Anomalous magnetic behavior of CuO nanoparticles
我们报告的温度，磁场和时间依赖性的氧化铜纳米粒子的大小为9 nm，13 nm和16 nm的磁化强度的研究。与其他反铁磁纳米粒子系统相比，纳米粒子显示出不寻常的功能。场冷却（FC）和零场冷却（ZFC）磁化曲线分叉高于Néel温度和ZFC磁化曲线中通常的峰值是不存在的。该系统没有表现出任何记忆效应，这与其他反铁磁纳米颗粒所表现出的通常行为形成鲜明对比。结果表明，CuO纳米粒子的非平衡行为是非常奇怪的，既不是超顺磁性的，也不是类自旋玻璃。
2010-01-21 cond-mat.mes-hall
Dynamic Relaxation of a Levitated Nanoparticle from a Non-Equilibrium Steady State
涨落定理是热力学在小尺度上的推广，为描述非平衡纳米尺度系统中热力学量的涨落提供了工具。它们对于理解基本化学和生物过程中的不可逆性和第二定律特别重要，这些过程是主动驱动的，因此远离热平衡运行。在这里，我们应用涨落定理的框架来研究系统从非平衡态向平衡态弛豫的重要情况。使用真空捕获的纳米粒子，我们证明了实验的有效性的波动定理的相对熵的变化发生在从非平衡稳态松弛。该平台可以对任意定态的非平衡态涨落定理进行实验研究，并可以扩展到量子涨落定理以及不服从细致平衡的系统。
2014-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Superparamagnetic nanoparticle ensembles
磁性单畴纳米粒子是磁学中一个重要的模型体系。特别地，超顺磁性纳米颗粒的集合可以根据颗粒间的相互作用表现出丰富多样的不同行为。从孤立的单畴铁磁或亚铁磁纳米粒子的非相互作用和相互作用的粒子系综的磁化行为进行了审查。一个特别的焦点是绘制到系统的弛豫时间。在相互作用的纳米粒子的情况下，通常的Neel-Brown弛豫定律被修改。随着相互作用的增加，出现了超顺磁性、自旋玻璃行为和超铁磁性。
2012-08-08 cond-mat.mes-hall
Spin glass behavior of gelatin coated NiO nanoparticles
我们报告的明胶包覆的NiO纳米粒子的平均尺寸为7 nm的磁性研究。研究了直流磁化的温度和时间依赖性、磁弛豫（老化）的等待时间依赖性、直流磁化的记忆效应和交流磁化率的频率依赖性。我们观察到，包覆NiO纳米粒子的磁行为与裸纳米粒子的磁行为有很大不同。颗粒的磁矩高度增强，并且ZFC磁化数据除了通常的高温峰（Tp 2 =170 K）之外，在低温下显示尖锐的峰（Tp 1 = 15 K）。我们观察到，该系统具有各种特性的自旋玻璃的行为和Tp 2对应的平均冻结温度。我们认为，这种行为是由于表面自旋冻结在一个粒子。然而，低温峰的性质是不明确的，因为在Tp 1以下，观察到的一些特征是超顺磁性阻挡的特征，而一些其它特征对应于类似自旋玻璃的行为。
2011-04-11 cond-mat.mes-hall
Unusual superparamagnetic behavior of Co3O4 nanoparticles
我们报告的平均尺寸为12.5 nm的Co3O4纳米粒子的磁性能的详细研究。磁化强度的温度和磁场依赖性，磁弛豫（老化）的等待时间依赖性，记忆效应和比热的温度依赖性进行了研究，以了解这些粒子的磁行为。我们发现，颗粒显示出纳米颗粒磁性的一些特征，如场冷（FC）和零场冷（ZFC）磁化率的分叉和磁化强度的缓慢弛豫。然而，奇怪的是，ZFC磁化峰值的温度与分叉温度一致，并且在施加高达1 kOe的磁场时不会偏移，这与大多数其他纳米颗粒系统不同。在FC和ZFC协议中，这些粒子的老化效应可以忽略不计，并且仅在FC协议中存在记忆效应。我们的研究结果表明，Co3O4纳米粒子构成了一个独特的系统，其中超顺磁性阻断开始高于Néel温度，在顺磁性状态。
2010-09-02 cond-mat.mes-hall
Oscillatory behavior and enhancement of the surface plasmon linewidth in embedded noble metal nanoparticles
我们研究了嵌入在不同实验相关环境中的金属纳米颗粒的表面等离子体共振的朗道阻尼。等离子体激元线宽作为纳米粒子半径的函数的重要振荡从基于时间相关的局部密度近似的数值计算中获得。在半经典近似下，这些尺寸振荡被理解为纳米颗粒的谱密度相关性的结果。我们对待惰性矩阵，以及一个未被占用的导带的情况下。在后一种情况下，等离子体激元的寿命大大减少相对于惰性的情况下，但非单调的尺寸依赖性持续存在。
2002-09-24 cond-mat.mes-hall
Diversity of behavior after collisions of Sn and Si nanoparticles found using a new Density-Functional Tight-Binding model
本文提出一种基于DFTB的新方法，通过MD模拟Sn和Si纳米颗粒碰撞，准确重现内聚能，并揭示了从核壳结构形成到反弹等多种碰撞现象。
2023-08-02 cond-mat.mes-hall
Approaches for modeling magnetic nanoparticle dynamics
磁性纳米粒子是有用的生物探针以及治疗剂。已经有几种方法用于为布朗旋转和Néel旋转建模纳米颗粒磁化动力学。磁化强度往往是感兴趣的，可以与实验结果进行比较。在这里，我们总结了这些方法，包括Stoner-Wohlfarth方法，和随机方法，包括热波动。与非平衡态相关的温度效应可以用分布函数方法（福克-普朗克方程）或随机微分方程（朗之万方程）来描述。从这些一般方法中可以推导出几种制度的近似模型，以简化实施。
2015-05-10 cond-mat.mes-hall
