Thermal hysteresis of spin reorientation at Morin transition in alkoxide derived hematite nanoparticles
我们目前的结构和磁性能的高度结晶的α-Fe 2 O3纳米粒子的平均尺寸~200 nm，合成一种新的溶胶-凝胶法使用金属醇盐前体。这些粒子是多畴的，显示出弱的铁磁-反铁磁（WF-AF）转变（即，Morin转变）。穆斯堡尔谱测量表明，在T ~ T_M处超精细参数发生了跃变，在冷却或加热时也表现出热滞后现象。作为温度的函数的超精细参数的分析使我们能够丢弃温度梯度以及WF/AF相的共存作为这种滞后行为的可能起源。相反，滞后可以定性地解释为颗粒的小尺寸和高结晶度，这阻碍了WF或AF相的成核，从而产生超过TM的亚稳态。
2013-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Unified model of hyperthermia via hysteresis heating in systems of interacting magnetic nanoparticles
我们提出了一个一般性的研究频率和磁场依赖性的特定的热功率在磁场驱动的磁滞循环在磁性纳米粒子与生物医学中的热疗应用。采用具有自然时间尺度的动力学Monte-Carlo方法使我们能够超越小驱动场振幅和可忽略的粒子间相互作用的假设，这是基于线性响应理论的标准方法适用性的基础。该方法捕获的超顺磁性和完全滞后制度和它们之间的过渡。我们的研究结果揭示了意想不到的偶极相互作用引起的比热功率的增强或抑制，依赖于粒子的固有统计特性，这不能用标准理论来解释。虽然实际的加热功率是很难预测的，因为相互作用的影响，最佳加热是在超顺磁性和完全滞后制度之间的过渡区。
2014-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Hysteresis in Two Dimensional Arrays of Magnetic Nanoparticles
我们进行计算机模拟，以探测作为偶极相互作用强度$h^{}_d$，温度$T$，纵横比$A^{}_r=L^{}_y/L^{}_x$，和所施加的交变磁场的方向的函数的磁性纳米粒子的二维（$L^{}_x\times L^{}_y$）组件的磁滞。在没有磁相互作用（$h^{}_d\approx0$）和热波动（$T=0$ K）的情况下，磁滞遵循Stoner和Wohlfarth模型，正如预期的那样。对于弱偶极相互作用和实质性的温度，磁滞具有超顺磁性行为的主导地位，与所施加的磁场的方向和$A^{}_r$无关。有趣的是，磁滞曲线具有$A^{}_r\leq6$的反铁磁相互作用优势和相当大的偶极相互作用强度（$h^{}_d>0.2)$，这是独立于所施加的磁场方向的所有特征。当沿系统的短轴（$x$ -方向）施加磁场时，观察到具有大$h^{}_d$的非磁滞直线。在沿样品的长轴（$y$方向）施加磁场的情况下，对于大的$h^{}_d$和$A^{}_r>6$，铁磁相互作用主导磁滞。无论$h^{}_d$和外加磁场的方向如何，对于$A^{}_r\leq6$和显著温度，矫顽场$μ^{}_oH^{}_c$和剩磁$M^{}_r$最小。发现当$A^{}_r$很大时，它们随$h^{}_d$增加。值得注意的是，作为这些参数的函数的磁滞回线面积$E^{}_H$的变化是相同的矫顽场的变化。我们相信，在这项工作中提出的概念是相关的各种技…
2021-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Transport in Magnetic Nanoparticles Super-Lattices : Coulomb Blockade, Hysteresis and Magnetic Field Induced Switching
我们报告的磁输运测量毫米超晶格的Co-Fe纳米粒子包围的有机层。在低温下，库仑阻塞和导电状态之间的转变变得突然和滞后。这两种状态之间的转变可以通过磁场诱导，导致一种新的机制的磁阻。在1.8和10 K之间，还观察到由于颗粒表面的磁无序引起的高场磁阻。低于1.8 K，这种磁阻突然崩溃，并观察到低场磁阻。
2007-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Influence of surface anisotropy on the hysteresis of magnetic nanoparticles
我们提出的蒙特卡罗模拟的结果，个别球形纳米粒子的磁性，目的是解释其低温磁化过程中所发挥的作用，表面各向异性。相图的平衡配置已被获得，从准均匀磁化状态的变化与刺猬状结构的状态在表面的$k_S$增加。通过模拟的磁滞回线和自旋配置沿他们的分析，我们已经确定了在磁化反转机制的变化，从准均匀旋转在低$k_S$值，在高$k_S$的非均匀切换过程。还报道了矫顽场和剩磁对$k_S$和颗粒尺寸的依赖性的结果。
