磁性纳米颗粒小簇中的非均匀滞回

利用第一性原理计算和动力学蒙特卡洛模拟，我们研究了由k个磁性纳米颗粒（MNPs）或k聚体组成的微小簇中的局域与平均滞回，并分析了作用于组成纳米颗粒的局域偶极场随外磁场的变化。发现偶极相互作用促进此类簇中的链状排列。不论簇尺寸如何，局域滞回响应都强烈依赖于作用于纳米颗粒的相应偶极场。在小k聚体中，局域滞回随纳米颗粒位置存在广泛变化。另一方面，对于较大的k聚体，除边界处的MNPs外，局域滞回更为均匀。在超顺磁纳米颗粒和弱偶极相互作用情况下，局域滞回环面积Ai最小且对k聚体尺寸依赖较弱。而对于铁磁对应情况，即使对于弱相互作用的MNPs，Ai也相当大。发现Ai的值与作用于纳米颗粒的偶极场成正比。偶极相互作用和k聚体尺寸也增强了矫顽力和剩磁。Ai总是随簇尺寸和偶极相互作用强度增加而增大。类似地，平均滞回环面积A也强烈依赖于k聚体尺寸、颗粒尺寸和偶极相互作用强度。A和Ai总是随k聚体尺寸和偶极相互作用强度增加而增大。有趣的是，对于k≥20且存在可观偶极相互作用时，无论颗粒尺寸如何，A均达到饱和。我们相信本工作有助于理解偶极相互作用在MNPs滞回与组织结构及其在药物递送和温热疗法应用中的复杂作用。