Modelle für nanomagnetische Partikel
Ferromagnetische Nanopartikel sind winzige eisenhaltige Moleküle, die über ein externes Magnetfeld magnetisiert werden und ihren Magnetismus wieder verlieren, wenn das Feld entfernt wird. Unter bestimmten Temperaturen ist dieser Magnetismus auch umkehrbar, was das Phänomen interessant für Anwendungen macht, die einen Polaritätswechsel erfordern (z.B. magnetische Datenspeicherung), aber auch für die magnetisch induzierte Wärmeerzeugung. Bei ferromagnetischen Nanopartikeln wird durch zyklische Magnetisierungsumkehr ein DMH-Loop induziert (DMH: dynamische magnetische Hysterese). Dabei behalten die Partikel zum Teil ihre Magnetisierung bei, wenn das Magnetfeld abgeschaltet wird. Da solche Systeme aber stimulusabhängig sind, ist ihr Verhalten nicht vorhersagbar, was die theoretische Modellierung erschwert. Für das EU-finanzierte Projekt DMH (Nonlinear dynamic hysteresis of nanomagnetic particles with application to data storage and medical hyperthermia) modellierten Wissenschaftler nun das Verhalten magnetischer Nanopartikel in starken magnetischen Wechselfeldern und verglichen die Modelle anschließend mit experimentellen Beobachtungen. Die Forscher entwickelten zuerst Modelle für das DMH-Verhalten einzelner Nanopartikel und erweiterten ihre Berechnungen dann auf eine Gruppe von Nanopartikeln in magnetischen Wechselfeldern. Außerdem beobachteten sie, wie sich Gruppen magnetischer Teilchen in festen oder flüssigen Suspensionen zeitabhängig verändern. Mit diesen Modellen können magnetische Nanosysteme in verschiedenen Medien oder Umgebungen beschrieben werden, etwa in Magnetdatenspeicherplatten oder medizintechnischen Flüssigkeiten. Großes Potenzial haben Nanomagnetpartikel in der Medizin und vor allem in der Krebstherapie, da mit ihnen nach magnetischem Prinzip Wärme erzeugt werden kann. Dabei werden eisenhaltige Nanopartikel in den Tumor injiziert und nehmen die Energie des magnetischen Wechselfeldes auf, sodass die Krebszellen durch die entstehende Wärme abgetötet werden. DMH-Modelle des magnetischen Verhaltens von Nanopartikeln in verschiedenen Medien werden sowohl für die Biomedizin als auch Datenspeichertechnik von enormer Bedeutung sein.
Schlüsselbegriffe
magnetische Nanopartikel, magnetische Felder, Datenspeicherung, Krebs, ferromagnetisch, dynamische magnetische Hysterese