Casimir-Polder attraction and repulsion between nanoparticles and graphene in out-of-thermal-equilibrium conditions
本文基于Dirac模型和极化张量方法，研究非热平衡条件下纳米颗粒与石墨烯间的Casimir-Polder力，发现低温石墨烯片可使吸引力在特定间距处消失并转为排斥力，为石墨烯基础研究及微器件力控制提供新途径。
2024-02-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Magnetic Behaviour of Assemblies of Interacting Cobalt-Carbide Nanoparticles
最近的工作[1]证明了碳化钴纳米颗粒组装体中的高矫顽力和磁矩，并根据碳化钴纳米颗粒的高磁晶各向异性从第一原理解释了高矫顽力。在这项工作中，我们全面模拟了纳米粒子之间的相互作用，包括组装和系统地了解颗粒尺寸的影响，相对于所施加的磁场的纳米粒子的磁晶各向异性轴的取向的分布，和偶极耦合纳米粒子之间的温度依赖的磁性行为的纳米粒子组装。我们表明，磁晶各向异性单独是不足以解释在50 K-400 K的温度范围内的大滞后，并建议钉扎磁化的缺陷和不均匀性也可以发挥重要作用，这种温度依赖性的磁行为。
2018-01-20 cond-mat.mes-hall
Non-equilibrium quantum plasmonics in nanoparticle-on-mirror nanocavities
Institute of Fundamental and Frontier Sciences, University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学前沿科学技术研究院）；Photonics Research Centre, Universiti Malaya（马来亚大学光子研究中心）；Nanophotonics Centre, Cavendish Laboratory, Department of Physics, University of Cambridge（剑桥大学物理系卡文迪许实验室纳米光子学中心）
本文提出了一种利用激光诱导的弹道热电子注入控制等离子体性质的新方法，用于超快光学调制量子现象，展示了在纳米腔中实现非平衡电子系统量子纳米光子学的潜力。
2026-03-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Observation of field emission from GeSn nanoparticles epitaxially grown on silicon nanopillar arrays
我们应用分子束外延生长锗锡纳米粒子上的Si纳米柱图案化到p型硅晶片。我们使用X-射线光电子能谱学来确认由于部分Sn偏析以及表面Ge氧化物的存在而导致的纳米颗粒表面的金属行为。我们报道了稳定的场发射电流从GeSn纳米粒子的观察。我们证明，可以通过防止GeSn纳米颗粒氧化或通过电应力破坏氧化层来增强场发射。最后，我们表明，GeSn/p-Si结具有整流行为。
2016-08-08 cond-mat.mes-hall
Thermoplasmonic behavior of semiconductor nanoparticles: A comparison with metals
纳米等离子体激元中的许多应用利用贵金属、金（Au）和银（Ag）作为选择的材料。然而，这些材料存在热稳定性和化学稳定性差的问题，伴随着在高温条件下的显著耗散损失。在这方面，半导体纳米颗粒以其高度可调谐的等离子体共振、低欧姆损耗和更大的热化学稳定性的有前途的特性而吸引了人们的注意。在这里，我们调查的半导体硅和砷化镓纳米粒子的尺寸依赖性的热等离子体特性比较它们与金属金纳米粒子使用米氏理论。为此，我们采用实验估计模型的介电常数在我们的计算。在金的各种介电常数模型中，我们进一步比较了Drude-Lorentz（DL）和Drude和临界点（DCP）模型。结果表明，散射和吸收共振的DL模型的红移，而DCP模型提出了蓝移。半导体纳米粒子的耗散阻尼是最强的尖锐的电八极共振，其次是四极和偶极模式。然而，观察到的Au纳米粒子的宽偶极共振的最强值的逆序。一个大规模的德鲁德加宽有助于在高温下的Au纳米粒子的共振阻尼强烈。相比之下，半导体纳米颗粒在高温下的散射和吸收共振没有表现出任何显著的劣化。结合低耗散阻尼，这使得半导体纳米颗粒更适合于纳米等离子体激元中的高温应用，其中贵金属遭受过度加热。
2018-07-02 cond-mat.mes-hall
Properties of polycrystalline nanoparticles with uniaxial and cubic types of magnetic anisotropy of individual grains
采用数值模拟的方法研究了晶体结构不均匀性对不同长径比的钴纳米颗粒以及球形二氧化铬、钴铁氧体和磁铁矿纳米颗粒磁性能的影响。多晶纳米粒子的建模通过细分的纳米粒子体积成紧密结合的单晶颗粒随机分布的易各向异性轴的方向。在足够大的组装的多晶纳米粒子的各种类型的准均匀和涡旋状态的出现的概率已计算取决于纳米粒子的直径。结果表明，细分的纳米颗粒成单晶颗粒的易各向异性轴的不同取向，大大降低了有效的单畴直径的颗粒与单轴型的各向异性的个别颗粒。然而，对于具有立方型磁各向异性的颗粒，晶体结构的不均匀性对颗粒的平衡性质的影响并不那么重要，即使对于硬磁钴铁氧体纳米颗粒也是如此。对于磁性软磁铁矿纳米颗粒，它几乎不存在。
2018-01-04 cond-mat.mes-hall
Memory, Aging and Spin Glass Nature: A Study of NiO Nanoparticles
