磁性纳米颗粒二元组装体中个体与偶极集体性质的共存

基于磁性纳米颗粒聚集体的应用日益广泛，从热疗到磁记录均有涉及。然而，尽管某些用途需要集体行为，而其他用途需要更类个体的响应，导致这两种行为的条件仍知之甚少。在此，我们使用具有不同低/高各向异性氧化物磁性纳米颗粒比例的纳米尺度均匀二元随机致密混合物，作为探索从个体到集体行为交叉的有价值工具。我们在两个二元致密系列中研究了两种不同的各向异性情形：M1，由不同尺寸（9.0 nm / 11.5 nm）的磁赤铁矿（$\gamma$-Fe$_2$O$_3$）纳米颗粒组成，其各向异性能量仅相差约2倍；M2，混合等尺寸的纯磁赤铁矿（低各向异性）与Co掺杂磁赤铁矿（高各向异性）纳米颗粒，各向异性能量差异很大（比值 > 8）。有趣的是，M1系列表现出强耦合偶极系统的典型集体行为，而M2系列呈现出更复杂的情形，其中不同的磁性质分别类似“类个体”或“集体”，关键地强调集体特征必须归属于特定性质而非整个系统。两个系列间的显著差异，为决定致密磁性纳米颗粒组装体行为的偶极相互作用、局域各向异性与样品非均匀性之间的微妙相互作用提供了新见解（由模拟系统证实）。