ACフィールドによって駆動されるスーパーパラマグネティック酸化鉄ナノ粒子懸濁液中の混合ブラウンアライメントとネール回転

非常に非線形の磁気挙動を持つ酸化鉄ナノ粒子は、磁気粒子のイメージングや磁気液温た性質などの生物医学的用途にとって魅力的です。このような粒子は、交互の磁場で興味深い磁気特性を示し、ここでは、凍結状態と溶けた状態の特定の粒子の磁化ダイナミクス間の違いを示す実験を記録します。この効果は、小さな温度差（ΔT〜20°C）を超えており、ダイナミクスが粒子のブラウンアライメントと液体粒子懸濁液で発生するモーメントのネール回転の混合物であることを示しています。これらの現象は、対数正規分布を仮定し、効果的な異方性軸の部分的なブラウンアライメントを仮定することにより、確率的微分方程式アプローチでモデル化できます。溶液中のダイナミクスを予測し、磁気粒子イメージングを含む新たな生物医学用途の行動を最適化するには、実験と非線形シミュレーションを通じて正確な粒子固有の特性評価が必要であることを強調します。

Superparamagnetic iron oxide nanoparticles with highly nonlinear magnetic behavior are attractive for biomedical applications like magnetic particle imaging and magnetic fluid hyperthermia. Such particles display interesting magnetic properties in alternating magnetic fields and here we document experiments that show differences between the magnetization dynamics of certain particles in frozen and melted states. This effect goes beyond the small temperature difference (ΔT ~ 20 °C) and we show the dynamics to be a mixture of Brownian alignment of the particles and Néel rotation of their moments occurring in liquid particle suspensions. These phenomena can be modeled in a stochastic differential equation approach by postulating log-normal distributions and partial Brownian alignment of an effective anisotropy axis. We emphasize that precise particle-specific characterization through experiments and nonlinear simulations is necessary to predict dynamics in solution and optimize their behavior for emerging biomedical applications including magnetic particle imaging.