Magnetostatic interaction in oriented assembly of elongated nanoparticles
磁偶极子（MD）的相互作用矩阵的元素计算一对取向的球形磁性纳米粒子的半轴比为a/b = 1.25，1.5，2.0和3.0作为粒子中心之间的距离的函数。结果表明，当颗粒中心间的距离R为颗粒尺寸量级时，MD相互作用矩阵的球形近似在纵横比a/b > 1.25时已经是不正确的。然而，对于中等颗粒纵横比，a/b < 1.5，相对于相应的小参数的球形近似的一阶修正被示出与数值数据很好地一致。利用精确的MD相互作用矩阵，计算了具有不同填充密度的球形纳米颗粒取向团簇稀组装体的准静态磁滞回线，其大小取决于外磁场相对于颗粒取向轴的方向.
2022-02-26 cond-mat.mes-hall
Self-Assembly of Delta-Formamidinium Lead Iodide Nanoparticles to Nanorods: Study of Memristor Properties and Resistive Switching Mechanism
本研究合成δ-甲脒铅碘纳米颗粒并自组装成纳米棒，用于忆阻器，探究其阻变机制。
2025-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Templated self-assembly of iron oxide nanoparticles
我们报告自组装铁氧化物纳米粒子薄膜在硅衬底上。除了均匀组装的层，我们制作了40-1000 nm宽的图案化的沟槽，使用电子束光刻辅助自组装的调查。通过在油酸存在下在三辛胺中热分解油酸铁络合物来合成直径为20 nm +/-7%的纳米颗粒。样品具有不同的轨道宽度和纳米颗粒浓度，其特征在于通过扫描电子显微镜和超导量子干涉装置磁力仪。
2010-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional assembly of gold nanoparticles grafted with charged-end-group polymers
本研究通过给金纳米颗粒接枝不同带电端基的PEG，利用pH和盐度调控其在液/气界面的二维组装，并借助XR与GISAXS揭示端基电荷、PEG构象及氢键的作用机制。
2023-12-07 cond-mat.mes-hall
Hydrophobic-hydrophilic interactions drive rapid nanoparticle assembly
纳米粒子独特的物理和光学性质使其可靠和快速的组装成为纳米技术的重要目标。为此，许多相互竞争的驱动力已经成为控制自组装的目标，尽管可靠性和效率问题表明纳米尺度上的界面尚未完全理解。在这封信中，我们报告的第一次，从化学纳米图案化的疏水表面和相邻的亲水性区域（Janus接口）之间的界面的水介质的流动可以有效地用于快速纳米粒子组装与单个纳米粒子的分辨率。我们发现，从这个Janus接口的水分子的去湿驱动组装的纳米粒子从静电稳定的纳米粒子胶体到疏水区域，加快通过消除任何水合屏障所施加的润湿界面之间的粘附阻力，使得纳米粒子组装在一分钟内实现。我们称这种可控纳米粒子组装的方法为Janus界面纳米粒子组装- JINA。然后，我们证明了通过pH值切换控制这种机制，并证明了其有效性的制造快速创建单纳米粒子网站和单颗粒宽线，同时密集涂层宏观尺度的功能。这种组装方法不仅在纳米制造中具有深远的影响，而且这种机制的不可预见性也挑战了许多关于纳米粒子自组装界面相互作用的普遍假设。
2017-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.app-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
Growth modes of nanoparticle superlattice thin films
我们报道了氧化铁纳米颗粒薄膜超晶格的制备和表征。形成不同的膜形态的控制，通过调整粒子加溶剂基板的相互作用。事实证明，在溶剂蒸发过程中的自组装过程之前，溶剂的润湿与去润湿性质对确定所得膜形态起主要作用。除了层状生长，也证明了三维介晶生长。对纳米粒子自组装机制的理解是制造具有定制光学，磁性或电输运性质的新型材料的重要一步。
2014-03-27 cond-mat.mes-hall
Iron oxide nanoparticles for magnetic hyperthermia
磁性纳米粒子组装体在生物医学，特别是在磁热疗中显示出巨大的应用潜力。然而，为了在磁热疗中实现期望的治疗效果，纳米颗粒的组装体在中等振幅和频率的交变磁场中应具有足够高的比吸收率。
2019-02-06 cond-mat.mes-hall
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
On-demand assembly of optically-levitated nanoparticle arrays in vacuum
