关于磁性纳米颗粒您都了解吗？

　　磁性纳米颗粒在小于一定大小时，会失去其稳定的磁序(变成超级顺磁性)；在这一大小，每个颗粒将磁矩保持在一定方向的各向异性磁能变得与热能相仿。信息存储行业正在努力寻找绕过这一“超级顺磁极限”的方法。新发现的效应涉及以铁磁性和反铁磁性材料之间磁交换耦合的形式诱导产生一个外部的各向异性源。在试验系统中，直径为4纳米的铁磁性钴纳米颗粒，当植入一个顺磁性基质中时在10 K失去其磁矩，但在一个反铁磁性基质中是在290 K失去其磁矩。该方法应当适用于任何类型的纳米颗粒体系，包括软材料、硬材料、氧化物和金属，所以应能够帮助人们在各种不同材料中克服超级顺磁极限。
 

　　磁性纳米颗粒具有的磁性使其易于进行富集和分离，或进行定向移动定位。磁效应由具有质量和电荷的颗粒运动形成。这些颗粒包括电子、质子、带正电和负电的离子等。带电颗粒旋转产生磁偶极，即磁子。磁畴指一个体积的铁磁材料中所有磁子在交换力的作用下以同一方向排列。这个概念将铁磁与顺磁区别开来。
 

　　铁磁性材料有自发磁化强度，在无外加磁场时，也具有磁性。铁磁材料的磁畴结构决定磁性行为对尺寸大小的依赖性。当铁磁材料的体积低于某个临界值时，即成为单磁畴。这个临界值与材料的本征属性有关，一般在几十纳米左右。极小颗粒的磁性来源于基于铁磁材料磁畴结构的尺寸效应。这个结论的假设是铁磁颗粒在具有较低自由能的状态对小于某个临界值的颗粒有均匀的磁性，而对较大颗粒的磁性不均匀。前者较小颗粒称为单磁畴颗粒，后者较大的颗粒称为多磁畴颗粒。
 

　　当单磁畴颗粒的直径比临界值更进一步降低，矫顽力变成零，这样的颗粒即成为超顺磁。超顺磁由热效应造成。超顺磁纳米粒子在外加磁场作用下具有磁性，而在外加磁场移除后不具有磁性。在生物体内，超顺磁颗粒只在有外加磁场时具有磁性，这使得它们在生物体内环境中具有优点。铁、钴、镍等晶体材料都有铁磁性，但由于氧化铁磁铁(Fe3O4)是地球上天然矿物中较具磁性的，且生物安全性高(钴和镍等材料具有生物毒性)，因而在多种生物医学应用中，超顺磁形式的氧化铁磁性纳米粒子较常见。
 

　　铁磁流体(磁流体)是在外加磁场作用下变得具有很强磁性的液体，它是既具有磁性又具有流动性的新型功能材料。铁磁流体是由纳米级的铁磁或亚铁磁构成的胶体溶液，颗粒悬浮于载体溶液中，载体溶液通常为有机溶剂或水。纳米颗粒被表面活性剂包裹以防止聚合成团。铁磁流体通常在无外加磁场时不保持磁性，因而被归类为超顺磁。铁磁流体中的纳米粒子在正常条件下由于热运动不发生沉降。