Modele cząstek nanomagnetycznych
Nanocząstki ferromagnetyczne to małe zawierające żelazo molekuły, które po wystawieniu na zewnętrzne pole magnetyczne stają się namagnesowane, lecz tracą swój magnetyzm, gdy usunąć to pole. Ponadto ich magnetyzm może zostać odwrócony w pewnych temperaturach. Czyni je to użytecznymi do zastosowań, które wymagają magnetyzacji przełączającej z jednej polarności na drugą (np. magnetyczne przechowywanie danych) i do magnetycznie indukowanej generacji ciepła. Gdy nanocząstki ferromagnetyczne wystawione są na działanie cyklicznych zwrotów magnetyzacji, zachodzi zjawisko zwane pętlą dynamicznej histerezy magnetycznej (DMH). Znaczy to, że cząsteczki zyskują pewną pamięć magnetyczną po wyłączeniu pola magnetycznego. Ponieważ systemy takie są zależne od bodźca, ich zachowania nie są przewidywalne, co utrudnia ich modelowanie teoretyczne. Na potrzeby finansowanego przez UE projektu DMH (Nonlinear dynamic hysteresis of nanomagnetic particles with application to data storage and medical hyperthermia) naukowcy modelowali zachowania nanomagnetycznych cząstek wystawionych na zmienne pola magnetyczne. Następnie porównano modele z obserwacjami doświadczalnymi. Wpierw badacze stworzyli modele zachowania DMH poszczególnych nanocząstek, a następnie rozszerzyli obliczenia na zespoły nanocząstek w zmiennych polach magnetycznych. Zbadali również, jak zmieniały się po czasie magnetyczne zespoły cząstek umieszczone w ciele stałym lub w zawiesinie. Modele te mogą być użyte do opisu bazujących na magnetyzmie nanosystemów w różnych ośrodkach, czy też środowiskach, na przykład magnetycznych dysków do przechowywania danych lub płynów przydatnych w medycynie. Dzięki magnetycznie generowanemu ciepłu do niszczenia nowotworów cząstki nanomagnetyczne są szczególnie obiecujące na polu medycyny. Ferromagnetyczne nanocząstki wstrzyknięte strzykawką do wnętrza guza zaabsorbowały energię pola magnetycznego, wyzwalając przy tym wystarczającą ilość ciepła do zabicia komórek nowotworowych. Uzyskane dzięki projektowi DMH modele zachowań magnetycznych nanocząstek w rożnych ośrodkach, najprawdopodobniej znajdą zastosowanie zarówno w biomedycynie, jak i technologii danych.
Słowa kluczowe
Cząstki nanomagnetyczne, pole magnetyczne, przechowywanie danych, nowotwór złośliwy, ferromagnetyczny, dynamiczna histereza magnetyczna
