cong từ trễ M(H) có dạng nằm ngang. Từ độ ão hòa là tham số đặc trƣng của vật liệu từ. Nếu ở không độ tuyệt đối (0
K) thì đó là giá trị từ độ tự phát của vật liệu từ.
1.7.1.4 Từ dư (remanent magnetization, Mr)
Là giá trị từ độ còn giữ đƣợc khi ngắt từ trƣờng (H = 0). Từ dƣ khơng phải là thơng số mang tính chất nội tại của vật liệu mà chỉ là thông số dẫn xuất, phụ thuộc vào các cơ chế từ trễ, các phƣơng từ hố, hình dạng vật liệu từ...
Tỉ số giữa từ dƣ và từ độ ão hòa Mr/Ms đƣợc gọi là từ độ rút gọn hoặc hệ số chữ nhật của đƣờng cong từ trễ và giá trị Mr/Ms càng gần 1 thì đƣờng cong từ trễ càng tiến tới dạng hình chữ nhật.
28
1.7.1.5 Lực kháng từ (coercive force, HC)
Lực kháng từ là giá trị của từ trƣờng cần đặt vào để triệt tiêu từ độ hoặc cảm ứng từ của vật liệu từ. Sự liên hệ giữa từ trƣờng (H), cảm ứng từ (B), và từ độ M ởi công thức: B =
o.(M+H), với o = 4..10-7
(T.m/A) là hằng số từ, hay độ từ thẩm của chân không. Trong lĩnh vực ứng dụng thực tế ngƣời ta phân loại vật liệu từ ra thành vật liệu từ cứng và vật liệu từ mềm tùy vào lực kháng từ.
Vật liệu từ mềm (soft magnetic material) là vật liệu dễ từ hóa và dễ khử từ. Lực kháng từ của các vật liệu từ mềm phải nhỏ hơn 100 Oe. Những vật liệu có tính từ mềm tốt có lực kháng từ rất nhỏ xấp xỉ 0,01 Oe.
Vật liệu từ cứng (hard magnetic material) là vật liệu từ khó khử từ và khó từ hóa, nên ngƣợc lại với vật liệu từ mềm, chúng có lực kháng từ cao hơn 100 Oe, những vật liệu từ cứng phổ iến thƣờng có lực kháng từ cỡ hàng ngàn Oe trở lên.
1.7.1.6 Nhiệt độ Curie
Khi t ng nhiệt độ của vật liệu từ đến một giá trị nào đó thì trạng thái từ của vật liệu sẽ ị iến đổi từ trạng thái sắt từ (ferromagnetic) sang trạng thái thuận từ (paramagnetic), nhiệt độ này đƣợc gọi là nhiệt độ Curie.
1.7.1.7 Nhiệt độ Néel
Đối các vật liệu phản sắt từ (antiferromagnetic), khi t ng nhiệt độ đến một giá trị nào đó chất phản sắt từ sẽ ị mất trật tự từ và trở thành thuận từ. Nhiệt độ này gọi là nhiệt độ Néel hay nhiệt độ trật tự phản sắt từ (thƣờng đƣợc ký hiệu là TN).
1.7.2 Vật liệu nano từ tính
Vật liệu ở kích thƣớc nano mang tính chất ở trạng thái trung gian giữa các nguyên tử (hay phân tử) và vật liệu kích thƣớc lớn, có nguồn gốc chủ yếu từ hai hiệu ứng: lƣợng tử kích thƣớc và ề mặt nguyên tử [34]. Khi giảm kích thƣớc xuống vùng nano, một số tính chất vật lý thay đổi. Nổi ật nhƣ t ng khả n ng tự hoàn thiện cấu trúc khi có xử lý nhiệt nên tác động t ng đáng kể độ ền hóa học và tính chất vật lý của vật liệu. Điểm đặc iệt ở vùng kích thƣớc nano của vật liệu từ chính là trạng
29
thái ferromagnetic của vật liệu kích thƣớc lớn iến mất và chuyển sang trạng thái siêu thuận từ (superparamagnetic) [17].
Siêu thuận từ là một hiện tƣợng, một trạng thái từ xảy ra ở các vật liệu từ, mà ở đó chất iểu hiện các tính chất giống nhƣ các chất thuận từ, ngay ở dƣới nhiệt độ Curie hay nhiệt độ Neél. Đặc tính siêu thuận từ tƣơng ứng với trạng thái trung gian giữa paramagnetic và ferromagnetic, có nghĩa là các vật liệu ị từ hóa khi đặt trong từ trƣờng nhƣng chúng ị mất từ tính khi từ trƣờng ị loại ỏ nên cịn đƣợc gọi là khơng có ộ nhớ từ [35]. Đây là một hiệu ứng kích thƣớc, về mặt ản chất là sự thắng thế của n ng lƣợng nhiệt so với n ng lƣợng định hƣớng khi kích thƣớc của hạt quá nhỏ.
Khi kích thƣớc hạt giảm dần, tính chất sẽ chuyển từ đa domain sang trạng thái đơn domain, có nghĩa là mỗi hạt sẽ là một domain. Khi kích thƣớc hạt giảm quá nhỏ, n ng lƣợng định hƣớng mà chi phối chủ yếu ở đây là n ng lƣợng dị hƣớng từ tinh thể, nhỏ hơn nhiều so với n ng lƣợng nhiệt, khi đó n ng lƣợng nhiệt sẽ phá vỡ sự định hƣớng song song của các moment từ và moment từ của hệ hạt sẽ định hƣớng hỗn loạn nhƣ trong chất thuận từ. Quan hệ giữa tốc độ dao động của hạt đơn domain
v với thể tích hạt V đƣợc thể hiện ằng phƣơng trình Néel:
Giới hạn siêu thuận từ xảy ra khi n ng lƣợng định hƣớng nhỏ hơn n ng lƣợng nhiệt, có nghĩa là: K.V << kB.T, với: K, V lần lƣợt là hằng số dị hƣớng từ tinh thể ậc 1 của vật liệu và thể tích của hạt; kB, T là hằng số Boltzmann và nhiệt độ của môi trƣờng xung quanh. T k V K v v B o . . exp .
30