我们报告的平均尺寸为5 nm的NiO纳米粒子的磁化动力学的研究。直流磁化的温度和时间依赖性，磁弛豫（老化）和记忆现象的直流磁化的等待时间依赖性进行了研究与各种温度和磁场协议。我们观察到，该系统在场冷却和零场冷却磁化测量中显示出记忆和老化。这些实验表明，NiO纳米颗粒的磁性行为类似于自旋玻璃。我们认为，自旋玻璃行为起源于冻结的自旋在表面的单个粒子。
2009-09-09 cond-mat.mes-hall
Inertial dynamics and equilibrium correlation functions of magnetization at short times
在惯性磁化动力学的情况下，利用矩量法分析了铁磁纳米颗粒磁化强度的平衡关联函数。该方法基于关联函数的泰勒级数展开和展开系数的估计。该方法大大降低了平衡关联函数分析的复杂性。解析表达式推导出的前三个系数的纵向和横向关联函数的单轴磁晶各向异性的铁磁纳米粒子与纵向磁场。考虑了外纵场很强和弱到可忽略的极限情况。讨论了惯性磁化动力学的戈登求和规则。此外，我们表明，有限解析级数可以作为一个简单的和令人满意的近似值的数值计算的关联函数在短时间内。
2023-03-17 cond-mat.mes-hall
Electron magnetic resonance in magnetic nanoparticles: dependence on the particle size and applicability of the modified giant spin model
超顺磁性纳米粒子包含成百上千的耦合电子自旋之间的经典和量子行为的边界，并表现出典型的顺磁性自旋和宏观铁磁系统中不存在的功能。为了更好地理解随着系统尺寸的增加，磁化动力学从量子到经典行为的演变，我们研究了氧化铁纳米颗粒悬浮液中的电子磁共振信号作为颗粒尺寸的函数。实验数据进行了比较的基础上的巨自旋方法的数值模拟。
2016-05-04 cond-mat.mes-hall
Microscopyc description of the Photothermal increase of temperature for metallic nanoparticles excited with short-laser pulses
由于光吸收能量而产生的脉冲光热现象是由非辐射衰变机制引起的，其本质上意味着局部自由能的时间变化，从而意味着局部温度的暂时变化。在纳米尺度上，这是一个宏观变量的预测。在这里，我们介绍了一个形式主义的基础上Jarzynski的物理统计描述，解释两种配置的金属纳米粒子之间的平衡自由能差。这样，在一个有限的时间跨度内，我们描述的局部自由能的时间增加，从而产生的局部温度暂时使样品远离热平衡。其结果是一个表达式，其中可以得到光热诱导的金属纳米粒子的温度变化。出于实用目的，我们将研究限制在Au纳米颗粒上。该研究是作为粒径的函数和跨越光学范围的波长的光学性质。评估表明，对于半径小于40 nm的纳米颗粒，温度变化强烈依赖于颗粒尺寸和照明波长。然而，对于近40 nm的颗粒半径，基于宏观变量的当前描述和已知的形式主义预测了非常相同的温度变化。在结束时，我们讨论了其他可能的热力学后果与规模的考虑。
2019-04-03 cond-mat.mes-hall
Universal behavior of dense clusters of magnetic nanoparticles
对相互作用的磁性纳米粒子密集团簇的准静态磁滞回线进行了详细的数值模拟。软磁性和硬磁性纳米颗粒的集群被认为是。簇的特征在于平均粒径D、簇半径Rc、颗粒饱和磁化强度Ms和单轴各向异性常数K。团簇中的粒子数在Np = 30 - 120之间变化。颗粒中心随机分布在簇内，它们的易各向异性轴随机取向。研究表明，磁性纳米颗粒的相同随机簇的罕见组装可以用两个无量纲参数来表征：1）磁偶极相互作用的相对强度，K/Ms ^[2]，以及簇内的平均颗粒浓度，η = VNp/Vc。这里V是纳米颗粒体积，Vc是簇的体积。在强相互作用极限Ms*η/Ha >> 1（其中Ha = 2K/Ms为各向异性场）下，构造了团簇稀体系的极限磁滞回线。在变量（M/Ms，H/Ms）中，这些滞后回线仅取决于颗粒体积分数η。在弱相互作用极限Ms*η/Ha << 1时，变量（M/Ms，H/Ha）中的组装滞后回线接近标准Stoner-Wohlfarth滞后回线。
2016-04-06 cond-mat.mes-hall
Shape-induced anisotropy in antiferromagnetic nanoparticles
高比例的表面原子大大增强了尺寸和形状对纳米颗粒的磁性和电子性质的影响。铁磁纳米颗粒中的形状效应被很好地理解，并且允许在生产期间设置和控制影响其磁各向异性的样品的参数。在本文中，我们研究的形状效应在其他广泛使用的磁性材料-反铁磁体，-具有极小或零宏观磁化。我们考虑到纳米颗粒的表面和体磁各向异性之间的差异，并表明有效的磁各向异性取决于其面的颗粒形状和晶体取向。相应的形状引起的贡献的磁各向异性能量是成比例的颗粒体积，依赖于磁致伸缩，并可以导致形成的平衡域结构。纳米颗粒表面的晶体取向决定了畴结构的类型。所提出的模型允许预测反铁磁纳米粒子的磁性取决于它们的形状和处理。
2013-08-15 cond-mat.mes-hall
Photothermal behavior for two-dimensional nanoparticle ensembles: Multiple scattering and thermal accumulation effects
复杂纳米粒子网络中的光辅助微纳米温度控制是一个研究热点。人们对纳米粒子网络的光学性质进行了大量的研究，但对其光致热行为的研究报道较少。我们考虑二维（2D）正方形晶格纳米粒子系综由典型的金属银与半径为5 nm。利用Green \textquotesingle函数方法分析了在等离子体共振频率（383 nm附近），复杂的光耦合和热积累对光致热行为的影响.明确定量地给出了二维正方晶格纳米粒子系综光热行为的光耦合和热积累效应的区域边界。定义了一个无量纲参数$φ$作为全温升与不考虑光耦合或热累积的温升之比，以量化光耦合和热累积对光热行为的影响。纳米粒子系综越紧密，光耦合对热行为的影响越强。当晶格间距增加到几十纳米粒子半径时，光耦合变得不显著。当$φ\approx 1$（晶格间距增加到数百纳米颗粒半径）时，热累积效应很弱，可以安全地忽略。只有在致密的纳米粒子系综中才能观察到纳米粒子的温度增量的偏振依赖分布，而对于稀系综，这种偏振依赖的温度增量分布不再能观察到。这一工作有助于理解二维粒子系综中的光诱导热输运。
