Magnetic hyperthermia experiments with magnetic nanoparticles in clarified butter oil and paraffin: a thermodynamic analysis
在磁流体热疗（MFH）实验的比功率吸收（SPA）模型中，纳米颗粒（NPs）的磁弛豫时间是加热机制的基本描述符。弛豫时间主要由纳米颗粒的磁性和纳米颗粒环境的流变学性质之间的相互作用决定。虽然磁性在MFH中的作用已被广泛研究，但到目前为止，NPs介质的热性质及其在MFH实验期间的变化一直被低估。在本实验中，我们发现ZnxFe 3-xO 4纳米颗粒在实验温度范围内通过不同的相变分散：澄清黄油（CBO）和石蜡。这些系统显示出在MFH实验的温度范围内的加热速率的非线性行为。对于CBO，$306 K$的快速增加与介质的粘度（\texteta（T））和比热（c_p（T））在其熔化温度以下和以上的变化有关。对于石蜡，加热速率的增加发生在$318 K$附近。纳米颗粒的磁性和形态学表征以及在$306 K$上方观察到的纳米颗粒的团聚表明，MFH曲线的快速增加与磁弛豫机制的变化无关，Néel弛豫占主导地位。事实上，由于在实验期间由磁场不均匀性驱动的NP的团聚，在低于和高于CBO熔点的温度下进行的连续实验运行导致不同的MFH曲线。对于石蜡观察到类似的效果。我们的研究结果突出了NPs介质的热力学性质的相关性，用于精确测量体外和体内环境的加热效率，其中热性质在MFH实验的温度窗口内在很大程度上是可变的。
2021-02-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Tracking the Brownian motion of DNA-functionalized magnetic nanoparticles for conformation analysis beyond the optical resolution limit
University of Kassel（卡塞尔大学）；Center for Interdisciplinary Nanostructure Science and Technology (CINSaT)（跨学科纳米结构科学与技术中心）；Bielefeld University（比勒费尔德大学）
通过布朗运动分析DNA功能化磁性纳米颗粒的构象，超越光学分辨率极限，揭示水动力学标度与dsDNA长度的关系。
2026-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft 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
Salt-Driven Assembly of Magnetic Silica Microbeads with Tunable Porosity
多孔磁性二氧化硅微球具有吸附性能强、易于回收等优点，在生物和环境领域具有广阔的应用前景。这项工作的目的是开发一种新的，廉价的和环境友好的方法的基础上团聚的纳米粒子在水液滴。使用乳液作为几何约束预期导致形成具有取决于水相含量的可调组成的球形珠粒。在室温下，通过向含有二氧化硅和氧化铁纳米颗粒的油包水乳液中加入氯化钙诱导胶体去稳定化来制备磁性二氧化硅珠。研究了盐浓度、乳化方式、疏水表面活性剂浓度以及二氧化硅含量对乳化效果的影响。该方法能够生产直径在1微米和9微米之间的球形珠粒。使用能量色散X射线光谱法和扫描透射电子显微镜证实了在珠结构内掺入磁性纳米颗粒，并导致制备产率高达84%的磁响应珠的生产。通过在油相中加入表面活性剂Span 80，可以调节珠粒的粗糙度和孔隙率。
2020-05-17 cond-mat.soft physics.app-ph
Gold Nanoparticles Coated Optical Fiber for Real-time Localized Surface Plasmon Resonance Analysis of In-situ Light-Matter Interactions
针对传统仪器难以进行原位局域分析的问题，提出利用浸涂工艺制备金纳米颗粒功能化光纤，基于局域表面等离子体共振原理实时检测折射率变化，成功评估了亚甲基蓝在琼脂糖凝胶中的原位分子分布，为生物医学领域的实时分子扩散分析提供了简单光流控工具。
2024-01-02 cond-mat.soft physics.ins-det physics.optics
Biophysicochemical interaction of a clinical pulmonary surfactant with nano-alumina