2004-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Role of surface disorder on the magnetic properties and hysteresis of nanoparticles
我们提出的蒙特卡罗模拟的结果，一个单一的磁赤铁矿亚铁磁性纳米粒子的模型，包括径向表面各向异性不同的核心，目的是澄清什么是它的作用在低温下的磁化过程。分析了低温平衡态，并与具有相同晶格结构的铁磁粒子的低温平衡态进行了比较。我们已经发现，由于增加的表面各向异性的刺猬状结构的形成是负责的粒子的反转机制的变化。
2003-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Effect of Dipolar Interaction in Ordered Ensembles of Nanoparticles
我们实施了广泛的计算机模拟调查的磁滞特性在有序阵列（$l^{}_x\times l^{}_y$）的磁性纳米粒子的纵横比$A^{}_r=l^{}_y/l^{}_x$，偶极相互作用强度$h^{}_d$，和外部磁场方向的函数。我们考虑了取向各向异性的情况，$α$是取向角。它提供了一个优雅的路线，以发掘明确的作用，各向异性和偶极相互作用的滞后响应，在这样一个通用的系统。超顺磁特性占主导地位，具有弱偶极相互作用（$h^{}_d\leq0.2$），导致磁滞回线面积最小。值得注意的是，即使在中等相互作用强度（$h^{}_d\approx0.4$）下也会出现双环滞后，这让人想起反铁磁耦合。这些特征强烈依赖于$α$和$A^{}_r$。有趣的是，磁滞回线面积随着$h^{}_d$的增加而增加，只要$A^{}_r$是巨大的，并且外部磁场沿着$y$ -方向。矫顽场$μ^{}_oH^{}_c$、回复磁化强度$M^{}_r$和热耗散$E^{}_H$也强烈地依赖于这些参数。不考虑外场方向和弱偶极相互作用（$h^{}_d\leq0.4$），对于固定的$α$和$A^{}_r\leq4.0$，$μ^{}_oH^{}_c$随$h^{}_d$增加。只要$A^{}_r$是巨大的并且场沿着$y$ -方向，偶极相互作用也升高$M^{}_r$。对于可忽略的弱偶极相互作用，$E^{}_H$最小，与$A^{}_r$、$α$和场方向无关…
2021-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic properties of iron nanoparticles prepared by exploding wire technique
利用电爆丝技术，在蒸馏水中用极细的铁丝和铁片制备铁纳米颗粒。透射电子显微镜显示纳米颗粒的尺寸在10至50 nm的范围内。然而，不同尺寸的颗粒可以通过使用离心分离机分离。X射线衍射研究证实了铁的立方相的存在。这些铁纳米粒子被发现在可见光区的正常散装材料相比，表现出荧光。在溶液中的铁颗粒悬浮液以及通过过滤获得的粉末中进行高达1.0特斯拉的场的室温滞后测量。磁滞回线表明，该颗粒是超顺磁性的性质。饱和磁化强度为~ 60 emu / gm。由于这些铁颗粒对氧气非常敏感，因此在颗粒周围往往形成非磁性氧化铁涂层，从而使其具有核壳结构。从理论上估计的核心颗粒尺寸的磁化测量。铁纳米颗粒在水中的悬浮液已被提议用作地下水的有效去污剂。
2006-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Increase of magnetic hyperthermia efficiency due to dipolar interactions in low anisotropy magnetic nanoparticles : theoretical and experimental results
当磁性纳米粒子（MNP）是单畴和磁独立的，他们的磁特性和条件，以优化其在磁热疗应用的效率现在是很好的理解。然而，磁相互作用对磁热疗性能的影响仍然不清楚。在这里，我们报告的高热和高频磁滞回线测量模型系统组成的MNP具有相同的大小，但不同的各向异性，这是一个有趣的方式来调整磁相互作用的相对强度。在胶体溶液中，MNP的各向异性与其磁滞回线的矩形度之间存在明显的相关性：各向异性越大，矩形度越小。由于低各向异性MNP显示出比磁性独立的纳米颗粒更高的方形度，因此在这种情况下，磁性相互作用增强了它们的加热功率。独立和耦合的MNP的磁滞回线计算进行了比较实验结果。结果表明，所观察到的功能是一个自然的结果，在高温实验过程中形成的链和列的MNP：在这些结构中，当MNP磁晶各向异性是足够小的磁相互作用占主导地位，磁滞回线的形状往往是矩形的，这提高了它们的效率。相反，当MNP不形成链和柱时，磁相互作用降低了磁滞回线的矩形度和MNP的效率。目前的工作应提高磁热疗实验的理解和解释。
