超常磁性
通常、強磁性体やフェリ磁性体はキュリー温度で常磁性体に転移するが、超常磁性ではキュリー温度よりも低い温度で現れる。
超常磁性は単一の磁区を持ったナノ微粒子で起こる現象である。物質によって決まる、3-50nm以下の直径を持つ時にのみこの現象は見られる。この条件の下では、ナノ微粒子の磁化は個々の原子の磁気モーメントを足し合わせた巨大な磁気モーメントと考えることができる。この取り扱いは超常磁性体の分野では巨視的スピン近似と呼ばれている。
この状態においては、ナノ微粒子の磁化(巨視的磁化)が反転しその方向を変える確率が有限に存在する。2つの反転が起こる間隔の平均時間はネール緩和時間 τ N {\displaystyle \tau _{N}} と呼ばれ、次のネール-アレニウスの方程式で与えられる。
τ N = τ 0 exp  ( K V / ( k B T ) ) {\displaystyle \tau _{N}=\tau _{0}~\exp(KV/(k_{B}T))} ,
ここで
τ N {\displaystyle \tau _{N}} は上に説明したネール緩和時間
τ 0 {\displaystyle \tau _{0}} は試行時間(attempt time)あるいは試行周期(attempt period)と呼ばれる物質によって違う時間の長さ(典型的には10–10秒程度の大きさである。)
Kはナノ微粒子の異方性、Vは体積(KVは初めの容易化軸からもう片方の容易化軸へ移る時に必要なエネルギー障壁と考えることができる)
Tは温度
である。
このネール緩和時間はナノ秒から年やそれよりも長いものにいたるまでのどの時間スケールも取りうる。