Magnetische Eigenschaften der Form anisotroper Nanopartikel
Anwendungen zur Datenspeicherung erfordern einen aufrechterhaltenen Magnetisierungszustand. Die magnetische Bildgebung und die experimentelle Krebstherapie der magnetischen Hyperthermie funktionieren mittels elektromagnetisch induzierter Relaxation. Da das Verständnis der Magnetisierung und der Relaxation in Nanomaterialien ausschlaggebend für die Entwicklung innovativer Anwendungen ist, untersucht das EU-finanzierte Projekt JANUS DYNAMICS diese auf quantitative Weise. Als Form der anisotropen Nanopartikel wählten die Wissenschaftler die nach dem doppelgesichtigen römischen Gott Janus benannte neuartige Konfiguration der kolloidalen Janus-Partikel, die aus zwei Halbkugeln mit verschiedenen physikalischen oder chemischen Eigenschaften besteht. Die asymmetrische Beschaffenheit derartiger Partikel macht diese zu einem für die Untersuchung von Magnetisierungsrelaxationseffekten geeigneten Modellsystem. Effekte dieser Art sind vom Zusammenspiel zwischen magnetischer Anisotropie und Volumen abhängig, wobei jene Eigenschaften wiederum von der Nanopartikelzusammensetzung, der Form, Grenzflächeneffekten und den Wechselwirkungen zwischen den Partikeln beeinflusst werden. Die Forscher wandten fortgeschrittene zeitaufgelöste Röntgen- und Neutronenstreuungsverfahren an, um die statische Magnetisierung und die zeitabhängige Magnetisierungsrelaxation zu untersuchen. Das Team konzentrierte sich auf mehrere innovative Themen aus dem Bereich der magnetischen Materialien einschließlich Exchange Bias und Néel-Relaxation. Die Exchange Bias (unidirektionale Anisotropie) steht im Zusammenhang mit dem Riesenmagnetowiderstand. Sie hat entscheidende Bedeutung für magnetische Aufzeichnungen und ist für viele moderne Elektronikanwendungen einschließlich Computer und MP3-Player wichtig. Die Néel-Relaxation ist ein Phänomen des Superparamagnetismus, bei dem die Magnetisierung ferromagnetischer Nanopartikel unter dem Einfluss der Temperatur willkürlich die Richtung wechseln kann. Die Janus-Partikel erregen aufgrund ihres breitangelegten Potenzials auf mit ihren vielfältigen Formen und Komponenten verbundenen Anwendungen zunehmend Interesse. Die Charakterisierung des Magnetisierungs- und Relaxationsverhaltens dieser anisotropen Nanopartikel wird daher maßgeblich für die Entwicklung neuartiger technischen Anwendungen sein, bei denen diese angewandt werden sollen.
Schlüsselbegriffe
Magnetisierung, Relaxation, anisotrop, Janus-Partikel, magnetische Anisotropie, Exchange Bias, unidirektionale Anisotropie, Néel-Relaxation, Nanopartikel