2013-01-21 cond-mat.mtrl-sci
The influence of the distribution function of ferroelectric nanoparticles sizes on their electrocaloric and pyroelectric properties
我们考虑一个模型的纳米复合材料的基础上非相互作用的球形单畴铁电纳米粒子的各种尺寸嵌入在一个电介质矩阵。这些纳米颗粒的尺寸分布函数被选择为从最小到最大半径的高斯分布的一部分（截断正态分布）。对于这样的纳米复合材料，我们计算的电极化的强度，电热温度的变化，和介电常数的外部电场，其中具有特征形式的磁滞回线的可逆部分的依赖性。然后，我们分析了相对于颗粒尺寸分布参数的磁滞回线的形状的变化。我们证明，对于相同的均方色散，reversing极化，矫顽场，介电常数的最大值，最大值和最小值的电热温度变化最强烈地依赖于最可能的半径，适度地依赖于分散，并有最弱的依赖于纳米粒子的最大半径。我们计算和分析了热释电优值与复合材料中纳米颗粒平均半径的关系。的依赖性确认诱导的纳米颗粒的大小，其特征在于由一个最大值附近的颗粒，其值的存在下，随着增加的分散的分布函数的存在下，诱导的相变的存在。
2020-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dipolar Interaction and Sample Shape Effects on the Hysteresis Properties of 2d Array of Magnetic Nanoparticles
通过微磁学模拟研究了偶极相互作用磁性纳米粒子（MNP）的2个$d$阵列（$L^{}_x\times L^{}_y$）的基态和磁滞特性。我们的主要兴趣是了解样品形状的效果，$Θ$ -偶极强度的各向异性强度的比率，和施加的场$\vec{H} = H_{o}\hat{e}^{}_H$的方向上的基态和在阵列的MNP的磁滞。为了研究样品形状的影响，我们改变了纵横比$A^{}_r=L^{}_y/L^{}_x$，这反过来，发现诱导系统中的形状各向异性。我们的主要意见是：（a）当偶极相互作用为强$(Θ>1)$时，基态形态具有磁矩的面内有序。(b)基态形态具有随机取向的磁矩，其对于弱相互作用MNP（$Θ<1$）的系统尺寸和$A^{}_r$是稳健的。(c)微磁学模拟表明，偶极相互作用降低了矫顽场$H^{}_c$。(d)剩磁$M^{}_r$不仅与偶极相互作用的强度有关，而且与样品的形状有关。(e)由于偶极相互作用的各向异性性质，当沿样品的长轴施加场时，观察到强烈的形状各向异性效应。在这种情况下的偶极相互作用诱导有效的铁磁耦合时，纵横比是非常大的。这些结果在高密度记录系统、磁阻抗传感器等方面具有重要意义。
2021-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Conditions determining the morphology and nanoscale magnetism of Co nanoparticles: Experimental and numerical studies
通过改变Co2（CO）8热分解过程中的反应时间和化学环境，制备了从核壳到中空纳米粒子的钴基纳米结构。结构表征和动力学模型模拟表明，钴和氧的扩散系数决定的生长速度和最终的纳米粒子的形态。核/壳纳米粒子中Co和Co-氧化物之间的交换耦合引起了场冷磁滞回线的偏移，该偏移与壳厚度成比例，如数值研究所验证的。当从核/壳到中空颗粒时，增加的纳米复杂性也导致在300 K以上出现滞后，这是由于额外的自旋无序表面导致的表面各向异性的增强。
2011-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Bubble Magnetometry of Nanoparticle Heterogeneity and Interaction
气泡作为粒子物理实验中的传感器有着悠久的历史。在固态模拟中，我们使用纳米磁性薄膜中的气泡畴来测量磁性纳米颗粒。这种技术可以在几分之一秒内确定单个纳米颗粒的磁性取向，并在几秒钟内产生完整的磁滞回线，这比任何其他报道的技术都要快得多。我们通过调整薄膜的纳米磁性，包括Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，实现了这一前所未有的速度，这是第一次将拓扑保护从skyrmion状态应用于纳米颗粒传感器。我们展示了铁/镍纳米棒和氧化铁纳米颗粒，描绘了广泛的性能和应用的技术。气泡磁力测定法能够以高通量进行第一次测量，用于分散纳米颗粒的磁滞的统计分析，并且能够第一次直接测量从作为单个纳米颗粒的超顺磁性行为到纳米级团聚体中的集体行为的转变。这些结果证明了测量磁性纳米颗粒的异质性和相互作用的突破性能力。