我们报告的相互作用的肺表面活性物质组成的磷脂和蛋白质与纳米氧化铝（Al 2 O3）的背景下，肺暴露和纳米毒性。我们研究了磷脂/纳米颗粒分散体的整体性质，并确定其相互作用的性质。临床表面活性剂Curosurf，无论是本地和挤出，和无蛋白质的表面活性剂进行了研究。通过光学和电子显微镜、光散射和zeta电位测量确定混合表面活性剂/颗粒分散体的相行为。它与强相互作用的纳米系统如聚合物、蛋白质或颗粒表现出广泛的相似性，并支持静电络合的假设。在临界化学计量下，形成由带相反电荷的囊泡和纳米颗粒之间的缔合产生的微米级聚集体。与脂蛋白冠或颗粒包裹模型相反，我们的工作表明，囊泡保持其结构完整性，并在其表面捕获颗粒。颗粒在表面活性剂相中的团聚是一种重要的现象，因为它可以改变颗粒与肺细胞的相互作用。
2015-06-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Long term stability and reproducibility of magnetic colloids are key issues for steady values of Specific Power Absorption through time
几乎所有的磁性纳米颗粒（MNP）的临床应用都需要生物相容性的水基磁性胶体的配制。对于磁热疗，要求还包括针对组分MNP的沉淀和团聚的高胶体稳定性，以便长期保持铁磁流体的加热效率。单畴MNP的比功率吸收（SPA）主要取决于平均粒径和粒径分布宽度，因此还需要在不同批次之间对这些参数进行一流的再现性。我们研究了由聚合物包覆的$Fe_{3}O_{4}$磁性纳米颗粒组成的高度可重复和稳定的水基胶体的SPA的演变。通过测量一年中的比功率吸收（SPA）值作为场振幅和频率（$H \leq 24 kA/m$ ; $260 \leq f \leq 830 kHz$）的函数，我们证明了这些样品中的SPA可以在连续合成之间重现，并且由于原位聚合物涂层提供胶体稳定性并保持偶极相互作用可忽略不计，因此可以在几个月内保持稳定。
2016-08-25 cond-mat.soft physics.chem-ph
Magnetic Nanoparticles in a Nematic Channel: A One-Dimensional Study
我们研究了一个铁磁悬浮液或悬浮的磁性纳米粒子在各向异性介质中，在三个不同的一维变分设置，有序的复杂性增加。这三个模型的特点是由一个能量，磁能和磁-磁耦合能量和实验观察到的图案建模为局部或全局能量最小。在我们的模型中，我们数值观察到弱到中等磁致伸缩耦合的具有不同磁化状态的多畴。我们证明了这些多结构域通过降低温度而稳定（如Mertelj等人，2013），并且多畴结构随着磁-磁耦合的增加而失去稳定性。一些精确的解决方案原型的情况下也得到了。
2018-09-12 cond-mat.soft
Static and Dynamic Properties of Block-Copolymer Based Grafted Nanoparticles Across the Non-Ergodicity Transition
我们提出了一个系统的调查静态和动态性能的嵌段共聚物胶束与交联的核心，代表模型聚合物接枝的纳米粒子，在很宽的浓度范围从稀制度逮捕（结晶）状态，通过光和中子散射，补充线性粘弹性。我们已经遵循了他们的散射强度和扩散动力学的演变，在整个非遍历性过渡和观察到的结果进行了对比，适当的粗粒度Langevin动力学模拟。这些核壳型的稳定模型软粒子位于超软恒星和硬球之间，众所周知的星对相互作用势不适合描述它们。相反，我们已经发现，一个有效的刷相互作用潜力提供了非常令人满意的实验和模拟之间的协议，提供洞察力的相互作用的柔软性和动态的球形胶体悬浮液。
2020-12-12 cond-mat.soft
3D Spectroscopic Tracking of Individual Brownian Nanoparticles during Galvanic Exchange
在单个实体的尺度上监测溶液中的化学反应是具有挑战性的：单个粒子探测需要小的共焦体积，这与布朗运动几乎不兼容，特别是当需要长的积分时间时。在这里，我们提出了一个实时（10 Hz）的全息为基础的纳米精度的3D跟踪单个移动的纳米粒子。使用这种定位，动态地调整共焦收集体积以跟随移动的纳米颗粒并允许连续的光谱监测。将这一概念应用于研究自由移动的胶体银纳米粒子与原位生成的金离子的电交换。虽然布朗轨迹揭示了颗粒大小，但光谱位移动态地揭示了单个物体水平上的组成变化和转化动力学，指向自由和束缚颗粒的不同转化动力学。
