Электрон в атоме обладает орбитальным и спиновым магнитными моментами.

В классическом рассмотрении электрон можно представить себе как сферический заряд,

вращающийся вокруг некой оси.Таким образом, полный магнитный момент электрона

равен сумме орбитального и спинового  магнитных моментов. Полный магнитный момент

атома получается векторным суммированием магнитных моментов всех его электронов и ядра.

В первом приближении ядерным магнитным моментом можно пренебречь ввиду его малости.

Если на энергетическом уровне четное количество электронов, то полный магнитный

момент атома равен нулю, так как магнитные моменты попарно противоположны.

Таким образом, большинство атомов в твердых телах не имеют магнитного момента, но

существуют переходные элементы , такие как железо, марганец и кобальт, у которых

внутренние d орбитали заполнены лишь частично и, поэтому, атомы этих элементов

обладают магнитным моментом.

В наночастицах и кластерах магнитные моменты атомов взаимодействуют между собой и

это может привести к тому , что все магнитные моменты атомов могут выстроиться в одном

направлении по отношению к какой-либо оси симметрии кластера. Такая частица может

иметь магнитный момент, который может быть обнаружен и измерен с помощью

Штерна-Герлаха, в котором с помощью неоднородного магнитного поля частицы могут

быть разделены в соответствии с проекцией их магнитного момента. Зная  градиентт

напряженности магнитного поля можно определить магнитные моменты наночастиц.

Увеличение температуры приводит приводит к увеличению энергии клебаний атомов,

что вызывает некоторое разупорядочение магнитных моментов отдельных атомов и к

уменьшению магнитного момента всей наночастицы.

У ферромагнитных и ферримагнитных наночастиц появляется  явление , называемое

суперпарамагнетизмом. Если такие наночастицы малы , то они переходят в однодоменное

состояние, т.е. становятся равномерно намагниченными по всему объему наночастицы.

Магнитный момент таких наночастиц может менять направление под влиянием

температуры и при отсутствии внешнего магнитного поля средняя намагниченность

суперпарамагнитных наночастиц равна нулю. Но во внешнем магнитном

поле такие частицы ведут себя как парамагнетики даже при температуре ниже

точки Кюри или точки Нееля. Тем не менее, магнитная восприимчивость

суперпарамагнетиков намного больше, чем парамагнетиков.