2022-06-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ferromagnetic Behavior of High Purity ZnO nanoparticles
采用化学法在水溶液中低温制备了具有纤锌矿结构的ZnO纳米粒子。纳米颗粒在约10至30 nm的范围内。从2K到室温及更高温度观察到铁磁性质。测定了磁化强度与温度、M（T）和等温测量M（H）的关系。矫顽场清楚地显示出室温以上的铁磁性。化学合成、与氧空位有关的体相结构缺陷是影响磁行为的主要因素。PACS编号：61.46.Hk纳米晶体，75.50.Pp磁性半导体，81.05.Dz II-VI半导体
2010-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Macroscopic quantum tunneling in PdO nanoparticles
我们研究了PdO纳米粒子在低温下的物理行为，这表现出明显与宏观量子隧穿相关的不寻常行为。样品为四方晶系，空间群为P42/mmc。最重要的是，粒径估计为约5.07 nm。使用适当的技术来确定这些纳米颗粒的特性。这项研究的最重要的方面是在低温下进行的磁性表征。它在零场冷却模式（ZFC）下在50 K处显示出峰值，其对应于阻塞温度（T $_{B}$）。在ZFC和场冷却（FC）中的这些测量表明，峰值行为是由于当电子从亚稳态改变到另一个时，不对称势垒的不同弛豫时间。低于FC模式下的T $_{B}$，磁化强度随温度降低，直到36 K;该温度是与势垒的各向异性相关的交叉温度（T $_{Cr}$），指示宏观量子隧穿。
2021-03-19 cond-mat.mes-hall
Time depending magnetization of nanoparticles under radiofrequency fields: Experimental relaxation time in water for solid-liquid transition
本文建立了以弛豫时间τ和平衡磁化强度表达时间依赖磁化M(t)的理论公式，提出从实验M(t)直接测定磁性纳米颗粒有效τ及由一次谐波获取SAR的方法，并用于解释固-液转变中τ的变化。
2024-06-05 cond-mat.mes-hall
Magnetic behavior of nanoparticles in patterned thin films
研究了图案化薄膜中截锥形纳米颗粒的磁行为与其尺寸和形状的关系。使用缩放技术，相图给出的特征内部磁性结构的粒子的相对稳定性。本文讨论了单轴各向异性在确定这类系统磁性质中的作用，并提出了一种确定其强度的简单方法。
2011-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantized Conductance and Switching in Percolating Nanoparticle Films
我们展示了室温下纳米粒子薄膜的开关行为和量子化电导。我们的实验和补充模拟表明，开关和量子化的结果形成的原子尺度的线在粒子之间的间隙。只有当隧道间隙存在于膜中时，这些效应才会发生，接近逾渗阈值。
2015-07-28 cond-mat.mes-hall
Huge enhancement of the magnetoresistance in nanoparticle arrays
我们发现，充电效应和非平衡自旋积累之间的相互作用有一个显着的效果，通过一个阵列的纳米结构连接到铁磁电极的电流。作为偏置电压的函数的电流中的大的振荡显示为电极的磁化的平行取向。这些振荡起源于通过阵列的自旋势的不均匀性，并且与自旋累积中的振荡相关。在反平行取向下，自旋势是均匀的，不出现振荡，这种灵敏度使得隧穿磁电阻比单岛情况下大大增强，为提高纳米器件的自旋响应开辟了新的途径。
2010-10-06 cond-mat.mes-hall
Molecular dynamics study of the thermal conductivity in nanofluids
利用平衡态（EMD）和非平衡态（NEMD）分子动力学模拟计算了纳米流体在不同体积分数下的导热系数。Green-Kubo形式主义用于EMD模拟，而净热通量施加在系统上用于NEMD模拟。纳米粒子-纳米粒子、流体-流体和流体-纳米粒子的相互作用均采用Lennard-Jones势。将经验参数添加到势的吸引部分以控制纳米颗粒的亲水性，从而控制纳米颗粒在基础流体中的分散程度。结果表明，纳米颗粒的聚集对纳米流体的电导率没有可测量的影响。体积分数为2%和3%的纳米流体显示出相对于本体流体的增强的导电性。令人惊讶的是，具有较高体积分数的纳米流体没有显示出任何导电性的增强。
2018-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.comp-ph
Equilibrium and non-equilibrium electron tunneling via discrete quantum states
通过金属纳米颗粒的量子能级测量Tunnel。我们定量分析的共振能量，宽度和振幅，无论是在该制度中，只有一个状态是可访问的隧穿和非平衡制度时，额外的状态是一个接一个访问。对于通过一个状态的隧穿，我们的结果同意预期的顺序隧穿，但在非平衡态制度的共振加宽和转移的方式，需要考虑到电子相互作用和弛豫。
2001-06-01 cond-mat.mes-hall
