磁性纳米粒子布朗运动的模拟

磁性纳米粒子在许多医学应用中非常有用，因为它们在细胞水平上与生物学发生相互作用，从而允许对微环境进行探测。对磁性粒子动力学的深入理解可能会推动直接在磁性粒子成像（MPI）中的成像进展，或通过增强 MRI 对比度来实现，并且对于磁性布朗运动光谱（MSB）等纳米粒子传感也是必不可少的。此外，热疗等治疗技术需要有关粒子动力学的信息，以便在临床上有效、安全且可靠地使用。为此，我们从 Langevin 方程方法出发，开发并验证了旋转布朗纳米粒子的随机动力学模型。在无外场情况下，趋向平衡的弛豫时间与 Einstein 的布朗运动模型相吻合。在静磁场中，平衡磁化强度与 Langevin 函数一致。对于高频或低幅驱动场，重现了线性化 Debye 近似的特征行为。在发生磁饱和的更高场强区域，磁化强度及其谐波与有效场模型吻合良好。在另一层面上，该模型已与实验结果进行了基准测试，成功证明磁化强度的谐波携带了足够的信息，可用于推断粘度和温度等环境参数。