磁性纳米材料的新进展

文章介绍了纳米结构的巨磁电阻效应材料、纳米微晶软磁材料、纳米微晶稀土永磁材料以及纳米磁制冷工质的一些新进展．     

生物体中的生物磁性纳米粒子及基因调控机制

生物磁性纳米粒子在所有三个生命领域的有机体中存在着,包括在原核生物、古细菌和真核生物中.这些生物体中的生物磁性纳米粒子具有相似的物理化学特性,也随着物种的不同存在着差别.在人体中的正常组织和病变组织中同样存在着生物磁性纳米粒子,这些粒子与其它物种中的生物磁性纳米粒子具有相似性和区别,人体病变组织中生物磁性纳米粒子数量的增多与人类神经退行性病变、癌症和动脉粥样硬化病等疾病有着密切的关系.基于比较基因组学研究方法,科学家认为生物体中生物磁性纳米粒子生物矿化过程有相似的基因调控机制,并给出了预测的基因调控机制模型.本文对以上内容做了简要描述,希望对有关研究提供借鉴.     

优化磁共振纳米医学中磁性纳米粒子的热疗效率

磁共振热疗(magnetic resonance hyperthermia)是近年来新兴的一种纳米医学治疗方法,由磁共振的硬件架构产生特定交变磁场,有效地加热磁性纳米粒子,以直接或间接地杀死癌细胞,体现诊疗一体化。提高磁性纳米粒子的加热效率是当前磁共振热疗领域亟待解决的难题之一。磁性纳米粒子的加热效率不仅与粒子本身的大小、性质以及尺寸分布有关,还和聚集状态有关。该研究利用3D Metropolis蒙特卡罗模拟方法,模拟了不同温度下磁性纳米粒子的磁共振热动力学行为及其团聚与分离现象;并通过修正过的郎之万方程,建立了相变临界温度与外加磁场频率的函数关系。模拟结果显示,磁性纳米粒子悬浮液中多聚体的相对含量随着温度的升高而降低,达到临界温度后,多聚体完全分离成单体;而提高交变磁场频率可以显著降低临界温度,且存在临界频率,高于此临界频率后临界温度不再受外加磁场频率影响,达到稳定。因而在临界频率下预热磁性纳米粒子悬浮液,使得多聚体分离成单体,可优化磁性纳米粒子的热疗效率。     

二维纳米材料在生物医学领域的应用

二维纳米材料具有高的电导率、良好的生物相容性、独特的纳米片结构、大表面积,以及优异的热性能、光性能和机械性能,在药物递送、生物传感、多模式成像、抗菌剂和组织工程方面具有较大的用途,在生物医学领域具有极大的潜力。文章总结了几种二维纳米材料包括磷酸锆、层状双金属氢氧化物、黑磷、硼纳米片和碲化锡的特性以及在药物递送、肾透析、癌症治疗和多模式成像中的应用进展,最后展望二维纳米材料的发展前景和挑战。     

磁性纳米生物材料研究进展及其应用

具有磁导向性、小尺寸效应和活性基团的磁性纳米生物材料在靶向给药、固定化酶、细胞分离和免疫分析以及基因治疗等生物医学领域都有一定的研究.本文综述了磁性纳米生物材料的制备与检测,及其在生物医学中的应用.     

磁性纳米材料结构中的自旋操控及其应用

当对磁性金属／非磁性金属或绝缘纳米层／磁性金属等组成的磁性多层结构加上电压时,发现通过系统电流的大小受到磁性金属层相对磁化方向的调制。当磁化方向平行时,系统的电阻较小,而当磁化方向反平行时,系统的电阻较大,且两者的相对变化率较大。     

基于近红外聚集诱导发光分子的磁性纳米材料用于光增强杀菌EI北大核心CSCD

近红外光敏剂由于荧光成像具有光损伤小、穿透力强和空间分辨率高等优点,能显著提高光动力治疗效果。我们合成了近红外聚集诱导探针5,6-2(4′-(二苯氨酚)-[1,1′-联苯]-4-yl)吡嗪-2,3-二甲腈(DCDPP-2TPA)用于光增强杀菌。利用聚集态/固态下荧光增强的优势,DCDPP-2TPA与磁性Fe_(3)O_(4)纳米材料复合,产生更高活性氧(ROS)用于杀菌。利用SEM、TEM、XRD和荧光光谱研究了该复合材料的结构和性质,并用于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌杀菌实验。结果表明,在光照下两种细菌的存活率为7.5%与9.0%,优于DCDPP-2TPA(10%与14%)。同时该复合材料可以方便地实现磁性分离,在光照下产生ROS后循环杀菌。     