Classical to quantum transition of near-field heat transfer between two nanoparticles
用非平衡格林函数方法研究了两个二氧化硅团簇之间的传热。在4 μ m和3倍团簇尺寸之间的间隙范围内，热导率降低，正如表面电荷-电荷相互作用所预测的那样。在团簇尺寸的五倍以上，体积偶极-偶极相互作用占主导地位。最后，当距离变得小于4 μ m时，两个团簇的电子共享的量子相互作用发生。这种量子相互作用由于强相互作用而导致相邻团簇之间的热耦合急剧增加。这项研究最后提供了一个辐射和热传导之间的过渡小于几个纳米的间隙的描述。
2014-02-25 cond-mat.mes-hall
Size-dependent melting: Numerical calculations of the phonon spectrum
为了阐明纳米粒子的声子谱与其熔化温度之间的关系，我们详细研究了纳米粒子的尺寸依赖的低能振动模式。一个最小模型与原子上的晶格和相邻原子的谐波势被用来揭示一个一般的行为。通过计算一系列不同尺寸的两种晶格类型的纳米粒子的声子谱，发现随着纳米粒子尺寸的减小，低能模的密度增加，这种密度的增加导致了熔化温度的降低。声子谱的尺寸依赖性行为解释了精细尺度上的表面预熔化和不规则熔化温度的典型性质。这些结果表明，我们的最小模型捕捉到了纳米颗粒的主要物理特性。因此，某些类型的纳米颗粒的更多物理特性可以通过声子和微观势模型给出。
2008-10-12 cond-mat.mes-hall
Magnetotransport in Fe3O4 nanoparticle arrays dominated by non-collinear surface spins
研究了单分散磁铁矿纳米颗粒阵列中的磁输运随退火温度的变化。随着粒子间距的减小，电荷输运机制从热辅助粒子间隧穿转变为粒子内Fe位之间的跳跃。尽管存在这种差异，但作为场的函数的磁阻（MR）表现出由非共线表面自旋主导的普遍存在的行为。所有MR作为场的函数可以通过Langevin函数精确拟合。
2021-10-10 cond-mat.mes-hall
Conservation laws for interacting magnetic nanoparticles at finite temperature
本研究建立了耦合LLG方程与颗粒机械运动的有限温度磁性纳米颗粒朗之万动力学模型，推导了能量与动量转移表达式，通过数值验证了守恒性，并展示了其在损耗分解和碰撞、磁滞模拟分析中的应用。
2023-08-25 cond-mat.mes-hall
Simulations of magnetic nanoparticle Brownian motion
磁性纳米粒子在许多医学应用中是有用的，因为它们在细胞水平上与生物学相互作用，从而允许微环境调查。对磁性粒子动力学的增强理解可以导致直接在磁性粒子成像（MPI）中或通过增强的MRI对比度的成像的进步，并且对于纳米粒子感测如在布朗运动的磁光谱（MSB）中是必不可少的。此外，热疗等治疗技术需要有关粒子动力学的信息，以便在临床上有效，安全和可靠地使用。为此，我们已经开发并验证了随机动力学模型的旋转布朗纳米粒子从朗之万方程的方法。在没有场的情况下，达到平衡的弛豫时间与爱因斯坦的布朗运动模型相匹配。在静态场中，平衡磁化强度符合朗之万函数。对于高频率或低振幅的驱动场，线性化德拜近似的行为特征再现。在发生磁饱和的较高场区中，磁化强度及其谐波与有效场模型比较良好。在另一个层面上，该模型已与实验结果进行了基准测试，成功地证明了磁化的谐波携带了足够的信息来推断粘度和温度等环境参数。
2014-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Assembly and disorder dissipation in superparamagnetic nanoparticle chains in a rotating magnetic field
我们研究了超顺磁性氧化铁纳米颗粒（SPION）链在旋转磁场中的形成，结合两个充分探索的链形成系统：较大的微米级珠在旋转磁场中，和SPION在静态场。这个简单的组合很有趣，因为它的特点是在远离平衡和有限温度下发生的自组装，更好地探索的系统分别构成其零温度和近平衡极限。适用于这两个极限中的任何一个的理论都可以定性地预测链长分布，除了我们实验中的链较短之外，我们将其归因于同时存在的热波动和流体剪切力，它们协同工作以将链分开。我们最引人注目的结果是，SPION链中的无序在几十分钟的时间尺度内逐渐消散，比特征链组装时间慢两个数量级。提高粒子浓度和溶液离子强度可以加快无序耗散，这两个因素都提高了链组装的速度。这强烈地表明，链顺序随时间的改善不是由于热波动，而是由于自组装过程所赋予的能量，该过程不断地导致链生长和断裂，即使在获得稳态分布时也是如此。更一般地说，我们的研究结果表明，自组装远离平衡，有时可能会导致更好的有序组件比在接近平衡的条件下。
2020-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Transistor behavior via Au clusters etched from electrodes in an acidic gating solution: metal nanoparticles mimicking conducting polymers
我们报告说，紧密间隔的金电极在酸性溶液中的电导可以打开从关闭[绝缘; I]到打开[导电; C]到关闭再次通过单调扫描施加到溶液的栅极电压。我们提出，ICI晶体管的作用是由于依赖于从金电极表面蚀刻的纳米颗粒的电化学过程。这些测量结果非常接近纳米级酸门控聚苯胺晶体管的特性，因此研究人员应该在未来的分子电子学实验中防止误解这种效应。
