磁性纳米粒子致密团簇的普适行为

对相互作用磁性纳米粒子致密团簇的准静态磁滞回线进行了详细的数值模拟。考虑了磁软和磁硬纳米粒子的团簇。团簇的特征在于平均粒子直径 $D$、团簇半径 $R_c$、粒子饱和磁化强度 $M_s$ 和单轴各向异性常数 $K$。团簇中的粒子数在 $N_p = 30 - 120$ 之间变化。粒子中心在团簇内随机分布，其易磁化轴随机取向。研究表明，稀少的相同随机磁性纳米粒子团簇集合可以由两个无量纲参数表征：1) 磁偶极相互作用的相对强度 $K/M_s^2$，以及团簇内的平均粒子浓度 ${\eta} = VN_p/V_c$。这里 $V$ 是纳米粒子体积，$V_c$ 分别是团簇体积。在强相互作用极限 $M_s*{\eta}/H_a >> 1$ 下（其中 $H_a = 2K/M_s$ 为各向异性场），构建了稀疏团簇集合的终极磁滞回线。在变量 $(M/M_s, H/M_s)$ 中，这些磁滞回线仅依赖于粒子体积分数 ${\eta}$。在弱相互作用极限 $M_s*{\eta}/H_a << 1$ 下，集合磁滞回线在变量 $(M/M_s, H/H_a)$ 中接近标准的 Stoner-Wohlfarth 磁滞回线。