退磁对单畴颗粒及其集合体磁化率的影响
介观与纳米尺度物理
2026-03-02 v3 应用物理
摘要
根据经典磁学定律，软磁物体的形状限制了有效磁化率。例如，球形软磁体无法表现出大于3的有效磁化率。尽管这对于宏观的多畴磁性材料是正确的，但我们解释了为什么处于单畴状态的磁性纳米颗粒不受此限制。对于单畴颗粒，沿主轴的退磁因子之间的差异是相关的，并且可以影响磁化率，但不会像多畴颗粒那样将磁化率限制在一个上限值。我们在不同直径（9至150纳米）和不同体积分数（0.1至47体积百分比）的球形纳米颗粒上实验验证了这一结果。与我们的预测一致，我们测量到的单畴颗粒磁化率远大于3，实际上高达250以上。此外，与现有的颗粒集合体模型相反，我们发现由非磁性基体中无相互作用的单畴颗粒组成的材料的磁化率与颗粒的体积分数成线性关系。这意味着基于纳米颗粒的复合材料可以实现高磁化率（>100），这对于设计在兆赫兹至吉赫兹频率下工作且功率损耗可忽略不计的软磁材料具有重要意义。
引用
@article{arxiv.2502.03394,
title = {The effect of demagnetization on the susceptibility of single-domain particles and assemblies},
author = {Mathias Zambach and Miriam Varón and Mads R. Almind and Matti Knaapila and Ziwei Ouyang and Marco Beleggia and Cathrine Frandsen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.03394},
year = {2026}
}
备注
Supplementary Material included as Pdf. ArXiv admin note: text overlap with arXiv:2308.13407