磁纳米颗粒磁静力效应的多尺度建模及其在热疗中的应用

我们将一种基于重整化群的粗粒化方法扩展到微磁模拟中，以包含适当标度的磁静力相互作用。我们将该方法应用于动态磁滞回线的模拟，模拟在临床试验相关扫频速率下及 310 K 下对曾用于磁热疗临床前研究的氧化铁纳米颗粒（NPs）进行。该粗粒化方法，连同涉及扫频速率和 Gilbert 阻尼参数的时间标度，使我们能以合理的模拟时间覆盖从晶胞到直径约 50 nm 的 NPs 的长度尺度。对于 NPs 及其组成的纳米棒，我们报道了有效的单轴各向异性强度和饱和磁化强度，由于温度、棒间交换、磁静力相互作用以及纳米棒复合材料内取向有序度的联合非平凡效应，它们不同于其所由之块体材料磁铁矿和磁赤铁矿的相应值。这些有效参数允许将 NPs 视为单个宏自旋，并且我们在计算两个对齐 NPs 回线的测试案例中发现，对于超过 1.5 倍 NP 直径的距离，使用偶极近似已足够。我们还提出了一项关于积分时间步长与微磁晶胞尺寸关系的研究，发现最优时间步长尺寸随晶胞体积近似线性标度。