2004-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Equilibrium structure and shape of Ag and Pt nanoparticles grown on silica surfaces: from experimental investigations to the determination of a metal-silica potential
结合GISAXS/HRTEM实验与Lennard-Jones建模，由Ag、Pt纳米颗粒纵横比确定金属-二氧化硅势参数，并定量解释大于5 nm Ag颗粒的形状变化。
2024-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonequilibrium Casimir-Polder Interaction Between Nanoparticles and Substrates Coated with Gapped Graphene
本文利用 Dirac 模型和极化张量计算纳米颗粒与带隙石墨烯包覆熔融石英基底间的非平衡 Casimir-Polder 力，揭示基底温度和能隙对力大小及石墨烯效应的影响。
2024-03-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Structure and frictional properties of Langmuir-Blodgett films of Cu nanoparticles modified by dialkyldithiophosphate
制备了二烷基二硫代磷酸盐（DDP）修饰铜纳米粒子的LB膜。利用透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱学（XPS）和原子/摩擦力显微镜（AFM/FFM）研究了LB膜的结构、微摩擦行为和附着力。结果表明，改性后的纳米铜粒子具有典型的核壳结构和良好的成膜能力。AFM/FFM图像显示改性Cu纳米粒子LB膜由多个纳米粒子紧密有序排列而成，具有良好的低摩擦性能。摩擦环表明纳米铜颗粒的表面坡度对摩擦力有显著影响，摩擦行为表现出明显的“棘轮效应”。粘附实验表明，改性后的纳米铜颗粒具有很小的粘附力。(c)2006 Elsevier B. V.保留所有权利。
2010-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Heat transfer between nanoparticles: Thermal conductance for near-field interactions
我们分析了两个纳米粒子之间的热传递，分开的距离躺在近场域中的能量交换是由于库仑相互作用。通过假设粒子具有电荷分布来计算热导，该电荷分布的特征在于在两个不同温度下与热浴平衡的波动多极矩。这个量来自多极矩波动的波动耗散定理（FDT）。我们比较的行为的电导作为粒子之间的距离的函数与通过分子动力学模拟得到的结果。提出的形式主义，使我们能够提供一个全面的解释显着增长的电导时，减少纳米粒子之间的距离。
2008-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Simultaneous individual and dipolar collective properties in binary assemblies of magnetic nanoparticles
基于磁性纳米颗粒聚集体的应用正变得越来越广泛，从热疗到磁纪录。然而，尽管有些用途需要集体行为，其他用途需要更像个人的反应，但导致这些行为的条件仍然知之甚少。在这里，我们使用纳米尺度均匀的二进制随机致密混合物与不同比例的氧化物磁性纳米粒子与低$/$高各向异性作为一个有价值的工具，探索从个人到集体行为的交叉。在两个系列的二元致密体中研究了两种不同的各向异性情况：M1，包括磁赤铁矿不同尺寸的（$γ$ -Fe $_2$ O $_3$）纳米颗粒（9.0 nm $/$ 11.5 nm），它们的各向异性能和M2之间几乎没有2倍，混合等尺寸的纯磁赤铁矿（低各向异性）和Co掺杂的磁赤铁矿（高各向异性）纳米颗粒，其具有大的各向异性能差异（比率$>$ 8）。有趣的是，虽然M1系列表现出典型的强耦合偶极系统的集体行为，但M2系列呈现出更复杂的场景，其中不同的磁性类似于“个人”或“集体”，关键是强调集体性质必须归因于特定的性质，而不是整个系统。两个系列之间的强烈差异，提供了新的见解（系统地通过模拟批准）偶极相互作用，局部各向异性和样品异质性之间的微妙相互作用，以确定磁性纳米粒子的致密组件的行为。
2019-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low frequency noise in nanoparticle-molecule networks and implications for in-materio reservoir computing
本研究分析了不同功能分子修饰的纳米颗粒-分子网络的低频噪声特性，比较了其1/f噪声行为，为筛选适用于材料内储层计算分子器件的最佳分子候选提供了噪声指标依据。
2024-10-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Phase Behavior of Block Copolymer Nanocomposite Systems
由嵌段共聚物和纳米颗粒制成的纳米复合材料显示出与纯聚合物基体不同的性质。所得材料是嵌段共聚物的原始性质和组装的纳米颗粒的存在的交叉。我们提出了一个介观的研究，通过细胞动力学模拟定量断言这种混合材料的性能。最相关的参数被确定为在系统中的纳米粒子的分数和它的化学亲和力，而相对于嵌段共聚物的长度尺度的纳米粒子的尺寸在组装中发挥作用。对于对称的A-B二嵌段共聚物，构建了具有从A相容到B相容的化学亲和性的纳米颗粒的嵌段共聚物的形态相图。嵌段相容的纳米粒子被发现诱导一个相变，由于在托管相的有效浓度的变化，而界面相容的粒子诱导两个新的相的出现，由于饱和的二嵌段共聚物界面。
