Khi giảm kích thước của các hạt ôxit sắt Fe3O4 thì chúng sẽ là những hạt đơn đômen vì với kích thước đó nhỏ hơn rất nhiều độ rộng của vách đômen nên không đủ thời gian để các vách đômen có thể hình thành trong hạt. Ngay cả trong trường hợp vật liệu có tính dị hướng vuông góc rất lớn, có thể thiết lập các vách đômen có độ dầy cỡ vài nano mét thì việc hình thành các đômen như vậy sẽ tốn năng lượng rất lớn [18,19].
Khi đó năng lượng dao động nhiệt không đủ mạnh để thắng lực liên kết giữa các phân tử kề nhau nhưng đủ mạnh để thay đổi hướng của mômen từ trong toàn bộ tinh thể.
Kết quả là có một sự sắp xếp ngẫu nhiên hướng mômen từ trong tinh thể khi không có từ trường ngoài. Do đó mômen từ trong toàn tinh thể bằng không.
Hiện tượng này làm hạn chế khả năng ghi lại môi trường từ của những hạt từ nhỏ bởi vì siêu thuận từ sẽ làm cho hạt từ mất đi bộ nhớ từ [17]. Điều đó có nghĩa là khi có sự tác động của từ trường ngoài thì các mômen từ nhanh chóng sắp xếp theo chiều của từ trường và tồn tại một độ từ hóa riêng. Khi từ trường ngoài ngừng tác động, các mômen từ của hạt lại sắp xếp và định hướng ngẫu nhiên như lúc đầu, vật liệu sẽ không còn từ tính nữa. Khi đó độ từ hóa và lực kháng từ bằng 0 (hình 3.4).
Hình 3.3. Sự định hướng cùa các hạt siêu thuận từ khi có từ trường và khi từ trường bị ngắt
3.2. Ứng dụng trong y sinh- đánh dấu và tách chiết tế bào
Hạt nano oxit sắt từ có đầy đủ các tính chất của một vật liệu nano như: hiệu ứng bề mặt, hiệu ứng kích thước…nên nó được ứng dụng rộng rãi trong y sinh cũng như trong xử lý môi trường.