The suspended ferromagnetic particles subjected to the gradient and uniform magnetic fields experience both the translational force generated by the field gradient and the rotational torque generated by the fields strengths. Although the uniform field does not contribute to the force, it nevertheless influences the translational motion of these particles. This occurs because the translational force depends on the direction of the particle magnetization, which in turn depends on the fields strengths. To study this influence, a minimal set of equations describing the coupled translational and rotational motions of nanosized ferromagnetic particles is introduced and solved in the low Reynolds number approximation. Trajectory analysis reveals that, depending on the initial positions of nanoparticles, there exist four regimes of their directed transport. The intervals of initial positions that correspond to different dynamical regimes are determined, their dependence on the uniform magnetic field is established, and strong impact of this field on the directed transport is demonstrated. The ability and efficiency of the uniform magnetic field to control the separation of suspended ferromagnetic nanoparticles is also discussed.
Frequency-dependent magnetic susceptibility of magnetic nanoparticles in a polymer solution: a simulation study
磁性复合材料，即弹性体、聚合物凝胶或具有嵌入的磁性纳米颗粒的聚合物溶液，可用于许多技术和生物医学应用。然而，颗粒的磁性和（粘）弹聚合物基质的机械性能之间的耦合机制的微观细节仍然没有得到解决。在这里，我们研究了一个单域球形磁性纳米粒子，悬浮在聚合物溶液中的响应，以交变磁场。作为相互作用，我们只考虑排除体积与聚合物的相互作用和通过溶剂介导的流体动力学相互作用。采用线性响应Green-Kubo方法计算了交流极化率谱，研究了聚合物浓度和聚合物长度对极化率谱的影响。我们的数据与最近测量的典型磁性复合系统的交流磁化率进行了比较[Roeben等人，Colloid and Polymer Science，2014，2013- 2023]，并证明了流体动力学耦合在此类系统中的重要性。
Bridging the Gap between Crosslinking Chemistry and Directed Assembly of Metasurfaces Using Electrohydrodynamic Flow
在理解自组装中的化学和物理驱动力方面的进展允许制造具有亚波长构建块的独特纳米架构，作为等离子体和超材料设备的基础。胶体纳米球的化学交联已经产生了最小的间隙间距，这是获得大大增强的电场、热点区域所必需的，这对于调整光-物质相互作用是至关重要的。然而，在大面积上获得用于设备的密集纳米天线的均匀电磁响应仍然具有挑战性。在这项工作中，电流体动力学（EHD）流动和化学交联相结合，形成密集的，但离散的，金纳米球簇（低聚物）的工作电极。EHD提供了一个长范围的驱动力，使纳米球在一起，酸酐交联产生0.9 nm的间隙间距。使用选择性化学，纳米球同时交联到嵌段共聚物模板上，产生具有比没有模板产生的单层结构更窄的波长带宽和更高的热点强度的低聚物。我们通过全波模拟，紫外可见光谱和表面增强拉曼散射（SERS）研究纳米天线的响应。纳米天线具有均匀的热点强度和间隙间距。模拟显示场增强600，与测量的平均SERS增强1.4x10^9很好地相关。纳米天线基底产生SERS信号，在1 mm 2面积上测量的相对标准偏差为10%，这对于纳米光学器件（如光学传感器）以及其他应用至关重要。理解长程（EHD流动）和短程（化学交联）驱动力提供了对在用于大面积等离子体和超颖表面器件制造的架构中组装胶体纳米颗粒的控制。