实现大尺度完全可控量子系统是当前物理学研究中的一个具有挑战性的课题，具有广泛的应用前景。真空光镊中的超冷原子和分子阵列已被用于量子模拟、量子精密测量和量子计算。近年来，真空中单个光悬浮纳米粒子质心运动的量子基态冷却被证实，为研究宏观量子力学和精密测量提供了前所未有的机会。在这项工作中，我们创建了一个可重构的光悬浮纳米粒子阵列在真空中。我们的光悬浮纳米颗粒阵列允许完全控制单个纳米颗粒，以形成任意图案并检测它们的运动。作为一个具体的例子，我们选择了两个纳米粒子没有旋转信号的阵列合成纳米哑铃原位合并到一个陷阱。原位合成的纳米哑铃可以旋转超过1 GHz。我们的工作为研究宏观多体物理提供了一个新的平台。
2022-07-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Defects in graphite engineered by ion implantation for the self-assembly of gold nanoparticles
本研究针对二维材料缺陷工程的应用需求，利用离子注入技术在高定向热解石墨表面构筑可控缺陷，结合实验表征与模拟明确缺陷结构，实现金纳米颗粒的引导自组装，为功能纳米材料开发提供新路径。
2024-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plasmofluidic Single-Molecule Surface Enhanced Raman Scattering from Dynamic Assembly of Plasmonic Nanoparticles
单分子表面增强拉曼散射（SM-SERS）是等离子体纳米粒子的重要应用之一。SM-SERS灵敏度关键取决于在这种纳米颗粒附近产生的等离子体热点。在传统的液相SM-SERS实验中，等离子体热点通过纳米颗粒的化学聚集来促进。这种聚集通常是不可逆的，因此，纳米颗粒不能再分散在流体中以供进一步使用。在这里，我们展示了如何将SM-SERS与等离子体极化激元辅助的等离子体纳米粒子在非结构化金属-流体界面的可逆组装相结合。我们的方法的一个独特的特点是，我们使用一个单一的倏逝波光激发的纳米粒子组装，操纵和SM-SERS测量。此外，通过利用在金属-流体界面处的等离子体激元的双重激发，我们创建了金属纳米颗粒的相互作用组件，其可以进一步用于分散纳米结构的动态光刻。我们的工作将在实现光学寻址，等离子体流体，单分子检测平台的影响。
2018-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.app-ph
Molecular Patterning and Directed Self-Assembly of Gold Nanoparticles on GaAs
在半导体表面上形成有机自组装单层的微/纳米图案的能力对于纳米科学中许多新兴领域的基础研究和应用至关重要。在这里，我们展示了硫醇分子自组装膜的图案化的无氧化物的GaAs表面的蘸笔纳米光刻和微接触印刷，促进了表面蚀刻和钝化的GaAs的过程。通过观察DPN写入的纳米级点、线图形，对GaAs表面的分子扩散进行了定量分析，与表面扩散模型吻合较好。图案化的硫醇分子的功能性通过将金纳米颗粒定向自组装到GaAs上的4-氨基硫酚SAM的模板上来证明。用原子力显微镜和扫描电子显微镜证实了金纳米颗粒的高度选择性组装。使用分子模板精确控制Au NP在无氧化物半导体表面上的组装的能力可以导致用于制造纳米等离子体结构的有效的自下而上的方法。
2020-01-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Self-assembly of a binary mixture of iron oxide nanoparticles in Langmuir film: X-ray scattering study
在本研究中，我们利用朗缪尔技术生产的自组装阵列组成的单分散氧化铁纳米粒子的直径为10 nm和20 nm的和他们的二元混合物。结合原位X射线反射测量和掠入射小角度X射线散射，直接在水面上获得阵列的面内和面外结构。表面压力等温线和X射线反射率分析表明，单分散的10 nm纳米粒子形成高度有序的单层，而20 nm粒子则以三维团簇形式堆积，粒子之间存在短程（最近邻）关联。在以3：1的比例组成的10 nm和20 nm纳米颗粒的二元混合物中，自组装过程导致其中10 nm颗粒的单层被较大颗粒扰动的结构。非平凡的混合导致颗粒间距离的扩大，但保持较小的纳米颗粒的二维晶格的对称性。估计的作用相互作用和微磁模拟表明单分散和二元系综的最佳形成。
2019-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
The influence of a planar metal nanoparticle assembly on the optical response of a quantum emitter
