Wärmeerzeugung in kleinen Magneten
Nanopartikel eignen sich für eine Vielzahl von Anwendungen, vor allem aber lassen sie sich magnetisieren. Da diese magnetischen Partikel immer kleiner werden, sind Unwägbarkeiten bei ihrer thermischen Aktivierung und thermodynamischem Verhalten genauestens zu klären, Temperaturbedingte Instabilität oder Magnetisierungsumkehr können Datenspeicher zerstören. In der Tumortherapie erwiesen sich diese magnetischen Partikel jedoch als viel versprechend, da sie extern gesteuert lokal Wärme erzeugen und Krebszellen zerstören können. Europäische Forscher untersuchten im Rahmen des Projekts MENCOFINAS (Magnetic energy conversion in fine nanoparticle systems) nun die noch kaum geklärten thermodynamischen Eigenschaften magnetischer Nanopartikel (MNP) mittels mehrskaliger, atomistischer und umfassender Monte-Carlo-Simulationen. Mit einer neuen mehrskaligen Modellierungsmethode wurde die ultraschnelle Magnetisierung komplexer Materialien beschrieben, was derzeit für die Veröffentlichung in der renommierten Fachzeitschrift Scientific Reports (Nature) vorbereitet wird. Mit hochdurchsatzfähigen Monte-Carlo-Simulationen konnten Relaxationszeiten für die Magnetisierung und eine Differenz zwischen kürzester und längster Relaxation auf der 10-er Skala identifiziert werden. Dies lieferte wichtige Einblicke in Methoden der Wärmeerzeugung. Die Ergebnisse wurden auf einer internationalen Konferenzreihe vorgestellt und sollen demnächst in den Physical Review Letters erscheinen. In Kooperation mit einem internationalen Marktführer für Festplattenlaufwerke erforschte das Team auch die thermodynamischen Aspekte von MNP-Systemen, aus denen mehrere Präsentationen hervorgingen, von denen eine bereits erschienen ist. Die Projektergebnisse festigten die Position der EU in der magnetischen Hyperthermie und resultierten in mehreren Spin-off- bzw. kommerziellen Joint-Venture-Unternehmen. Die harte Arbeit und fruchtbare Zusammenarbeit im Rahmen von MENCOFINAS stärkte in hohem Maße das internationale Ansehen der beteiligten Forscher.
Schlüsselbegriffe
Krebs, Thermodynamik, Nanomaterialien, Magnetisierung, Erwärmung, magnetische Nanopartikel, mehrskalig, atomistisch, Monte-Carlo-Simulation, Hyperthermie
