Bestemmelse af det effektive magnetiske moment af multicore nanopartikler

Magnetiske nanopartikler, en klasse af nanopartikler, der kan manipuleres af magnetiske felter, har en bred vifte af tekniske og biomedicinske applikationer, herunder magnetisk hypertermi, målrettet medicinlevering, nye magnetiske lagringsmedier og nanorobotter. De fleste kommercielle nanopartikler har ikke en enkelt magnetisk kerne, men har en række små magnetiske krystaller kaldet krystallitter.

Det vigtige spørgsmål for forskere er, hvordan disse krystallitter opfører sig inde i en multicore nanopartikel, og hvordan de reagerer på et anvendt magnetfelt. Et papir i Journal of Applied Physics sammenligner de effektive magnetiske momenter af forskellige multicore nanopartikelsystemer og viser, at de er magnetfeltafhængige.

"Det effektive magnetiske moment af en sådan multicore nanopartikel afhænger af forskellige parametre, såsom størrelsen på magnetiske krystallitter, deres pakningstæthed, kernekonfiguration og den magnetiske interaktion mellem dem, sagde Frank Ludwig, en af ​​avisens forfattere.

Mange eksperimentelle fund indikerer, at ensemblet af krystallitter opfører sig som en enkelt magnetisk kerne med et effektivt magnetisk moment. Forskning har været rettet mod at bestemme, hvordan dette effektive magnetiske moment er relateret til antallet og størrelsen af ​​krystallitter inde i en multicore nanopartikel, fordi mange applikationer kræver et stort magnetisk moment, hvilken, f.eks., bestemmer styrken af ​​den magnetiske kraft, der er nødvendig for deres manipulation.

Papirets resultater er vigtige for forskere, der optimerer magnetiske nanopartikler til forskellige applikationer, herunder magnetisk hypertermi og målretning mod magnetisk lægemiddel, to nye grænser inden for kræftbehandling.

Ved magnetisk hypertermi, nanopartiklerne er placeret ved tumorcellerne. Et magnetfelt med en frekvens og amplitude, der vil opvarme nanopartiklerne til en temperatur på cirka 42-44 grader Celsius, påføres, som dræber tumorcellerne.

I magnetisk lægemiddelmålretning, kapslen med lægemidler og magnetiske partikler ledes til tumoren af ​​magnetiske feltgradienter. Når de ankommer til tumoren, stofferne frigives fra kapslen ved forskellige teknikker. Målrettet lægemiddelbehandling kan resultere i dramatisk reduktion af doser og bivirkninger i forhold til traditionel kemoterapi.

Tekniske anvendelser af nanopartikler spænder fra nye magnetiske lagringsmedier til nanorobotter. Lagermedier lavet af nanopartikler er meget mindre end eksisterende medier og kan lagre større mængder data. Nanorobotter er maskiner, der kan bygge og manipulere ting præcist på atomniveau og kan bruges i en lang række sammenhænge, ​​såsom miniscule sensorer, der overvåger blodkemi.

Ludwig sagde fortsat at få en bedre forståelse af det effektive magnetiske moment af multicore nanopartikler og, især, dens feltafhængighed er afgørende for både grundlæggende videnskab og applikationer.