我们发展了一个分析框架来研究弱耦合的面内球形金属纳米粒子（MNP）组装体对相干照明量子发射器（QE）的影响。我们减少了上述通用平面设置的解析表达式推导成简单而简洁的表达式表示QE介导的对称MNP星座，通过利用对称性。我们使用最近推出的广义非局域光学响应（GNOR）理论，已成功地解释了等离子体激元实验模型的MNP在我们的系统。由于GNOR理论的使用，以及我们的分析方法，我们建议的程序是非常有效的计算。使用导出的模型，我们分析的吸收率，所得的拉比频率，有效激子的能量位移和退相率移谱的激子轴承QE中心的对称MNP设置。我们观察到，QE经历等离子体激元引起的吸收率谱线宽度的变化，随着MNP-QE中心间隔的减小和MNP数量的增加而增加。我们的研究结果还表明，参数区域的QE表现出减少线宽对减少MNP-QE中心分离的趋势可能与等离子体激元诱导的激子能量红移。类似地，QE吸收率线宽倾向于增加对减少MNP QE中心分离的区域可能伴随着等离子体激元诱导的激子能量蓝移。在这两种情况下，观察到的红/蓝移的幅度被认为是随着星座中的MNP的数量增加，由于增强的等离子体激元的影响。
2020-06-03 cond-mat.mes-hall
Ferromagnetic order in dipolar systems with anisotropy: application to magnetic nanoparticle supracrystals
单畴磁性纳米颗粒（MNP）除了磁晶能量外还通过偶极相互作用（DDI）相互作用，根据底层结构和组装的有序度，可以呈现低温铁磁（SFM）或自旋玻璃（SSG）相。我们研究，从蒙特卡罗模拟的框架内的有效的一个自旋或macrospin模型，单域MNP固定在一个完美的晶格与fcc对称和随机分布的易轴的网站上的单分散组装的情况。我们限制自己的情况下，一个低的各向异性，即发病的偶极长程铁磁（FM）相的消失，在各向异性的情况下，由于后者引入的无序。
2018-10-10 cond-mat.mes-hall
Hierarchical self-assembly of nanoparticles for optical metamaterials
分级自组装将纳米结构排列在不同的长度尺度。它逐渐成为一种有效的方法来制造人工超材料的复合纳米结构定制的特定响应。分级自组装通过显著减少制造时间并使得形成块体材料成为可能来克服“自上而下”方法的缺点。在这里，我们报告的应用分层自组装的金属纳米粒子的创造第一个各向同性光学超材料与强人工磁性的蓝光。我们已经使用胶体自组装来创建产生所需的磁响应的人工“纳米分子”，并使用微流体自组装来产生块体亚结构。我们证明，最终材料的磁响应是准确地描述了各向同性的磁导率，满足局部性的原则。我们的方法解锁了大量复合纳米材料的制造。此外，这种“自下而上”方法所固有的空间无序是解决非局部性问题的关键。该技术可以很容易地扩展到未来几代由介电纳米块制成的低损耗光学超材料，以绕过与贵金属中等离子体共振相关的光学损耗的限制。
2016-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-Assembly of Core-Shell Hybrid Nanoparticles by Directional Crystallization of Grafted Polymers
本研究通过将可结晶聚合物接枝到SiO₂纳米颗粒上，利用配体定向结晶驱动自组装，两步形成核壳杂化纳米结构，揭示了配体在构建复杂杂化材料中的关键作用。
2023-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
From Self-Assembly to Controlled-Assembly, From Optical Manipulation to AFM Manipulation
移动纳米粒子/原子来研究它们之间的近场相互作用是探索这些组件的光学和电学性质的许多方法之一。传统的方法包括通过纺丝或干燥纳米颗粒在基底上的自组装是很好的实践。光刻技术是在衬底上沉积有限的纳米/微米图案的另一种流行方法。后来的光学和机械操纵被用来对纳米和微观结构甚至原子的移动进行更多的控制。光镊、光阱和AFM操作是这些精确方法的例子。
2015-01-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
Dynamics of particles with cubic magnetic anisotropy in a viscous liquid
通过求解单位磁化强度矢量的随机Landau-Lifshitz方程和描述纳米粒子在液体中空间取向的多粒子指向矢随机方程，计算了具有立方各向异性的球形铁纳米粒子在粘性液体中的稀组装体的比吸收率（SAR）.在低幅值和足够高幅值的交变磁场下，分别揭示了颗粒的粘性和磁性磁化反转模式。在相同的外加磁场振幅和频率下，铁纳米颗粒组装体的SAR显着超过具有单轴各向异性的铁氧化物纳米颗粒的SAR。线性响应理论仅在小磁场幅值H 0 < 50 - 70 Oe时有效。
2021-05-25 cond-mat.mes-hall
Visualizing Magnetic Order in Self-Assembly of Superparamagnetic Nanoparticles