核壳结构磁性复合纳米材料的可控合成与性能

具有核/壳结构的磁性复合纳米材料是十分重要的功能材料,其综合物性受材料微结构的影响,而这很大程度上又取决于复合体系的可控合成.本文综述了近二十年来有关核/壳磁性复合纳米材料的制备、表征及性能研究方面的进展,讨论的体系主要有：铁氧体基永磁/软磁（反铁磁）复合纳米材料、非磁性体包覆磁性核而成的复合纳米材料、用磁性颗粒催化合成的碳基复合纳米材料、基于交换偏置效应而设计的复合纳米材料、核-壳同轴结构的一维复合纳米材料和核/壳/壳三元结构的磁性复合纳米材料等.构建复合体系的组分包括M型永磁铁氧体、3d过渡金属（及其合金、氧化物、碳化物）、多铁化合物、非磁性体（比如绝缘体、半导体、有机分子）和碳材料等,着重分析了复合纳米材料的热稳定性、光致发光性能、光电催化能力、电化学特性、微波吸收性能、磁电阻效应、永磁体性能、高频软磁特性、交换偏置效应及其相关现象.最后,对核/壳结构磁性复合纳米材料的未来发展趋势进行了展望,并在基础研究和改性应用方面提出了一些建议.     

纳米磁性功能材料

 (一)纳米磁性和介观磁性从本世纪初起,物理学发展的一个重要特点是从经典物理学发展到量子物理学,从宏观物质的研究发展到微观物质和微观结构的研究.     

纳米材料研究的现状和发展趋势：介绍第二届国际纳米材料学术会议

详细介绍了第二届国际纳米学术会议的概况，对高强、高韧、高硬度纳米结构材料、纳米磁性材料和纳为六功能材料的现状及发展趋势进行了评述，对纳米材料界功述的几种不同观点及本届大会对纳米材料界面结构的看全面进行了介绍，此外，还对纳米材料科学的发展趋势和新动向进行了一些展望。     

磁性多孔纳米片微波磁导率的微磁学研究

本文基于微磁学理论模拟了多孔α-Fe纳米片的微波磁性能. 与无纳米孔洞的纳米片对比, 发现由于纳米孔洞的引入导致退磁能发生改变, 破坏了纳米片原有的磁畴分布, 使纳米片内部存在数目更多、体积更小、局域有效场强不同的磁畴, 从而增加了高频磁损耗峰的数目. 由于部分损耗峰的相互交叠, 为在10–30 GHz范围拓宽电磁波吸收的带宽提供了潜在可能性. 模拟结果表明多孔纳米片的磁损耗峰数目、强度、峰宽和频率分布受孔洞排布方式和孔洞数目的影响. 由于纳米孔洞的存在可以降低材料的密度, 模拟结果表明多孔α-Fe纳米片可用于开发吸收频段宽、重量轻的电磁波吸收材料.     

范德瓦尔斯磁性材料CrOCl变磁性相变的磁力显微镜研究

近年来,二维范德瓦尔斯磁性材料因为在自旋电子学的应用前景而吸引了广泛的关注.CrOCl是一种范德瓦尔斯磁性材料,理论预言其单层具有高达160 K的居里温度,因此吸引了广泛的关注。为了更好的理解这一材料的磁性,我们利用磁力显微镜研究了CrOCl变磁性相变中磁畴结构随磁场的变化。实验发现,在2K下CrOCl样品表面出现随磁场变化的方格条纹,给出了变磁性相比中反铁磁相和铁磁相竞争的图样,并通过二维快速傅里叶变换证实了CrOCl磁性的各向异性。我们的结果为后续研究CrOCl薄层的磁性提供了参考依据。     

纳米材料的奇异特性

纳米是一个长度计量单位,1纳米等于10^-9米,纳米结构通常是指尺寸在100纳米以下（1-100nm）的微小结构,纳米技术是在纳米尺寸上对物质和材料进行研究处理的技术,其本质上是一种用单个原子、分子制造物质的科学技术。目前,世界上已形成发展纳米科技的“三大板块”的格局,即美国、亚洲和欧盟,纳米科技的研究和发展已进入一个新阶段,纳米技术将引起一场各个领域生产方式的变革,也将改变未来人们的生活方式和工作方式。     

