Sat tu la cac chat co tu tinh manh, hay kha nang huong ung manh duoi tac dung cua tu truong ngoai, ma tieu bieu la sat (Fe), va ten goi "sat tu" đuoc đat cho nhom cac chat co tinh chat tu giong voi sat. Cac chat sat tu co hanh vi gan giong voi cac chat thuan tu o đac điem huong ung thuan theo tu truong ngoai.
Tinh sat tu dung đe chi thuoc tinh (tu tinh manh) cua cac chat sat tu.
Chat sat tu la mot trong nhung vat lieu đuoc su dung som nhat trong lich su loai nguoi, voi viec su dung cac đa nam cham lam la ban hoac lam cac vat dung hut sat thep (thuc chat đo la cac quang Fe3O4) tu hon 2000 nam truoc (ma xuat phat la tu Trung Hoa va Hy Lap co đai).


Cac tinh chat đac trung cua chat sat tu Cac chat sat tu (vi du nhu sat (Fe), coban (Co), niken (Ni), Gadolini (Gd)... la cac chat sat tu đien hinh. Cac chat nay la cac chat von co momen tu nguyen tu lon (vi du nhu sat la 2,2 μB, Gd la 7 μB...) va nho tuong tac trao đoi giua cac momen tu nay, ma chung đinh huong song song voi nhau theo tung vung (goi la cac đomen tu. momen tu trong moi vung đo goi la tu đo tu phat - co nghia la cac chat sat tu co tu tinh noi tai ngay khi khong co tu truong ngoai. Đay la cac nguon goc co ban tao nen cac tinh chat cua chat sat tu.

Hien tuong tu tre: La mot đac trung de thay nhat o chat sat tu. Khi tu hoa mot khoi chat sat tu cac momen tu se co xu huong sap xep trat tu theo huong tu truong ngoai do đo tu đo cua mau tang dan đen đo bao hoa khi tu truong đu lon (khi đo cac momen tu hoan toan song song voi nhau). Khi ngat tu truong hoac khu tu theo chieu nguoc, do su lien ket giua cac momen tu va cac đomen tu, cac momen tu khong lap tuc bi quay tro lai trang thai hon đon nhu cac chat thuan tu ma con giu đuoc tu đo o gia tri khac khong. Co nghia la đuong cong đao tu se khong khop voi đuong cong tu hoa ban đau, va neu ta tu hoa va khu tu theo mot chu trinh kin cua tu truong ngoai, ta se co mot đuong cong kin goi la đuong cong tu tre. Co nhieu co che khac nhau đe tao ra hien tuong tre nhu co che dich chuyen vach, co che quay momen tu, co che ham su phat trien cua cac mam đao tu... Va tren đuong cong tu tre, ta se co cac đai luong đac trung cua chat sat tu nhu sau:
Tu đo bao hoa: La tu đo đat đuoc trong trang thai bao hoa tu, co nghia la tat ca cac momen tu cua chat sat tu song song voi nhau.
Tu du: La gia tri tu đo khi tu truong đuoc do bo ve 0.
Luc khang tu: La tu truong ngoai can thiet đe khu momen tu cua mau ve 0, hay la gia tri đe tu đo đoi chieu. Đoi khi luc khang tu con đuoc goi la truong đao tu.
Đo tu tham: La mot tham so đac trung cho kha nang phan ung cua cac chat tu tinh duoi tac dung cua tu truong ngoai. Tu tham cua cac chat sat tu co gia tri lon hon 1 rat nhieu, va phu thuoc vao tu truong ngoai (xem them trong bai Vat lieu tu mem).
Nhiet đo Curie: La nhiet đo ma tai đo, chat bi mat tu tinh. O duoi nhiet đo Curie, chat o trang thai sat tu, o tren nhiet đo Curie, chat se mang tinh chat cua chat thuan tu. Nhiet đo Curie la mot tham so đac trung cho chat sat tu, vi du nhu:
Sat: 1043 K
Coban: 1388 K
Niken: 627 K
Gadolini: 292,5 K
Dysprosi: 88 K
MnBi: 630 K
MnSb: 587 K
Di huong tu tinh the: La nang luong lien quan đen su đinh huong cua cac momen tu va đoi xung tinh the cua vat lieu. Do tinh di huong cua cau truc tinh the, se co su khac nhau ve kha nang tu hoa khi ta tu hoa theo cac phuong khac nhau, dan đen viec vat lieu co phuong de tu hoa, goi la truc de (tu hoa) va phuong kho tu hoa (goi la truc kho). Nang luong di huong tu tinh the la nang luong can thiet đe quay momen tu truc kho sang truc de. Hang so di huong tu tinh the la cac đai luong đac trung cho cac chat sat tu.


