關(guān)于磁性納米顆粒您都了解嗎？

　　磁性納米顆粒在小于一定大小時，會失去其穩(wěn)定的磁序(變成超級順磁性)；在這一大小，每個顆粒將磁矩保持在一定方向的各向異性磁能變得與熱能相仿。信息存儲行業(yè)正在努力尋找繞過這一“超級順磁極限”的方法。新發(fā)現(xiàn)的效應(yīng)涉及以鐵磁性和反鐵磁性材料之間磁交換耦合的形式誘導(dǎo)產(chǎn)生一個外部的各向異性源。在試驗系統(tǒng)中，直徑為4納米的鐵磁性鈷納米顆粒，當(dāng)植入一個順磁性基質(zhì)中時在10 K失去其磁矩，但在一個反鐵磁性基質(zhì)中是在290 K失去其磁矩。該方法應(yīng)當(dāng)適用于任何類型的納米顆粒體系，包括軟材料、硬材料、氧化物和金屬，所以應(yīng)能夠幫助人們在各種不同材料中克服超級順磁極限。
 

　　磁性納米顆粒具有的磁性使其易于進(jìn)行富集和分離，或進(jìn)行定向移動定位。磁效應(yīng)由具有質(zhì)量和電荷的顆粒運動形成。這些顆粒包括電子、質(zhì)子、帶正電和負(fù)電的離子等。帶電顆粒旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生磁偶極，即磁子。磁疇指一個體積的鐵磁材料中所有磁子在交換力的作用下以同一方向排列。這個概念將鐵磁與順磁區(qū)別開來。
 

　　鐵磁性材料有自發(fā)磁化強度，在無外加磁場時，也具有磁性。鐵磁材料的磁疇結(jié)構(gòu)決定磁性行為對尺寸大小的依賴性。當(dāng)鐵磁材料的體積低于某個臨界值時，即成為單磁疇。這個臨界值與材料的本征屬性有關(guān)，一般在幾十納米左右。極小顆粒的磁性來源于基于鐵磁材料磁疇結(jié)構(gòu)的尺寸效應(yīng)。這個結(jié)論的假設(shè)是鐵磁顆粒在具有較低自由能的狀態(tài)對小于某個臨界值的顆粒有均勻的磁性，而對較大顆粒的磁性不均勻。前者較小顆粒稱為單磁疇顆粒，后者較大的顆粒稱為多磁疇顆粒。
 

　　當(dāng)單磁疇顆粒的直徑比臨界值更進(jìn)一步降低，矯頑力變成零，這樣的顆粒即成為超順磁。超順磁由熱效應(yīng)造成。超順磁納米粒子在外加磁場作用下具有磁性，而在外加磁場移除后不具有磁性。在生物體內(nèi)，超順磁顆粒只在有外加磁場時具有磁性，這使得它們在生物體內(nèi)環(huán)境中具有優(yōu)點。鐵、鈷、鎳等晶體材料都有鐵磁性，但由于氧化鐵磁鐵(Fe3O4)是地球上天然礦物中較具磁性的，且生物安全性高(鈷和鎳等材料具有生物毒性)，因而在多種生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，超順磁形式的氧化鐵磁性納米粒子較常見。
 

　　鐵磁流體(磁流體)是在外加磁場作用下變得具有很強磁性的液體，它是既具有磁性又具有流動性的新型功能材料。鐵磁流體是由納米級的鐵磁或亞鐵磁構(gòu)成的膠體溶液，顆粒懸浮于載體溶液中，載體溶液通常為有機溶劑或水。納米顆粒被表面活性劑包裹以防止聚合成團(tuán)。鐵磁流體通常在無外加磁場時不保持磁性，因而被歸類為超順磁。鐵磁流體中的納米粒子在正常條件下由于熱運動不發(fā)生沉降。