2018-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Micromagnetic simulations of clusters of nanoparticles with internal structure: Application to magnetic hyperthermia
对内部结构由纳米棒组成的氧化铁纳米颗粒团簇的动态磁滞回线进行了微磁学模拟，并与目前广泛使用的宏观自旋近似进行了比较。这种计算允许纳米棒组成的纳米粒子是由先前开发的粗粒化方法的基础上的重整化群的方法。重点应用于磁热疗，我们表明，静磁相互作用提高了纳米粒子在链和三角形的加热性能，并降低在fcc安排的加热性能。复杂NP的三角形和面心立方系统的磁滞回线不能在宏观自旋近似下恢复，特别是在较小的粒子间距离下。对于三角形的安排，宏观自旋近似预测，静磁相互作用减少循环面积，在复杂的NP的情况下。个别纳米粒子和macrospins在集群中的局部磁滞回线的调查揭示了其邻居的几何形状对个人与集体磁响应，集群内的不均匀加热，以及模拟纳米粒子与内部结构和使用macrospin近似之间的进一步差异的影响。因此，捕获NP的内部物理和磁性结构对于某些应用是重要的。
2022-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Slow Voltage Relaxation of Silicon Nanoparticles with a Chemo-Mechanical Core-Shell Model
本文提出化学-力学核壳模型，将硅纳米颗粒视为被固态电解质界面覆盖的核壳结构，用壳层粘弹塑性行为解释硅负极在循环和弛豫期间的电压滞后及对数型电压弛豫，并优于经验Plett模型。
2024-08-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Size and Shape Dependence of Hydrogen-Induced Phase Transformation and Sorption Hysteresis in Palladium Nanoparticles
本研究构建结合扩散分子动力学与迭代策略的计算框架，探究不同尺寸、形状钯纳米颗粒的氢致相变与吸附滞后规律，揭示尺寸、形状对化学势及滞后间隙的影响机制，阐明体积应变的关键作用。
2024-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic properties of dense nanoparticle arrays with core/shell morphology
我们计算了有序阵列的复合磁性纳米粒子的铁磁（FM）的核心和反铁磁（AFM）壳，位于三角形晶格和耦合通过静磁力的磁滞。每个纳米颗粒由一对交换耦合（J）的各向异性自旋（Meiklejohn-Bean模型）描述。使用Metropolis Monte Carlo算法获得磁化磁滞回线。对于硬磁纳米颗粒，我们发现随着偶极耦合强度的增加，矫顽磁力减小，而交换偏置场则表现出非单调行为，这是由于随机各向异性和颗粒间偶极相互作用之间的竞争造成的。讨论了通过增加堆积密度来提高交换偏置场的可能性。
2006-07-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Tailoring Heat Dissipation in Ordered Arrays of Dipolar Coupled Magnetic Nanoparticles
本工作的主要目的是分析偶极相互作用强度$λ$，颗粒尺寸$D$和温度$T$的磁纳米颗粒（MNP）的有序阵列中的磁滞机制，使用计算机模拟的效果。假设MNP的各向异性轴具有随机取向以模拟真实系统。在没有热涨落和偶极相互作用的情况下，滞后遵循Stoner和Wohlfarth模型，与$D$无关，正如预期的那样。在$T=300$ K和$λ=0.0$下，粒径为$D \approx8-16$ nm的磁滞回线面积最小，表明超顺磁性特征占主导地位。即使在室温下，打开磁相互作用也能够将MNP从超顺磁性状态移动到铁磁性状态;因此，足够强度的磁相互作用增强了磁滞回线面积。有趣的是，磁滞回线面积是显着的，是相同的斯通纳和Wohlfarth颗粒，甚至$T=300$ K和可忽略的偶极相互作用的铁磁MNP（$D>16$纳米）。矫顽场$μ^{}_oH^{}_c$和阻断温度$T^{}_B$也随着$λ$和$D$的增加而增加。对矫顽场$μ^{}_oH^{}_c$与温度数据的严格分析也揭示了由于偶极相互作用而与$μ^{}_oH^{}_c$的$T^{3/4}$依赖性的显著偏差。对于$D\approx 8-16$ nm和$λ\leq0.6$，$T$使$E^{}_H$和$μ_oH^{}_c$的散热量迅速降低。另一方面，即使在弱偶极极限下，$E^{}_H$和$μ^{}_oH^{}_c$也弱依赖于$T$和$D>16$ nm。目前的工作…