2022-09-15 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.optics
Low Dimensional Assemblies of Magnetic MnFe$_2$O$_4$ Nanoparticles and Direct In Vitro Measurements of Enhanced Heating Driven by Dipolar Interactions: Implications for Magnetic Hyperthermia
磁流体热疗（MFH），使用磁性纳米颗粒（MNP）作为加热剂提高肿瘤细胞温度的过程，已被证明在治疗某些类型的癌症方面是成功的。然而，在生理条件下产生的低加热功率使得在肿瘤部位需要高局部浓度的MNP。在这里，我们报告了如何在体外的磁性软MnFe $_2$ O $_4$纳米粒子的加热功率可以通过细胞内的低维集群通过一种策略，包括：a）的设计的MNP保留Néel磁弛豫在高粘度介质中，和b）培养MNP负载的细胞下，磁场产生细长的细胞内团聚体。我们的直接体外测量表明，与在细胞内自由形成的聚集体中测量的$SLP=305\pm25$ W/g相比，在直流磁场下原位培养BV 2细胞诱导的细长聚集体（$SLP=576\pm33$ W/g）的比损耗功率（SLP）增加了2倍。一个数值平均场模型，包括偶极相互作用，定量再现这些集群的SLP在phantomy和在体外，这表明它捕获的相关机制背后的高粘度条件下的功率损失。这些结果表明，在原位组装成低维结构的MNP是一个健全的可能的方式来改善在MFH的加热性能。
2020-11-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
Static and Dynamic Properties of Block-Copolymer Based Grafted Nanoparticles Across the Non-Ergodicity Transition
我们提出了一个系统的调查静态和动态性能的嵌段共聚物胶束与交联的核心，代表模型聚合物接枝的纳米粒子，在很宽的浓度范围从稀制度逮捕（结晶）状态，通过光和中子散射，补充线性粘弹性。我们已经遵循了他们的散射强度和扩散动力学的演变，在整个非遍历性过渡和观察到的结果进行了对比，适当的粗粒度Langevin动力学模拟。这些核壳型的稳定模型软粒子位于超软恒星和硬球之间，众所周知的星对相互作用势不适合描述它们。相反，我们已经发现，一个有效的刷相互作用潜力提供了非常令人满意的实验和模拟之间的协议，提供洞察力的相互作用的柔软性和动态的球形胶体悬浮液。
2020-12-12 cond-mat.soft
End Grafted Polymer Nanoparticles in a Polymeric Matrix: Effect of Coverage and Curvature
最近有人提出，可以通过将聚合物链接枝到纳米颗粒表面来控制具有聚合物基质的纳米颗粒的相容性。作为研究这种情况的第一步，我们使用分子动力学模拟的半径R（$4σ\le$ R $\le 16σ$，其中$σ$是聚合物单体的直径）接枝链长度为500的聚合物熔体中的链长度为1000的单个纳米粒子。接枝密度$Σ$在$0.04$ - $0.32$链/ $σ^2$之间变化。为了促进平衡，应用了蒙特卡罗双桥算法-在一对链上形成新的键，创建两个新链，每个新链与原始链基本上不同。对于这里研究的长刷链，刷的结构假设其大颗粒的限制，即使是小到8 $σ$的$R$，这与最近的实验结果是一致的。我们研究了自憎性去湿的熔体从刷子作为一个功能，增加$Σ$。即使这些长刷和矩阵链的长度$6$和$12$ $N_e$，分别（缠结长度为$N_e \sim 85$）给出了一些模糊的结果界面宽度，表明两个或更多个纳米粒子的研究是必要的，以正确理解这些可折叠性问题。使用原始路径分析来识别刷链和解链之间的缠结。我们发现，刷链和熔体链之间的纠缠的数量的规模简单地与产品的局部单体密度刷链和熔体链。
2010-08-05 cond-mat.soft
Zero Field Assembly of Long Magnetic Dipolar Chains in 2D Polymer Nanocomposite Films
