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(shí)，會(huì)失去其穩(wěn)定的磁序(變成超級(jí)順磁性)；在這一大小，每個(gè)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(chǔ)行業(yè)正在努力尋找繞過這一“超級(jí)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(gè)外部的各向異性源。在試驗(yàn)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(gè)順磁性基質(zhì)中時(shí)在10 K失去其磁矩，但在一個(gè)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?cè)诟鞣N不同材料中克服超級(jí)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(dòng)定位。磁效應(yīng)由具有質(zhì)量和電荷的顆粒運(yùn)動(dòng)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(gè)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(gè)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(qiáng)度，在無外加磁場(chǎng)時(shí)，也具有磁性。鐵磁材料的磁疇結(jié)構(gòu)決定磁性行為對(duì)尺寸大小的依賴性。當(dāng)鐵磁材料的體積低于某個(gè)臨界值時(shí)，即成為單磁疇。這個(gè)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(gè)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(duì)小于某個(gè)臨界值的顆粒有均勻的磁性，而對(duì)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(chǎng)作用下具有磁性，而在外加磁場(chǎng)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(chǎng)時(shí)具有磁性，這使得它們?cè)谏矬w內(nèi)環(huán)境中具有優(yōu)點(diǎn)。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(chǎng)作用下變得具有很強(qiáng)磁性的液體，它是既具有磁性又具有流動(dòng)性的新型功能材料。鐵磁流體是由納米級(jí)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(jī)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(chǎng)時(shí)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(yùn)動(dòng)不發(fā)生沉降。