2021-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Mössbauer and Magnetic Studies of Surfactant Mediated Ca-Mg Doped Ferrihydrite Nanoparticles
采用表面活性剂共沉淀法合成了超细（2-5 nm）的无定形钙镁共掺杂水铁矿。通过Ca-Mg共掺杂的无定形水铁矿的演变与我们早期对单独的Ca和Mg掺杂研究的调查完全不同。通过X射线衍射（XRD）和穆斯堡尔谱（Mössbauer spectroscopy）在室温和低温（40 K和20 K）下证实了本研究中的水铁矿为非晶相。在空气气氛中，分别在400、600和800 $^0$ C下退火，得到了晶粒尺寸分别为8、38和70 nm的纳米赤铁矿颗粒。超顺磁性已被发现在8 nm大小的赤铁矿纳米粒子，这已被证实从磁滞回线与零剩磁和矫顽场，也从超顺磁性的穆斯堡尔谱的室温双峰。通过室温磁滞回线测量和穆斯堡尔谱学研究了38和70 nm尺寸的颗粒的磁性。这些赤铁矿纳米颗粒中的矫顽场随着颗粒尺寸的增加而增加。在800 $^0$ C退火样品中检测到少量的尖晶石MgFe $_{2}$ O $_{4}$相。
2015-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic characterization of oblique angle deposited Co/CoO on gold nanoparticles
研究了图案化衬底对倾斜沉积的交换偏置Co/CoO薄膜的影响。有人发现，基板装饰的纳米粒子图案提供的选择，以操纵倾斜沉积的薄膜中的易磁化轴的取向。SQUID磁强计和极化中子反射计的互补方法被用来解开这种复杂的磁性系统的磁滞的不同贡献。
2022-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Controlling Dipolar Interaction Effect in Two-Dimensional Magnetic Nanostructures
利用数值模拟研究了二维纳米粒子系综（$l^{}_x\times l^{}_y$）中的面外无序强度$Δ$、偶极相互作用强度$h^{}_d$对磁性的影响.这种位置缺陷在实验中被大量观察到。超顺磁特性是占主导地位的可忽略的和弱的相互作用强度$h^{}_d$，不考虑$Δ$和系统的纵横比$A^{}_r=l^{}_y/l^{}_x$。在正方形纳米颗粒的测定中，双回路磁滞曲线，反铁磁耦合占主导地位的特征，出现大的$h^{}_d$和$Δ(\%)\leq5$。值得注意的是，足够强度的偶极相互作用驱动从反铁磁到铁磁的磁序，具有大的$Δ$和$A^{}_r\leq4.0$，导致磁滞回线面积的增强。另一方面，在具有巨大$A^{}_r$的系统中，铁磁耦合随着$h^{}_d$而增加。因此，滞后回线是巨大的，即使具有中等的$h^{}_d$。矫顽场$μ^{}_oH^{}_c$、剩磁$M^{}_r$和热释放量$E^{}_H$（由于磁滞）随这些参数的变化也表明了自然偶极相互作用的转变。即使是大的$h^{}_d$和小的$A^{}_r$，它们也是显著的，表明反铁磁耦合占主导地位。有趣的是，由于铁磁相互作用，$Δ$和大$h^{}_d$的这些增强。值得注意的是，即使在高度各向异性系统中具有中等的$h^{}_d$并且外部场沿着样品的长轴，它们也是非常显著的。这些结果可以帮助实验者解释在这种系统中观察到的不寻常的磁滞特性，并且在数…
2021-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic hyperthermia properties of nanoparticles inside lysosomes using kinetic Monte-Carlo simulations : influence of key parameters, of dipolar interactions and spatial variation of heating power
