借助材料合成技术的进步，研究了一系列3d族磁性元素及其化合物组成的纳米材料的磁性质，其中重点研究了准一维体系的磁性质。利用模拟，实验和理论分析等手段，研究了磁各向异性，包括形状各向异性和磁晶各向异性，在决定磁性材料性质尤其是磁翻转行为中起的重要作用，分析了磁各向异性对矫顽力(coercivity)，阻塞温度(blocking temperature)等物理性质的影响，考察了材料的相干长度(coherence length)在决定材料磁翻转模式的作用。同时伴随着研究体系尺寸的减小，也研究了这些材料中出现的表面自旋玻璃态和有限尺寸效应，分析了表面自旋玻璃态对低温饱和磁化强度以及矫顽力的贡献，讨论了有限尺寸效应对磁相变温度和阻塞温度的影响。　　 首先，通过Monte Carlo方法从微观上模拟了严格一维钴单原子链的磁翻转行为，研究磁晶各向异性对微观一维体系磁性质的作用。研究发现这一微观体系会表现出所有准一维铁磁性材料的特性，它们都有由磁各向异性引起的磁滞回线和阻塞温度。但是在这种严格一维体系的观察到的磁滞回线又与准一维铁磁性材料中的磁滞回线有本质的不同，它是由于低维系统增强的磁晶各向异性引起体系达到平衡的时间长于实验测量时间而出现的不可逆行为，是一种非平衡态现象，而不是真正的铁磁性。　　 在准一维体系中，测量了晶格结构为六角密堆(hcp)的钴(Co)空心球链和晶格结构为面心立方(fcc)的镍(Ni)实心球链的磁翻转行为，研究了形状各向异性对准一维体系磁翻转的影响。通过分析钴空心球链的翻转行为，给出了钴的相干长度Lcoh～16.4nm，这和文献中理论计算的15nm是一致的；对于镍实心球链，首次系统地研究了尺寸从18nm到220nm的镍纳米球链的磁性，研究了包括镍纳米球链的磁翻转行为，表面磁化态，有限尺寸效应等行为。系统的研究发现在镍纳米球链的翻转过程中起决定作用的是由于样品的形貌引起的形状各向异性。同时发现样品的磁翻转模式还依赖于样品的尺寸，当镍纳米球的直径和镍的一致翻转长度，约25 nm，接近时，球链采取折扇形(fanning)翻转模式。这时单个镍纳米球的磁矩是一致翻转。而当镍纳米球的直径为50 nm或者50 nm以上时，球链的翻转模式变为非一致翻转模式。　　 进一步的研究中，考虑了在准一维软磁材料中起主要作用的形状各向异性随温度变化时，由各向异性引起的能量势垒和热激活作用对磁翻转行为的影响。从而在理论上推广了作为磁翻转基础的Neel—Brown模型，考虑了原模型没有考虑的高阶效应。通过分析发现，推广了的结论，包括对矫顽力Hc和阻塞温度TB的描述，都更符合实验观察的结果。当各向异性在所研究的温度范围内不随温度变化时，推广的模型回归到Neel—Brown模型。　　 在准一维体系的研究中，讨论了随着材料几何尺寸的降低，有限尺寸效应对磁有序相变温度和阻塞温度的影响。为了研究有限尺寸效应，在尺寸受限制的反铁磁体系里，通过实验研究了Co3O4纳米颗粒的有限尺寸效应。观察到Co3O4纳米颗粒的反铁磁相变点随着样品的尺寸减小而降低，并且通过有限尺寸效应理论对实验结果分析，给出了Co3O4的关联长度ζ0=2.8±0.3 nm。　　 综上所述，通过模拟，实验和理论分析的手段研究了一维和准一维体系的磁行为，对一维和准一维体系的磁翻转给出了更深刻的理解。除了准一维体系外，我们还从实验上研究了一些3d族磁性元素及其化合物组成的纳米材料，研究了不同成分，形貌，尺寸和晶相对磁性的影响，我们的研究对这些材料的合成给出了正面的反馈，这些反馈信息给材料合成方面指出了不断改进的方向，促进了材料合成的发展。