旋转磁场中超顺磁性纳米颗粒链的组装与无序耗散

我们研究了旋转磁场中超顺磁性氧化铁纳米颗粒（SPIONs）链的形成，结合了两种已被充分研究的成链系统：旋转磁场中较大微米级珠粒，以及静态场中的 SPIONs。这一简单组合引人关注，因其特征在于远离平衡态且在有限温度下的自组装，而上述两种被充分研究的系统分别构成其零温度与近平衡极限。适用于任一极限的理论在定性上预测了链长分布，不同之处在于我们实验中的链更短，我们将其归因于热涨落与流体剪切力同时作用、协同断裂链。我们最引人注目的结果是 SPION 链中的无序在数十分钟的时间尺度上逐渐耗散，约比特征成链时间慢两个数量级。无序耗散可通过增加颗粒浓度与溶液离子强度来加速，二者均提高成链速度。这强烈表明链有序随时间的改善并非源于热涨落，而是源于自组装过程所赋予的能量，该过程持续导致链生长与断裂，即便在已达稳态分布时亦然。更一般地，我们的结果表明远离平衡的自组装有时可形成比近平衡条件下有序性更好的组装体。