2019-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Cooperative nanoparticle self-assembly and photothermal heating in a flexible plasmonic metamaterial
我们从理论上研究了由芳纶纳米纤维和金纳米颗粒组成的柔性等离子体超材料的平衡行为和光热效应。纤维基体被认为是一个外部的领域，重新配置的纳米粒子组装。我们发现，加热过程调谐粒子-粒子和纤维-粒子的相互作用，这改变了吸附的纳米粒子在纤维表面或聚集在孔隙空间。因此，可以通过激光照射来控制纳米颗粒的自组装。金纳米颗粒强烈吸收辐射，并有效地将吸收的能量消散为热量。通过求解与有效介质近似相关联的传热方程，我们计算了空间温升。值得注意的是，我们的理论结果与先前的实验定量一致。这表明我们可以忽略粒子团簇引起的等离子体耦合效应。讨论了激光光斑大小和强度对光热加热的影响。
2020-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Role of dipolar interactions in a system of Ni nanoparticles studied by magnetic susceptibility measurements
通过交流磁化率Chiac测量研究了不同浓度的Ni纳米颗粒（NP）嵌入非晶SiO2/C基体中的偶极相互作用的作用。对于非常稀释的样品，其中Ni浓度<4wt% Ni或非常弱的偶极相互作用，数据由Neel-Arrhenius定律很好地描述。将Ni浓度增加到高达12.8重量% Ni的值导致Neel-Arrhenius行为的变化，偶极相互作用变得重要，并且需要考虑描述NP系统的磁响应。我们没有发现任何证据的自旋玻璃状行为在我们的镍NP系统，即使偶极相互作用是明确存在的。
2009-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Negative Differential Resistance, Memory and Reconfigurable Logic Functions based on Monolayer Devices derived from Gold Nanoparticles Functionalized with Electro-polymerizable Thiophene-EDOT Units
我们报告的混合忆阻器件的网络的金纳米粒子（10 nm直径）功能化定制的3，4（亚乙二氧基）噻吩（TEDOT）分子，沉积在两个平面电极之间的纳米和微米的间隙（100 nm至10 μ m），并在原位电聚合形成单层膜的共轭聚合物与嵌入的金纳米粒子（AuNPs）。这些薄膜的电学性质表现出两个有趣的行为：（i）峰/谷比高达17的NDR（负微分电阻）行为，和（ii）开/关电流比约为1 E3至1 E4的记忆行为。仔细研究的开关动态和编程电压窗口进行演示非易失性存储器。ON和OFF状态的数据保持稳定（测试长达24小时），受电压良好控制，并在重复开关循环（本研究中为800）时保留。我们展示了可重构的布尔函数在多端连接NP分子器件。
2017-04-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Magnetic nanoparticles with bulk-like properties
比较了有机铁前驱体高温分解法和低温共沉淀法合成的$Fe_{3-x}O_4$纳米粒子的磁性。透射电子显微镜，X射线吸收光谱，X射线磁性圆二色性和磁化强度的测量表明，通过热分解合成的纳米粒子显示高的晶体质量和块状的磁性和电子性能，而通过共沉淀法合成的纳米粒子显示出较差的结晶度和颗粒状的现象，包括降低的磁化强度，高闭合场和移动的磁滞回线。晶体质量的关键作用，因此建议，因为颗粒状行为的颗粒大于约5 nm时，只有观察到它们的结构缺陷。这些结论得到了蒙特卡罗模拟的支持。还表明，热分解能够产生纳米颗粒，其在生理条件下进一步稳定后，适用于生物医学应用，例如磁共振成像或生物分布研究。
2010-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Suspensions of magnetic nanogels at zero field: equilibrium structural properties
磁性纳米凝胶由于其众多的潜在应用而代表了磁性软物质研究的前沿。在这里，使用Langevin动力学模拟，我们分析了磁性纳米凝胶的浓度和嵌入的磁性粒子的相互作用的自组装的磁性纳米凝胶在零场的影响。为此，我们计算了纳米凝胶和磁性颗粒的径向分布函数和结构因子。我们发现，与自由磁性纳米颗粒的悬浮液相比，如果颗粒间相互作用强度超过热波动约三倍，则已经观察到自组装，磁性纳米凝胶的自组装仅通过将这种比率增加到六以上来发生。这种磁性纳米凝胶自组装是通过来自不同纳米凝胶的磁性纳米颗粒之间有利的紧密接触来实现的。事实证明，对于高值的粒子间相互作用，对应于在孤立的纳米凝胶中形成内环，在它们的悬浮液中，可以通过涉及不同的纳米凝胶形成具有较低弹性惩罚的较大的磁性粒子簇。最后，我们表明，当这些纳米凝胶的自组装发生时，即使磁性纳米颗粒的体积分数很低，它也会对结构性能产生剧烈的影响。
2019-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Electric field control of labyrinth domain structures in core-shell ferroelectric nanoparticles