本文利用软X射线矢量叠层衍射断层成像技术揭示了液-液界面自组装超顺磁纳米粒子的三维磁化场，发现层数增加使自旋更对齐并增强净磁化，单层因热致磁涡旋增殖呈磁短程有序，双层和三层因偶极相互作用增强呈磁长程有序，证明了层状结构对磁化的关键作用。
2024-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large structure-dependent room temperature exchange bias in self-assembled BiFeO3 nanoparticles
我们研究了BiFeO 3纳米粒子（~ 20-40 nm）自组装聚集体的磁性。聚集体形成两种不同的结构-一种具有有限的交联，另一种具有大量的交联-通过“干燥介导的自组装”过程，然后将纳米颗粒分散在不同的有机溶剂中。与孤立纳米粒子（H_C ~ 250 Oe; H_E ~ 0）相比，它们表现出大的双折射率H_C（>1000 Oe）和交换偏置场H_E（~ 350-900 Oe）。H_E由负向正转变，这取决于聚集体的结构，其中|H_E|较大。磁力显微镜揭示了磁畴（横跨7-10个纳米颗粒）以及域切换特性，并证实了磁性测量的结果。“干燥介导的自组装”过程的数值模拟表明，纳米粒子-溶剂相互作用在形成实验观察到的“纳米粒子聚集体结构”中起着重要作用。另一方面，磁滞回线的数值模拟，指出了自旋钉扎在纳米粒子的表面作为在不同的悬浮介质中的颗粒的表面功能化的结果的重要性。取决于在表面处优选地沿着易轴方向指向的钉扎自旋的浓度-从大于50%到小于50% - H_E从负切换到正。除了大量的样品和孤立的纳米粒子，纳米粒子聚集体-由表面功能化-因此，提供了显着的可调性的性质取决于结构。
2020-08-13 cond-mat.mes-hall
Quantifying the complex permittivity and permeability of magnetic nanoparticles
超顺磁性氧化铁纳米颗粒的复介电常数和磁导率已经使用具有静态磁场的圆形波导组件来量化，以对齐纳米颗粒的磁化。测量的高灵敏度提供了纳米颗粒的精确共振特征。在铁磁共振（FMR）附近的复磁导率与通过常规磁力测量法测量的纳米颗粒的磁化强度一致。一个严格的和自洽的测量纳米粒子的复介电常数和磁导率是至关重要的，以准确地确定介电行为以及纳米粒子磁化的频率响应，必要的成分时，设计和优化磁性纳米粒子的生物医学应用。
2015-04-06 cond-mat.mes-hall
Assembly-mediated Interplay of Dipolar Interactions and Surface Spin Disorder in Colloidal Maghemite Nanoclusters
通过基于高温多元醇的途径促进单晶、胶体磁赤铁矿纳米颗粒的受控组装。结构表征表明，在水介质中具有高结晶度的50和86 nm直径（D）的尺寸可调的纳米团簇由$\sim$ 13 nm（d）晶体取向的纳米颗粒组成。针对从单个胶体纳米颗粒（$ϕ$ = 0.47）到簇（$ϕ$ = 0.72）的无机磁性相的增加的体积分数$ϕ$检查相互作用效应。后者的冷冻液体分散体在300 K下表现出弱的亚铁磁行为。比较穆斯堡尔光谱研究表明，团簇内的相互作用发挥作用。一个新的见解出现从集群温度依赖的交流磁化率，显示两个最大值在$χ$“（T），具有很强的频率色散。标度律分析以及所观察到的记忆效应表明，在T $_{B}$ $\sim$ 160-200 K时，超自旋玻璃态进入，而在较低温度下，表面自旋玻璃冻结在T $_{f}$ $\sim$ 40- 70 K。在这样的纳米粒子组装系统中，随着$ϕ$的增加，蒙特卡罗模拟证实了粒子间偶极相互作用和组成纳米粒子表面自旋无序在新兴的自旋玻璃动力学中的作用。
2013-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Morphology and depletion force-based large-scale self-assembly of nanocubes on surface
Seoul National University（首尔大学）；Stanford University（斯坦福大学）
本研究提出MIDAS方法，利用形貌敏感耗散力实现金纳米立方体的形状选择性自组装，通过控制基底粗糙度大规模制备二维和三维纳米颗粒结构，无需复杂修饰，模拟验证耗散力为关键参数。
2026-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Selectivity in Ligand Functionalization of Photocatalytic Metal Oxide Nanoparticles for Phase Transfer and Self-assembly Applications