锂铁氧体纳米晶磁性的研究

研究了颗粒平均直径由9.1—860nm范围的锂铁氧体纳米晶的磁性.它们的比饱和磁化强度σ_s随其颗粒尺寸减小而线性减小.测量了样品A(颗粒直径为D=860nm),样品B(D=11.8nm)和样品C(D=9.1nm)的比饱和磁化强度随温度的变化曲线σ(T)和穆斯堡尔谱.发现样品B和C的居里温度比样品A的低50℃.从样品C的σ(T)曲线看,样品C好像由二种磁相所构成.利用超顺磁和表面磁性讨论了样品C的特异磁性. 关键词：     

纳米材料的螺旋生长

因其独特的结构特点,纳米材料的螺旋生长一直备受关注。在本综述中,主要采用分子动力学方法来模拟指定材料间的相互作用。模拟结果证明,石墨烯纳米带能够自发螺旋嵌入碳纳米管,亦能螺旋缠绕在碳纳米管外壁,而这一结果已被实验证实。同时,封闭的石墨烯纳米环可填充到碳纳米管空腔中形成类似DNA的双螺旋结构,亦能螺旋塌陷在碳纳米管外壁形成大螺距双层螺旋结构。模拟发现,石墨烯纳米带与石墨烯纳米环均可螺旋缠绕在金属纳米线外壁形成碳-金属壳核结构,这一机理可用于制备壳核复合结构。另外,我们论述了硅纳米粒子在碳纳米锥与碳纳米管表面的螺旋形核机制。通过相互作用机制和热力学模型的建立来进一步研究纳米材料的螺旋生长。据推断,螺旋结构具有最低的能量且具有最高的空间利用率。同时,实验证明,极性面以及螺旋位错的存在也可驱动晶体结晶过程中的螺旋生长。到目前,尽管涉及纳米材料螺旋生长的研究非常广泛,但还需要更详实的后续研究来解释螺旋生长的作用机制。     

纳米材料和技术在可再生能源方面的应用

纳米光子学,产生于纳米技术和光子学的交界处,处理光和物质在纳米尺度的相互作用,可以被用来产生新的效果和发展纳米尺度的器件。世界在迎接未来能源需求方面正面临巨大挑战。纳米光子学为太阳能转换提供了新的进展。在太阳能转换领域,我们正加速开展新的基于纳米光子学让太阳光子在整个光谱范围从紫外到红外有效率地被吸收和转换,并且有效率地转换为电能方面的研究（比如直接或者电化学的转换）。纳米技术也为热电和能量储存方面的研究提供了新的途径,我们正追求把它们和太阳能获取整合在一起从而提供广泛的能源解决方案。     

基于稀土发光纳米材料的时间分辨成像

时间分辨成像是一种在时域层面区分荧光信息的成像技术。该技术能有效地消除自体荧光和光散射的背景干扰,从而极大地提高成像信噪比和灵敏度;同时该成像技术不依赖于生物组织的厚度,适用于生物活体多通道定量检测。稀土发光纳米材料具有独特的光学性质,不仅在生物窗口内存在多个近红外窄带辐射,而且具备长荧光寿命(微秒-毫秒范围,长于生物内源性荧光团3个数量级以上),适用于时间分辨生物成像。特别是稀土纳米晶可以通过调节纳米结构和组分实现其荧光寿命的人工精确调控,从而制备出系列寿命编码型探针应用于活体时间域分辨成像。本文主要阐述了稀土发光纳米材料荧光寿命的普适性调控策略,系统地综述了该材料在时间分辨成像中的最新研究进展,并展望了其未来发展趋势。     

磁性液体材料微结构磁化状态数值分析

采用磁性液体边界元数值模型分析了磁性粒子微结构磁化状态及相互作用,并与相应的有限元数值结果进行比较．结果表明：虽然粒子边界层附近的磁场分布出现了一定的模糊,且变化幅度明显高于有限元结果,但在粒子边界层以外的其它区域两种数值解法具有高度一致性;当粒子边界元节点数较小时,磁力相互作用边界元结果与有限元结果相差较大,且很不稳定;随着节点数增加,边界元结果逐渐趋近于有限元虚功原理的磁力数值结果,并达到一个较稳定的量值．结果清晰地反映出边界元数值方法在磁性液体多体动力学模拟研究中的一些基本特征。     

机械合金化制备纳米晶和软磁性

简述机械合金化制备纳米晶和纳米晶磁性特征,以及影响纳米晶磁性的因素。纳米晶磁性主要受尺寸因素和球磨粉末的应力影响。