在Landau-Ginzburg-Devonshire（LGD）方法的框架下，我们研究了在覆盖有屏蔽电荷超薄壳层的纳米铁电核中，通过均匀外电场控制平衡畴结构的极性和手征的可能性.在一定的屏蔽长度和芯尺寸下，由Landau-Devonshire能、Ginzburg极化梯度能和静电项组成的LGD能的最小值导致芯中自发出现稳定的迷宫畴结构。的极化曲线从一个初始的偏振分布组成的任意小的随机取向的纳米畴。平衡迷宫结构的初始偏振分布的细节的影响很弱，这样可以得到一个准连续的近退化迷宫结构，其数量是有限的，仅由网格离散密度。将均匀电场施加到具有迷宫结构域的纳米颗粒，随后将其去除，允许引起迷宫结构的变化，因为迷宫极性由颗粒极轴上的场投影控制。在屏蔽电荷弛豫的特定条件下，迷宫结构的准静态介电磁化率可以是负的，潜在地导致负电容效应。考虑到LGD方法的普遍有效性，我们预计，迷宫域的电场控制是可能的，在许多空间受限的纳米铁电材料，这可能是先进的密码学和现代纳米电子学潜在的兴趣。
2022-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Internal Quantum Dynamics of a Nanoparticle in a Thermal Electromagnetic Field: a Minimal Model
我们认为，宏观电动力学是不适合描述的高真空中的悬浮纳米粒子和热电磁场之间的辐射热化过程。基于物理参数，我们提出了一个模型来描述这样的系统超越准平衡近似。我们利用路径积分技术对模型进行解析求解，精确计算了系统量子自由度随时间的演化。微观量子模型的自由参数通过将分析结果与众所周知的宏观响应函数相匹配来确定。在热电磁场中的悬浮纳米颗粒的内能的时间演化，如我们的模型所描述的，定性地不同于宏观电动力学，预测，可以通过实验测试。
2018-10-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Critical behavior of ferromagnetic pure and random diluted nanoparticles with competing interactions: variational and Monte Carlo approaches
在伊辛模型的框架下，研究了同时具有原子无序、稀释和竞争相互作用的纯铁磁纳米颗粒和金属纳米颗粒的磁性和临界行为.我们使用了基于Bogoliubov不等式的自由能变分原理和蒙特卡罗模拟。作为随机稀释的纳米颗粒的研究的情况下，我们已经考虑了Fe $_{0.5}$ Mn $_{0.1}$ Al $_{0.4}$合金，其特征在于表现出，在体条件下，低温再入自旋玻璃（RSG）的行为，并为实验和模拟结果是可用的。我们的研究结果可以得出结论，变分模型是成功的再现功能的颗粒尺寸依赖的居里温度为纯和随机稀释粒子。在这最后一种情况下，低温磁化减少是一致的，与相同类型的RSG行为观察到在散装根据在低场的Almeida-无磁线和线性依赖的冷冻温度与颗粒直径的倒数也得到。通过Bogoliubov计算相关长度临界指数得到值$ν=0.926\pm 0.004$，通过Monte Carlo计算得到值$ ν=0.71\pm 0.04$。这一事实表明，尽管热力学模型确实可以用于纳米结构的研究并且可以重现实验特征，但必须特别注意临界行为。从这两种方法中，$ν$指数与纯伊辛模型的差异与Harris和Fisher的论点一致。
2010-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Confinement effects on the properties of Janus dimers
限制已被建议作为一种工具来调整纳米粒子，表面活性剂，聚合物和胶体的自组装性能。在这种方式下，我们探索的Janus纳米粒子的相图使用分子动力学模拟。纳米颗粒被建模为二聚体，由一个单体，通过标准的Lennard Jones势和另一个单体，使用两个长度尺度肩电位建模相互作用。这种特殊设计的纳米粒子在本体中表现出独特的自组装结构和水状扩散异常。我们的研究结果表明，除了在散装观察到的聚集体，新的结构下观察到的限制。此外，流体相的动力学和热力学行为也受到影响。该系统表现出可重入的流体相和密度异常。这两个特征在批量中均未观察到。我们的研究结果表明，几何约束导致新的结构，几何和动力学行为的Janus纳米粒子。
2016-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Temperature of a nanoparticle above a substrate under radiative heating and cooling
控制涉及纳米颗粒和衬底的结构中的温度是涉及微和纳米级传热的应用的关键问题。我们研究了在单色光照射下，以热辐射作为唯一的热损失通道，单个纳米粒子与平板基底相互作用的热行为。我们开发了一个模型来计算纳米粒子的温度，基于一个有效的偶极极化率的方法。使用数值模拟，我们彻底调查影响纳米颗粒温度的各种参数的影响，如纳米颗粒到衬底的间隙距离，入射光的波长和偏振，或材料的共振。这项研究提供了一个工具，热表征和设计的微或纳米尺度系统耦合基板与纳米粒子或光学天线。
2017-02-01 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
An organic nanoparticle transistor behaving as a biological synapse
基于分子的器件被设想为通过凭借其自组织能力以更简单的工艺水平和更低的成本提供新功能或已经存在的功能来补充硅器件。此外，它们不受冯·诺依曼建筑的约束，这一特征可能为其他建筑范式开辟道路。神经形态电子学就是其中之一。在这里，我们展示了一种由分子和纳米颗粒组成的器件，纳米颗粒有机存储场效应晶体管（NOMFET），它表现出生物尖峰突触的主要行为。促进和抑制突触行为可以由NOMFET再现，并且可以编程。实时计算的突触可塑性证明和描述了一个简单的模型。这些结果开辟了在动态神经形态计算电路的NOMFET的速率编码利用的方式。
2009-10-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.bio-ph
