致密纳米颗粒系统中从个体磁性到集体磁性的交叉：局部各向异性与偶极相互作用

致密的磁性纳米颗粒系统可能表现出偶极集体行为。然而，两个基本问题仍未解决：i) 转变温度是否受颗粒各向异性的影响，还是本质上由颗粒间偶极相互作用的强度决定；ii) 从个体行为交叉到集体行为所需的偶极 - 偶极相互作用能 ($E_\text{dd}$) 与纳米颗粒各向异性能 ($K_{\text{ef}}V$，各向异性 $\times$ 体积) 的最小比值是多少。本研究考察了一系列具有相似强度偶极相互作用但各向异性差异很大的颗粒组装体。通过调节磁赤铁矿纳米颗粒中不同程度的钴掺杂来调整 $K_\text{ef}$，导致其变化近一个数量级。所有裸露的颗粒压实体均表现出集体行为，除了由最高各向异性颗粒制成的那一个，其呈现出“边缘”特征。因此，推导出抑制集体行为的阈值为 $K_{\text{ef}} V/E_{\text{dd}} \approx 130$，这与蒙特卡洛模拟结果吻合良好。这转化为易获取参数 $T_\text{MAX}$(相互作用)/$T_\text{MAX}$(非相互作用)（相互作用与稀释颗粒系统的零场冷却磁化曲线峰值温度之比）的交叉值约为 1.7，该值已通过文献成功验证，可用于预测任何包含相对均匀颗粒的给定相互作用颗粒组装体的类个体/集体行为。