基于Brownian Relaxation支配的磁性纳米颗粒高精度温度估计——受AC/DC磁场共同作用
介观与纳米尺度物理
2025-09-30 v1
摘要
Brownian 松弛是磁性纳米颗粒 (MNP) 在激励磁场下将磁能转化为热能的主要机制之一。准确表征以 Brownian 松弛为主导的 MNP 的磁化动力学对于实现高精度温度估计至关重要。然而，缺乏一种可直接应用的解析表达式一直是推进磁性纳米颗粒超热 (MNPH) 研究的主要障碍。本文采用扰动方法从 Fokker-Planck 方程推导解析表达式，表征 MNP 在AC/DC 磁场下的磁化行为。进行数值模拟以验证解析表达式的准确性，并探讨温度与磁化响应之间的相关性。随后构建了一个基于磁化谐波的温度分析模型。使用第一谐波和第二谐波比值以及第一谐波相位分别计算 MNP 的温度。实验结果表明，在 310 K 到 320 K 范围内，使用第一谐波和第二谐波幅值比的温度估计误差小于 0.0151 K，使用第一谐波相位的误差小于 0.0218 K。推导的解析表达式预计将提高 MNP 基于温度测量的准确性，并促进其在 MNPH 和 MNP 成像中的更广泛应用。
关键词
引用
@article{arxiv.2509.24301,
title = {High-Precision Temperature Estimation Based on Magnetic Nanoparticles Dominated by Brownian Relaxation under Combined AC and DC Magnetic Fields},
author = {Zhongzhou Du and Wenze Zhang and Yi Sun and Na Ye and Yong Gan and Pengchao Wang and Xinwei Zhang and Yuanhao Zhang and Shijie Han and Haochen Zhang and Haozhe Wang and Wenzhong Liu and Takashi Yoshida},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.24301},
year = {2025}
}