在室温条件下，研究了胺封端（油胺）和硫醇封端（1-十二烷基乙基）烷基链配体对TiO 2、ZnO、WO 3和CuO光催化金属氧化物纳米粒子的功能化作用。在配体对这些不同氧化物的纳米颗粒的结合特异性中观察到高选择性。据观察，油胺稳定地结合到只有TiO 2和WO 3，而1-十二烷硫醇稳定地结合到ZnO和CuO。同样，使用油胺可以实现TiO 2和WO 3纳米颗粒的极性到非极性溶剂相转移，但使用1-十二烷基硫醇则不行，而对于ZnO和CuO则相反。通过ATR-FTIR光谱法探测配体官能化纳米颗粒的表面化学，这使得能够阐明在活性位点处的配体的占据。纳米粒子表面配体的光稳定性取决于材料的光催化自清洁性能。虽然TiO 2和WO 3在UV和可见光下在24小时内降解配体，但ZnO和CuO上的配体不受影响。从应用的角度来看，收集的见解也是高度相关的。例如，由于配体官能化的纳米颗粒本质上是疏水的，因此它们可以在空气-水界面处自组装，以获得具有经证实的光催化以及防雾特性的纳米颗粒膜。
2022-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Geometric Frustration Directs the Self-Assembly of Nanoparticles with Crystallized Ligand Bundles
本文提出由吸引性杆与排斥性球构成的极简粗粒化模型，以描述带结晶配体束的纳米粒子，并揭示几何失稳如何调控自限制团簇及低维介观结构。
2025-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Room temperature self-assembly of mixed nanoparticles into complex material systems and devices
使用其他不相容的材料制造具有复杂和结构化组成的纳米材料的能力日益成为下一代技术的基础。这正转化为越来越多的努力，将更广泛的材料集成到关键技术平台上1-在光子学中，其中一个平台是二氧化硅，这是一种无源、低损耗和坚固的介质，对于高效的光传输至关重要2。主动功能化，无论是通过增加增益或非线性，是最有可能通过集成的活性材料3，4。不幸的是，在二氧化硅波导的制造中使用的高温使得目前不可能整合许多对实现这种扩展功能至关重要的有机和无机物质。在这里，我们展示了使用纳米粒子的自组装由复杂的二氧化硅基材料制成的新型波导和器件的制造。特别是，室温下制造的二氧化硅微丝集成有机染料（罗丹明B）和单光子发射纳米金刚石。
2012-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Versatile Hall magnetometer with variable sensitivity assembly for characterization of the magnetic properties of nanoparticles
设计了一种可变灵敏度的霍尔磁强计，用于测量不同方法制备的磁性纳米颗粒的磁性能。这种新型的磁力计也可用于测量散装材料和液体样品。磁力计由两个丙烯酸结构的商用霍尔效应传感器构成，用作千分尺和带有传感器的电路板的支撑。对于操作，磁力计在几分钟内获得完整的磁化曲线。如果具有1.3*10-9 Am 2的磁矩灵敏度至493 mV/mT的灵敏度，则灵敏度可在10至493 mV/mT的范围内调节。它的性能通过磁性纳米颗粒进行测试。作为一个应用实例，我们使用磁性曲线估计纳米颗粒的平均直径。并与透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和动态光散射（DLS）等方法进行了比较。还将磁化结果与通过独立的商业磁力计获得的结果进行比较，其揭示了约0.31 Am 2/kg的误差（即，0.6%）。
2019-06-17 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
Magnetic nanoparticle sensing: decoupling the magnetization from the excitation field
磁性纳米粒子的遥感在磁性纳米粒子热疗和分子探测方面有着令人兴奋的应用。我们介绍，模拟，并通过实验证明了一种创新-一个传感线圈，是几何解耦的激励场-磁性纳米粒子光谱，增加了远程检测的灵活性和能力。解耦绝对地增强了对少量纳米颗粒的灵敏度，并且相对地增强了对纳米颗粒动力学中的小变化的灵敏度。我们采用了以前的光谱方法，测量纳米粒子的弛豫时间，并证明了一种新的测量纳米粒子的温度，可以同时使用在热疗。
2014-03-25 cond-mat.mes-hall
Magnetic instability induced by tunnel current in single Co nanoparticles
测量了单个Co纳米颗粒在稀释制冷机温度下的磁滞回线。纳米颗粒通过隧道结与块状Al引线电接触。隧道电流对磁场显示磁滞回线。通过电流降低磁切换场，并且可以通过施加电压脉冲来切换纳米颗粒的磁化，这表明纳米颗粒的磁稳定性被电子输运减弱。大电流可以驱动磁化的额外转变和随机切换。
2012-07-08 cond-mat.mes-hall
Non-spherical nanoparticles in block copolymer composites: nanosquares, nanorods and diamonds
