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磁珠，你還有多少秘密-轉(zhuǎn)自知乎
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磁珠：即具有磁性的顆粒，尺寸從納米到微米級(jí)分布，通常是指在商業(yè)應(yīng)用中對(duì)磁性顆粒的稱呼。磁性顆粒主要是由磁鐵礦（Magnetite ，F(xiàn)e3O4）或磁赤鐵礦（maghemite，γ-Fe2O3）組成。提到磁性，很多人往往腦海里的概念是磁鐵能夠吸住鐵釘，這里詳細(xì)介紹一下磁性的種類以及區(qū)別。 圖1：磁鐵 鐵磁性：指的是一種材料的磁性狀態(tài)，具有自發(fā)性的磁化現(xiàn)象。過(guò)渡族金屬（如鐵）及它們的合金和化合物所具有的磁性叫做鐵磁性。日常生活中用到的磁吸盤，磁鐵等都是具有鐵磁性的材料。 如圖2 Hm：飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度 Hc：矯頑力 Br：剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度 Bs：飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁滯回線表示磁場(chǎng)強(qiáng)度周期性變化時(shí)，強(qiáng)磁性物質(zhì)磁滯現(xiàn)象的閉合磁化曲線。它表明了強(qiáng)磁性物質(zhì)反復(fù)磁化過(guò)程中磁化強(qiáng)度M或磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場(chǎng)強(qiáng)度H之間的關(guān)系。磁滯回線是鐵磁性物質(zhì)和亞鐵磁性物質(zhì)的一個(gè)重要的特征，順磁性和抗磁性物質(zhì)則不具有這一現(xiàn)象。 順磁性：是指材料對(duì)磁場(chǎng)響應(yīng)很弱的磁性。如用磁化率 k=M/H 來(lái)表示（M和H分別為磁化強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度），順磁體的磁化率較小，一般為10-5，宏觀無(wú)磁性，在外磁場(chǎng)作用下，磁矩可以規(guī)則取向，物質(zhì)顯示極弱的磁性，且M與外磁場(chǎng)H嚴(yán)格成正比關(guān)系。 如圖3 超順磁性：是指顆粒小于臨界尺寸時(shí)具有單疇結(jié)構(gòu)的鐵磁物質(zhì)，在溫度低于居里溫度且高于轉(zhuǎn)變溫度（Block Temperature）時(shí)，表現(xiàn)為順磁性特點(diǎn)，但在外磁場(chǎng)作用下其順磁性磁化率遠(yuǎn)高于一般順磁材料的磁化率，稱為超順磁性。換句話說(shuō)，超順磁性顆粒其磁化曲線沒(méi)有磁滯現(xiàn)象，磁滯回線通常是“S”形，且磁滯回線閉合的面積趨于零。在無(wú)磁場(chǎng)存在時(shí)，納米顆粒不具有磁性；當(dāng)有外磁場(chǎng)存在時(shí)，其具有磁性。 如圖4 通常來(lái)說(shuō)，當(dāng)納米顆粒的尺寸小于20nm時(shí)，其在室溫下顯示超順磁性。 抗磁性：所有物質(zhì)都具有反磁性。在外磁場(chǎng)作用下，電子的軌道運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生附加轉(zhuǎn)動(dòng)(Larmor進(jìn)動(dòng))，動(dòng)量矩發(fā)生變化，產(chǎn)生與外磁場(chǎng)相反的感生磁矩，表現(xiàn)出反磁性。但在含有不成對(duì)電子的物質(zhì)中被順磁磁化率（比反磁性大1～3個(gè)數(shù)量級(jí)）掩蓋。 如圖5 亞鐵磁性：是在無(wú)外加磁場(chǎng)的情況下，磁疇內(nèi)由于相鄰原子間電子的交換作用或其他相互作用。使它們的磁矩在克服熱運(yùn)動(dòng)的影響后，處于部分抵消的有序排列狀態(tài)，以致還有一個(gè)合磁矩的現(xiàn)象。常見(jiàn)的亞鐵磁性物質(zhì)有磁鐵礦（Fe3O4）、鐵氧體（ferrite）等等。亞鐵磁性物質(zhì)的凈磁矩不等于0，磁化強(qiáng)度不等于零，具有較微弱的鐵磁性。 由于超順磁性顆粒獨(dú)特的磁學(xué)性質(zhì)，因此在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，例如：磁共振成像，磁分離，核酸提取，細(xì)胞分離，藥物遞送，磁熱療等。 如圖6 [1] Zhao S , Yu X , Qian Y , et al. Multifunctional magnetic iron oxide nanoparticles: an advanced platform for cancer theranostics[J]. Theranostics, 2020, 10(14): 6278 -6309. 1.png 2.jpg 3.png 4.jpg 5.png 6.jpg |
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