了解磁热疗（MH）实验中偶极相互作用的影响对于纳米粒子（NP）加热功率的精细优化至关重要。在这项研究中，我们使用的动力学蒙特卡罗算法来计算磁滞回线，所以时间和温度都被正确地考虑。结果表明，该算法正确地再现了超顺磁性纳米粒子和铁磁性纳米粒子的高频磁滞回线，而无需任何ad-hoc参数。该算法易于并行化，因此在多个处理器上进行计算大大减少了计算时间。研究了分散在球形溶酶体内的NP的比吸收率（SAR）作为几个关键参数的函数：体积浓度、施加的磁场、溶酶体大小、NP直径和各向异性。这些参数的影响进行了说明和全面的解释。总之，磁相互作用的作用是增加主回线的矫顽场、饱和场和磁滞区。然而，对于诸如MH中使用的小振幅磁场，取决于所施加的磁场与NP的矫顽/饱和场之间的关系，作为浓度的函数的加热功率可以增加、减少或显示钟形。滞后面积被发现是很好的相关性的偶极场作用于每个NP的平行或反平行的性质。结果表明，加热功率在溶酶体膜附近急剧增加或减少。在一定条件下，变化幅度可达一个数量级以上。最后，这些不同的研究结果的影响进行了讨论的MH优化的框架。它的结论是，从生物学实验的具体点的反馈需要进一步推进优化的NP MH。
2014-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization reversal by uniform rotation (Stoner-Wohlfarth model) in f.c.c. cobalt nanoparticles
高灵敏度超导量子干涉仪（SQUID）与高质量纳米粒子的结合允许检查由Neel，Stoner和Wohlfarth在50多年前提出的描述均匀旋转的磁化反转的最简单的经典模型。采用电子束光刻法制备了微米级的SQUID，并采用电弧放电法合成了纳米粒子。几乎所有的f.c.c. Co纳米颗粒显示出占主导地位的单轴磁各向异性。这一结果表明，孪晶界和堆垛层错强烈改变立方磁晶各向异性，导致占主导地位的单轴各向异性。然而，很少有粒子是足够的“完美”，以显示一个更复杂的开关场表面和开关场的场路径依赖性，这是立方磁晶各向异性的重要标志。
2001-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetodielectric study in SiO2-coated Fe3O4 nanoparticle compacts
研究了表面包覆SiO_2 $_{2}$的Fe $_{3}$ O $_{4}$磁性纳米粒子的介电性能。在高温下，磁场引起的介电常数和介电损耗的变化具有相反的符号和强烈的频率依赖性，这是由非本征磁介质耦合--Maxwell-Wagner效应和磁阻效应共同作用的结果。界面缺陷的存在导致测量中出现明显的迟滞现象。另一方面，在低温下的介电和磁性的强耦合矛盾的Maxwell-Wagner模型，建议内禀磁介电耦合。我们的观测结果与最近的极化开关测量结果相一致，证实了高损耗Fe $_{3}$ O $_{4}$中存在低温多铁态。这种核壳结构为实现低损耗的实用磁电材料提供了一条新的途径。
2011-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A hysteresis model with dipole interaction: one more devil-staircase
考虑了磁性纳米物体（磁性纳米颗粒或磁性纳米条带的2D规则晶格）的2D系统的磁性。分析计算了纳米粒子相互作用下系统的迟滞曲线。结果表明，在磁化反转过程中，系统通过了一些亚稳态。对三种模型的磁化反转动力学问题进行了求解。取得了以下结果。1)对于具有长程相互作用且能量与$r^{-p}$成正比的一维系统（T=0），磁化曲线的阶梯形状具有自相似特征。这些步骤的性质由颗粒间相互作用的相互作用和单个纳米颗粒的介电性决定。2)在最近邻相互作用模型的框架下考察了热涨落对动力学过程的影响。热波动导致磁化曲线上的步骤的额外分裂。3)在平均场近似下，计算了具有相互作用和磁性色散的体系的磁化曲线。提出了实验上区分相互作用和磁化率色散对磁化曲线影响的简单方法。
2001-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis and magnetic properties of NiFe_{2-x}Al_{x}O_{4} nanoparticles
采用溶胶-凝胶自点火法合成了纳米晶铝掺杂镍铁氧体粉体，研究了非磁性铝含量对粉体结构和磁性能的影响。X射线衍射（XRD）分析表明，所得粉体为单相反尖晶石结构。用透射电子显微镜（TEM）验证了从XRD数据计算的晶粒尺寸。TEM照片表明，粉末由纳米级晶粒组成。随着非磁性Al含量的增加，特征晶粒尺寸从29 nm减小到6 nm，这是由于非磁性Al含量对晶粒尺寸的影响。在室温下测量磁滞回线，最大施加磁场为1 T。随着铝含量的增加，样品的磁滞回线变窄，饱和磁化强度和剩余磁化强度均降低。与体相比较，磁化强度的降低是自旋非共线性的结果。非磁性Al^{3+}离子和亚晶格间相互作用减弱导致磁化强度随Al含量的增加而进一步降低。这一点以及滞后性的降低被理解为粒度的降低。
2007-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Structural stability and uniformity of magnetic Pt13 nanoparticles in NaY zeolite