提出了一种混合嵌段共聚物（BCP）纳米复合材料的计算模型，用于研究包括正方形、长方形和菱形在内的各种形状的纳米颗粒（NPs）。模拟被用来研究各向异性的作用，在组装的胶体内BCP，从NP是兼容的一个阶段，中性NP。研究了在少数嵌段共聚物结构域内将正方形纳米颗粒有序排列成网格结构，以及纳米棒在层状嵌段共聚物中的排列，并将模拟结果与纳米片和PS- \textit{b} -PMMA嵌段共聚物的混合物的实验进行了比较。矩形纳米颗粒在结构域之间的界面处的组装导致沿着界面的对齐。长径比对胶体在界面的聚集起着关键作用，这导致了低长径比和高长径比纳米粒子的不同的共组装行为。
2019-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
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
Enhanced Control of Quantum Dot Photoluminescence in Hybrid Assemblies
发射体与等离子体纳米颗粒或表面的距离依赖性相互作用形成了有机基复合材料领域的基础。半导体量子点（QD）由于其光稳定性而成为鲁棒的发射体，并且提供了理解一个发射体和一个金属纳米颗粒之间的基本电子物理的可能性。一个关键的挑战是形成含有高纯度的QD和等离子体纳米颗粒的系统。我们提出了翻译的DNA为基础的自组装技术组装成离散的混合结构，包括二聚体，高纯度的金属和半导体纳米晶体。该方法可以控制量子点：金属纳米颗粒的粒子间分离、几何形状和比例，以及组装体中金属/量子点成分的光谱特性，以研究等离子体激元-激子相互作用。混合组件显示预期的增强，伴随着在QD发射率的增加，在QD发射和局部表面等离子体共振之间的强烈重叠的组件的稳态光致发光。相比之下，在QD和金属纳米颗粒光谱性质失谐后，观察到QD发射寿命延长（发射速率降低）高达1.7倍，以及稳态PL增强15-75%。这可以从Purcell效应的角度来理解，其中金纳米颗粒充当阻尼的纳米级空腔。考虑到使用广义非局域光学响应理论（GNOR）的金属纳米颗粒和作为开放量子系统的QD，响应由发射器对于平行和垂直场取向所经历的干涉驱动。这提供了一种机制，用于通过金属纳米颗粒在比先前理解的更宽的寿命范围内控制QD的发射速率。
2021-09-17 cond-mat.mes-hall
Modeling of Thermal Magnetic Fluctuations in Nanoparticle Enhanced Magnetic Resonance Detection
我们提出了一个系统的数值模拟研究的磁化动力学和热磁矩波动的单磁畴纳米粒子的配置适用于提高感应磁共振检测信噪比（SNR）。以前的建议，定向各向异性单磁畴纳米粒子放大的磁通量在MRI线圈只集中在线圈拾取电压信号增强。在这里，我们扩展分析的SNR的数值评估，通过建模的固有热磁噪声引入到检测线圈插入这样的各向异性纳米粒子填充的线圈芯。我们利用Landau-Lifshitz-Gilbert方程下的Stoner-Wohlfarth单磁畴（宏自旋）的假设，模拟在这样的纳米粒子由于交流驱动场以及热噪声的磁化动力学。这些模拟被用来评估纳米粒子的配置和形状对增强SNR的影响。最后，我们探讨了宽带磁矩热起伏噪声的窄带滤波对信噪比的影响。我们的研究结果提供了动力，相对简单的修改现有的MRI系统，以实现增强检测SNR的扫描仪与适度的极化磁场。
2021-01-12 cond-mat.mes-hall
Effect of Distributed Particle Magnetic Moments on the Magnetization of NiO Nanoparticles
考虑到粒子磁矩的分布，测量和分析NiO纳米粒子的磁化强度。我们发现，在分析中忽略这种分布是文献中报道的许多关于该系统的异常观测的原因。
2011-03-17 cond-mat.mes-hall
Switching of Magnetic Moments of Nanoparticles by Surface Acoustic Waves
我们报告的纳米粒子的表面声波（SAW）的磁化反转的证据。该实验系统由分散在压电基板上的孤立的磁铁矿纳米颗粒组成。从饱和状态的磁弛豫变得显着增强的SAW的存在下，在一个恒定的温度下的基板。松弛声表面波功率和频率的依赖关系进行了研究。这种效应是由纳米颗粒中SAW产生的有效交流磁场解释的。
2017-06-30 cond-mat.mes-hall
Determining Magnetic Nanoparticle Size Distributions from Thermomagnetic Measurements
热磁测量用于获得磁性纳米颗粒的尺寸分布和各向异性。描述了一种分析变换方法，该方法利用温度相关的零场冷却（ZFC）磁化数据来提供超顺磁性纳米颗粒的平均直径和相对丰度的定量测量。将这种方法应用于MnAs-GaAs复合膜中的自组装MnAs纳米颗粒，揭示了与块状材料相比纳米颗粒的对数正态尺寸分布和降低的各向异性。这种分析技术有望快速评估的超顺磁性纳米粒子的合奏的尺寸分布。