几十年来，人们一直在理论上预测零场下磁偶极纳米颗粒链的存在，但这些结构很少在实验上观察到。一个先决条件是形成链的颗粒上的永久磁矩。在这里，我们报告的磁性偶极链的球形氧化铁纳米粒子的直径为\SI{12.8}{\nano\meter}的观察。纳米颗粒嵌入在聚合物薄膜中。由于聚合物基质的高粘度，主要聚集机制由偶极相互作用驱动。较小的氧化铁纳米颗粒（\SI{9.4}{\nano\meter}）不显示永久磁矩，不形成链，但紧凑的聚集体。不同的氧化铁纳米粒子和聚合物在空气-水界面的混合单分子膜的特征在于朗缪尔等温线和原位X射线反射仪（XRR）。颗粒与聚合物的组合导致在空气-水界面处的稳定的聚合物纳米复合膜。XRR实验表明，纳米颗粒浸没在\SI{3}{\nano\meter}的薄聚合物基质中。使用原子力显微镜（AFM）的LB膜，我们测量的横向分布的粒子在膜中。转移膜内的单个结构的分析结果在分形维数，是在良好的协议与2D模拟。
2019-03-12 cond-mat.soft
Time dependence of advection-diffusion coupling for nanoparticle ensembles
与纯扩散相比，对流-扩散耦合可以将颗粒和溶质分散增强几个数量级，其中对于诸如纳米孔或血管的受限流动区域达到稳定状态。在这里，通过使用倏逝波显微镜，我们测量的第一次完整的动态泰勒色散，突出了初始浓度分布的关键作用。我们在亚微米近表面流动中进行随时间变化的纳米分辨颗粒分散测量，包括纳米颗粒尺寸、速度梯度和粘度。这样的分辨率允许测量的完整的动态方法和交叉到稳定状态，揭示了一个家庭的主曲线。值得注意的是，我们的研究结果表明，动力学敏感地依赖于纳米粒子的初始空间分布。这些观察结果与现有的分析模型和数值模拟在定量上一致。我们预计，我们的研究将是在纳米尺度上观察和模拟更复杂情况的第一步，例如在纳米约束流中的目标寻找和化学反应，动态吸附和捕获问题，以及纳米级药物递送系统。
2021-04-29 cond-mat.soft physics.class-ph
Mesoscale self-organization of polydisperse magnetic nanoparticles at the water surface
本研究利用多种原位表征技术，揭示了多分散氧化铁纳米颗粒在水表面Langmuir膜中通过尺寸分离形成六方晶格介晶的自组织过程，并分析了其磁化分布。
2024-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Quantitative Microscale Thermometry in Droplets Loaded with Gold Nanoparticles
金纳米颗粒（AuNP）越来越多地用于其热等离子体性质，即它们在等离子体共振时将光转化为热的能力。然而，测量由AuNPs组件在微尺度上产生的温度梯度仍然具有挑战性，特别是当它们随机分布在三维空间时。在这里，我们介绍了一种无标记的测温方法，结合光学波前显微镜和数值模拟，推断由一个三维模型系统组成的乳液微滴加载金纳米粒子耗散的加热功率。这种方法提供了在照射时在液滴的核心中达到的温度的访问，而不需要外部校准。这些定量结果通过观察作为原位热探针添加在液滴中的温敏聚合物的相变来定性地验证。这种通用的测温方法是有前途的非侵入性温度测量在各种三维微系统涉及金纳米粒子作为胶体热源，如几个光响应药物输送系统。
2022-08-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Windowless Observation of Evaporation-Induced Coarsening of Au-Pt Nanoparticles in Polymer Nanoreactors
纳米粒子和溶剂之间的相互作用在复杂的亚稳态纳米结构的形成中起着关键作用。然而，这种相互作用的高空间和时间分辨率的直接观察是具有挑战性的与传统的液池透射电子显微镜（TEM）实验。在这里，一个无窗的系统组成的聚合物纳米反应器通过扫描探针嵌段共聚物光刻（SPBCL）沉积在无定形碳膜上被用来研究超细（1-3 nm）Au-Pt纳米粒子的粗化作为溶剂蒸发的函数。在这样的反应器中，均匀的Au-Pt纳米颗粒在电子辐照下由金属离子前体原位合成。薄聚合物膜的不均匀蒸发不仅使纳米颗粒集中，而且还加速了后退聚合物边缘处的聚结动力学。对影响聚结的颗粒力的定性分析表明，聚合物边缘的毛细拖曳在加速这一过程中发挥着重要作用。总的来说，这项工作：1）提供了对溶剂在多元素纳米结构合成过程中纳米颗粒的化学和粗化行为中的作用的基本见解，2）提供了对颗粒如何通过SPBCL过程形成的见解，以及3）显示了SPBCL生成的圆顶，而不是液体细胞，如何用于研究纳米颗粒的形成。更一般地说，它显示了为什么传统的颗粒粗化模型，不考虑溶剂蒸发，不能用来描述发生在薄膜，液体为基础的纳米结构的合成。
2018-06-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
