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小木蟲論壇-學術科研互動平臺 » 材料區(qū) » 微米和納米 » 學術交流 » 磁珠，你還有多少秘密-轉自知乎
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[交流]
磁珠，你還有多少秘密-轉自知乎
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磁珠：即具有磁性的顆粒，尺寸從納米到微米級分布，通常是指在商業(yè)應用中對磁性顆粒的稱呼。磁性顆粒主要是由磁鐵礦（Magnetite ，Fe3O4）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)性的磁化現象。過渡族金屬（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：飽和磁場強度 Hc：矯頑力 Br：剩余磁感應強度 Bs：飽和磁感應強度 磁滯回線表示磁場強度周期性變化時，強磁性物質磁滯現象的閉合磁化曲線。它表明了強磁性物質反復磁化過程中磁化強度M或磁感應強度B與磁場強度H之間的關系。磁滯回線是鐵磁性物質和亞鐵磁性物質的一個重要的特征，順磁性和抗磁性物質則不具有這一現象。 順磁性：是指材料對磁場響應很弱的磁性。如用磁化率 k=M/H 來表示（M和H分別為磁化強度和磁場強度），順磁體的磁化率較小，一般為10-5，宏觀無磁性，在外磁場作用下，磁矩可以規(guī)則取向，物質顯示極弱的磁性，且M與外磁場H嚴格成正比關系。 如圖3 超順磁性：是指顆粒小于臨界尺寸時具有單疇結構的鐵磁物質，在溫度低于居里溫度且高于轉變溫度（Block Temperature）時，表現為順磁性特點，但在外磁場作用下其順磁性磁化率遠高于一般順磁材料的磁化率，稱為超順磁性。換句話說，超順磁性顆粒其磁化曲線沒有磁滯現象，磁滯回線通常是“S”形，且磁滯回線閉合的面積趨于零。在無磁場存在時，納米顆粒不具有磁性；當有外磁場存在時，其具有磁性。 如圖4 通常來說，當納米顆粒的尺寸小于20nm時，其在室溫下顯示超順磁性。 抗磁性：所有物質都具有反磁性。在外磁場作用下，電子的軌道運動產生附加轉動(Larmor進動)，動量矩發(fā)生變化，產生與外磁場相反的感生磁矩，表現出反磁性。但在含有不成對電子的物質中被順磁磁化率（比反磁性大1～3個數量級）掩蓋。 如圖5 亞鐵磁性：是在無外加磁場的情況下，磁疇內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動的影響后，處于部分抵消的有序排列狀態(tài)，以致還有一個合磁矩的現象。常見的亞鐵磁性物質有磁鐵礦（Fe3O4）、鐵氧體（ferrite）等等。亞鐵磁性物質的凈磁矩不等于0，磁化強度不等于零，具有較微弱的鐵磁性。 由于超順磁性顆粒獨特的磁學性質，因此在生物醫(yī)學應用領域具有廣泛的應用，例如：磁共振成像，磁分離，核酸提取，細胞分離，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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