2015-04-25 cond-mat.mes-hall
Binding Energies of Charged Metal Nanoparticle Configurations
金属球之间的静电相互作用是化学中许多纳米材料组装的重要组成部分。在这里，我们推导出一种方法来计算任意配置的金属球的能量和极化的任意多极阶。这有助于深入了解带电金属颗粒的优选配置，并证明静电相互作用对配置几何形状的敏感性。
2010-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
A scanning probe-based pick-and-place procedure for assembly of integrated quantum optical hybrid devices
集成量子光学混合器件包括基本组成部分，如单发射器和定制的光子纳米结构。可靠的制造方法需要在任意纳米结构上以最高精度控制活性纳米颗粒的沉积。在这里，我们描述了一种易于适应的技术，采用采摘和放置的纳米粒子与原子力显微镜结合共聚焦设置。以这种方式，可以在组装之前和之后同时监测形貌和光学响应。该技术可以应用于任意粒子。在这里，我们专注于纳米金刚石含有单氮空位中心，这是特别有趣的量子光学实验上的单光子和单发射水平。
2011-07-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Localization of Temperature Using Plasmonic Hot Spots in Metal Nanostructures: The Nano-Optical Antenna Approach and Fano Effect
由于热传递是一个扩散过程，因此在小体积中强烈定位温度是具有挑战性的。在这里，我们将展示如何克服这一限制，使用电动热点和干扰效应的制度，连续波（CW）的激励。我们介绍了一组的本地化的温度和等离子体激元光热效应的效率的品质因数。我们的计算表明，在一个三聚体纳米粒子组装的温度定位是一个复杂的功能的几何形状和尺寸。三聚体中的大纳米颗粒起到纳米光学天线的作用，而等离子体热点中的小纳米颗粒起到纳米加热器的作用。在特殊条件下，纳米颗粒三聚体内部的温度升高可以局限于小加热器纳米颗粒处的热点区域中，并且以这种方式，可以实现热热点。然而，在这种三聚体中产生温度的总功率效率远小于单个纳米颗粒的功率效率。我们可以通过使用具有纳米棒的三聚体来克服后一个缺点。在由一个纳米棒和两个球形纳米颗粒组成的三聚体组装体中，我们观察到了强烈的等离子体Fano效应，该效应导致了小加热器纳米棒中光学能量耗散的集中。因此，由于强等离子体Fano效应，在基于纳米棒的组件中产生温度的功率吸收效率大大增加。与单个纳米晶体和纳米颗粒三聚体相比，在热点中并入小纳米棒的Fano加热器显然具有最佳性能。本文所描述的热局部化原理可潜在地用于热光催化、能量转换和生物相关应用。
2016-06-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Magnetic Relaxation in Two Dimensional Assembly of Dipolar Interacting Nanoparticles
使用两个能级近似的能量势垒，我们进行了广泛的动力学蒙特卡罗模拟探测的弛豫特性在一个二维（$L^{}_x\times L^{}_y$）阵列的磁性纳米粒子作为偶极相互作用强度$h^{}_d$，纵横比$A^{}_r=L^{}_y/L^{}_x$，和温度$T$的函数。在弱偶极相互作用（$h^{}_d\approx0$）和相当高的温度下，磁弛豫遵循Néel Brown模型。有趣的是，足够强度的偶极相互作用被发现在正方形排列的MNP（$A^{}_r=1.0$）中诱导反铁磁耦合，导致与$h^{}_d$的磁弛豫的紧固。甚至在$A^{}_r<100$高于特定偶极相互作用强度$h^{\star}_d$的情况下，也存在弛豫的快速增加，这用$A^{}_r$得到增强。值得注意的是，对于高度各向异性的系统，如线性链的MNP，$h^{}_d$的磁弛豫有减慢。这是因为在这种情况下，偶极相互作用诱发铁磁相互作用。热涨落对弛豫特性也有很大的影响。在弱偶极极限的情况下，由于热涨落的增强，$T$的磁化强度迅速弛豫。磁弛豫的偶极相互作用和纵横比的影响也清楚地表明在Néel弛豫时间$τ^{}_N$的变化。在强偶极相互作用（$h^{}_d>0.3$）和$A^{}_r=1.0$存在下，对于给定温度，$τ^{}_N$随$h^{}_d$降低。另一方面，对于巨大的$A^{}_r$ $(>100)$，使用$h^{}_d$的$τ^{}_N…
2021-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Relaxation in Ordered Assembly of Magnetic Nanoparticles