Tuong tac trao đoi va đomen tu Tuong tac trao đoi la tuong tac đuoc gia thiet theo ly thuyet sat tu Heisenberg nham giai thich su đinh huong song song cua cac momen tu trong vat lieu. Tuong tac trao đoi co ban chat la tuong tac tinh đien đac biet giua cac đien tu tao ra su đinh huong song song (hoac đoi song song) cua cac spin khi cac đien tu o mot khoang cach đu gan sao cho cac ham song cua chung phu nhau đe cuc tieu hoa nang luong cua he. Nang luong tuong tac trao đoi đuoc cho boi cong thuc:

  
    
      
        
          E
          
            e
            x
          
        
        =
        −
        J
        
          
            
              
                S
                
                  1
                
              
              →
            
          
        
        ⋅
        
          
            
              
                S
                
                  2
                
              
              →
            
          
        
      
    
    {\displaystyle E_{ex}=-J{\vec {S_{1}}}\cdot {\vec {S_{2}}}}
  

voi S1, S2 la cac spin, J la tich phan trao đoi, cho boi:

  
    
      
        J
        =
        2
        ∫
        
          Ψ
          
            1
          
          
            ∗
          
        
        (
        
          r
          
            1
          
        
        )
        
          Ψ
          
            2
          
          
            ∗
          
        
        (
        
          r
          
            2
          
        
        )
        
          V
          
            I
          
        
        (
        
          r
          
            1
          
        
        ,
        
          r
          
            2
          
        
        )
        
          Ψ
          
            2
          
        
        (
        
          r
          
            1
          
        
        )
        
          Ψ
          
            1
          
        
        (
        
          r
          
            2
          
        
        )
        
        d
        
          r
          
            1
          
        
        
        d
        
          r
          
            2
          
        
        .
      
    
    {\displaystyle J=2\int \Psi _{1}^{*}(r_{1})\Psi _{2}^{*}(r_{2})V_{I}(r_{1},r_{2})\Psi _{2}(r_{1})\Psi _{1}(r_{2})\,dr_{1}\,dr_{2}.}
  

J mang gia tri duong khi cac spin song song nhau (tuong tac trao đoi sat tu) va am khi cac spin phan song song (tuong tac phan sat tu). 
  
    
      
        Ψ
      
    
    {\displaystyle \Psi }
  
 la ham song cua cac đien tu.
Đomen tu: Nho co tuong tac trao đoi, cac momen tu cua chat sat tu sap xep hoan toan song song voi nhau, nhung khong phai trong toan bo vat the ma trong tung vung, goi la cac mien tu hoa, hay cac đomen tu. Trong moi đomen, cac momen tu song song voi nhau tao nen tu đo tu phat cua chat sat tu, nhung trong toan vat the o trang thai khu tu thi momen tu cua cac đomen se sap xep hon loan nen tong tu đo trong toan khoi van bang 0. Khi co tu truong ngoai, do cac momen tu co xu huong bi quay theo tu truong nen se dan đen su thay đoi ve cau truc đomen nhu su dich chuyen vach đomen, su thay đoi kich thuoc đomen, su đinh huong momen tu... tao nen qua trinh tu hoa phuc tap cua chat sat tu. Cac đomen tu co the quan sat bang nhieu cach khac nhau vi du nhu bang kinh hien vi đien tu truyen qua Lorentz o cac che đo khac nhau (nhu Fresnel, Foucault..) hay phuong phap nhu tuong (nay it dung vi qua phuc tap va đo chinh xac khong cao), hay phuong phap đo quang - tu...


Cac loai vat lieu sat tu Co nhieu cach khac nhau đe phan chia cac vat lieu sat tu, nhung cach thong dung nhat van la phan chia theo kha nang tu hoa va khu tu cua vat lieu. Theo cach phan chia nay se co 2 nhom vat lieu sat tu chinh:

Vat lieu tu cung: La cac vat lieu sat tu kho tu hoa va kho khu tu thuong dung cho cac ung dung luu tru tu truong nhu nam cham vinh cuu, vat lieu ghi tu... Cac vat lieu tu cung đien hinh la Nd2Fe14B, Sm2Co5, FePt.. (xem bai Vat lieu tu cung)
Vat lieu tu mem: La cac vat lieu sat tu de tu hoa va de bi khu tu, thuong dung cho cac ung dung hoat đong trong tu truong ngoai nhu loi bien ap, nam cham đien, loi dan tu, cam bien tu truong,... Cac vat lieu tu mem đien hinh la sat silic (FeSi), hop kim permalloy NiFe... (xem bai Vat lieu tu mem)


Ung dung cua vat lieu sat tu Co the noi vat lieu sat tu đang đuoc nghien cuu va ung dung het suc rong rai trong khoa hoc, cong nghiep cung nhu trong đoi song, tu cac nam cham vinh cuu, đen cac loi bien the, hay cao hon la cac the tu, o đia cung may tinh, cac đau đoc o cung...
Mot hieu ung khac cua chat sat tu la hieu ung tu nhiet khong lo đang đuoc nghien cuu phat trien cac the he may lanh hoat đong bang tu truong thay the cho cac may lanh truyen thong voi uu điem khong o nhiem, tiet kiem nang luong va nho gon. Cac hieu ung tu đien tro cua cac chat sat tu cung đang đuoc khai thac đe ra đoi cac linh kien đien tu the he moi goi la spintronic, tuc la cac linh kien hoat đong bang cach đieu khien spin cua đien tu...


Xem them Vat lieu tu cung
Vat lieu tu mem
Phan sat tu
Thuan tu
Tu hoa du
Tu hoc


Tham khao ^  Buschow K.H.J, de Boer F.R. (2004). Physics of Magnetism and Magnetic Materials. Kluwer Academic / Plenum Publishers. ISBN 0-306-48408-0.
^  Derek Craik (1995). Magnetism: Principles and Applications. John Wiley & Sons. ISBN 0-471-92959-X.


Tham khao