利用计算机模拟研究了磁性纳米颗粒（MNP）二维（$l^{}_x \times l^{}_y$）阵列的弛豫特性随纵横比$A^{}_r=l^{}_y/l^{}_x$、偶极相互作用强度$h^{}_d$和各向异性轴取向的变化。假设所有MNP的各向异性轴具有相同的方向，$α$是取向角。无论$α$和$A^{}_r$如何，磁化衰减曲线的函数形式都与$h^{}_d\leq0.2$完全指数衰减。在$h^{}_d\approx0.4$处存在弛豫行为的转变;对于$α\leq45^\circ$，磁化弛豫缓慢;对于$α>45^\circ$，磁化弛豫迅速。有趣的是，无论$α$如何，它对$h^{}_d>0.6$都迅速衰减。这是因为偶极相互作用在这种情况下促进反铁磁耦合。在高各向异性体系（$A^{}_r\geq25$）中，$α$对磁弛豫有很强的影响.有趣的物理学在一个巨大的纵横比$A^{}_r=400$的情况下展开。有一个快速衰减的磁化与$α$，即使是弱相互作用的MNP。值得注意的是，由于铁磁耦合占主导地位，即使$h^{}_d=0.4$和$α=0^\circ$具有中等值，磁化强度也不会放松。令人惊讶的是，存在从饱和（+1）到$-1$状态的完全磁化反转。在这种情况下，偶极场和各向异性轴倾向于彼此反平行地对准。对于小的$h^{}_d$和$A^{}_r\leq25.0$，有效Néel弛豫时间$τ^{}_N$弱依赖于$α…
2021-06-27 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
Dynamics of optically directed assembly and disassembly of plasmonic nanoplatelet arrays
基于纳米颗粒的光学物质的研究只考虑了球形成分。然而，具有其他形状的纳米颗粒预计具有不同的局部电磁场分布，因此与光学物质阵列中的邻居相互作用。因此，人们会期望它们的动态也不同。我们研究了有序阵列的等离子体纳米片在光学线阱中的定向组装，通过全息光束整形改变相位梯度来展示阵列的可重构性。与等离子体纳米球相比，纳米片上较弱的梯度力和由此产生的较慢的运动允许精确研究它们的组装和分解动力学。在间隔数百纳米到几微米的颗粒之间检测到时间和空间相关性。电动力学模拟揭示了多极等离子体激元模式，诱导短距离（近场）和较长范围的电动相互作用的存在。这些相互作用导致了强相关性和观察到的非均匀动力学。我们的发现展示了通过利用多极等离子体模式之间的干涉来产生复杂的可寻址光学物质的新机会，并创造了新的有源光学技术。
2018-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.optics
Embracing defects and disorder in magnetic nanoparticles
氧化铁纳米颗粒在从能源应用到生物医学的广泛技术中具有巨大的科学和技术潜力。为了提高其性能，迄今为止一直渴望单晶和无缺陷的纳米颗粒。然而，在最近的几项研究中，缺陷丰富的纳米粒子在磁热疗和磁粒子成像中优于无缺陷的纳米粒子。在这里，概述了国家的最先进的设计和表征的缺陷和由此产生的自旋无序的磁性纳米粒子的重点是氧化铁纳米粒子。强调了缺陷和无序对用于药物递送和癌症治疗的磁性纳米颗粒的细胞内磁热疗性能的有益影响。氧化铁纳米颗粒中的缺陷工程成为一种为生物医学定制其磁特性的替代方法，因为它已经成为半导体等成熟系统和包括钙钛矿太阳能电池在内的新兴领域的常见做法。最后，观点和想法给出了如何故意诱导缺陷的氧化铁纳米粒子及其潜在的影响，磁示踪剂监测细胞治疗和免疫治疗的磁粒子成像。
2020-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Magnetoresistive Effect in Colloidal Magnetic Nanoparticles
这篇论文已被作者撤回。
2007-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scaling of transverse nuclear magnetic relaxation due to magnetic nanoparticle aggregation
超顺磁性氧化铁（SPIO）纳米颗粒的聚集降低了通过Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）脉冲回波序列测量的相邻水分子的横向核磁共振（NMR）弛豫时间T2。这种效应通常用于测量各种小分子的浓度。我们进行了广泛的蒙特卡罗模拟的水扩散周围SPIO纳米粒子聚集体，以确定T2和聚集体的细节之间的关系。我们发现，在运动平均制度T2尺度作为一个幂律的纳米粒子在一个聚集体的数量N。具体的标度取决于聚集体的分形维数d。对于d=2.2的聚集体，我们发现T2 N^{-0.44}，这是扩散限制聚集的典型值。我们还发现，在两个纳米粒子系统中，T2是强烈依赖于两个纳米粒子相对于外部磁场的取向，这意味着它可能是有可能感测的两个纳米粒子聚集体的取向。为了优化SPIO纳米颗粒传感器的灵敏度，我们建议最好是具有少量纳米颗粒的聚集体，靠近在一起，用长脉冲回波时间测量。
2010-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