基于第一性原理模拟，研究了Pt13纳米粒子在NaY分子筛中的结构稳定性和磁性均匀性.在气相中的50个稳定异构体中，只有15个可以容纳到沸石孔中，并发生严重的结构重排，这取决于与超笼结合的Pt顶点处的立体角是否大于2sr（即二十面体）。当范德华力被包括在内时，发现全局最小值是一个新的L形立方线，在气相中是不稳定的。包裹的Pt 13的总磁化强度由于配位较少的异构体的稳定性而降低，大多数簇的特征在于总磁化强度为2 μB，而大多数自由簇表现出三倍的值。
2015-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Finite-temperature Simulations for Magnetic Nanostructures
我们研究了不同的模型和方法研究有限温度的磁滞纳米粒子和薄膜。这包括相对于磁场未对准的单个磁性纳米颗粒的磁滞的微磁性结果。我们目前的结果从一个代表性的粒子作为一个一维阵列的磁转子，并从全微磁模拟。结果与Stoner-Wohlfarth模型进行了比较。同时给出了薄膜的动力学蒙特卡罗模拟结果。此外，我们还讨论了当前感兴趣的其他主题在纳米结构中的磁滞建模，包括动态相变和一阶Reynolds曲线的动力学蒙特卡罗模拟。
2006-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Coexisting phases of individual VO$_2$ nanoparticles for multilevel nanoscale memory
该研究利用透射电子显微镜实时探究单个VO$_2$纳米颗粒的相变迟滞动力学，揭示其转变温度、陡度的统计分布及升降温差异，验证了近室温下少量颗粒即可实现持久多级存储，为VO$_2$迟滞机制提供新见解并推动其在光电器件与存储中的应用。
2024-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
Particle size and cooling field dependence of exchange bias in core/shell magnetic nanoparticles
我们提出了一个数值模拟研究的交换偏置（EB）的核/壳结构的纳米粒子的效果，旨在揭示与这种效果相关的一些实验现象的微观起源。特别是，我们把我们的研究集中在颗粒尺寸和场冷却的滞后回线位移的依赖。为此，磁滞回线后的字段冷却过程已被计算的蒙特卡罗模拟的基础上的模型，考虑到特殊性能的核心，壳和界面区域的颗粒和EB和矫顽场已被提取。结果表明，作为一个总的趋势，电子束场$h_{EB}$随着颗粒尺寸的增加而减小，与一些实验观察结果一致。然而，仔细检查发现显着的$h_{EB}$的振荡作为粒子半径的函数，我们表明是密切相关的净磁化强度场冷却后建立在界面壳自旋。对于具有铁磁界面耦合的粒子，我们证明了$h_{EB}$的大小和符号可以随着冷却过程中施加的磁场而变化。
2008-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Incidence of the Brownian relaxation process on the magnetic properties of ferrofluids
本研究探究布朗弛豫对不同尺寸磁铁矿纳米颗粒铁磁流体磁性能的影响，通过多种表征发现大颗粒样品在水凝固点出现磁滞热滞、273K以上有布朗弛豫特征的低频德拜峰，小颗粒则由Néel过程主导。
2024-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Interplay between Exchange Interaction and Magnetic Shape Anisotropy of ferromagnetic nanoparticles in a non-magnetic matrix for rare-earth-free permanent magnets
本文通过数值模拟研究顺磁/非磁性基体中纳米铁磁内含物几何形状对磁能积的影响，明确各几何参数与磁性能的关系，为无稀土永磁体的制备提供理论支撑。
2024-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Including nanoparticle shape into macrospin models
Universidade de Santiago de Compostela（圣地亚哥-德孔波斯特拉大学）；Instituto de Materiais (iMATUS)（材料研究所）；Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）
研究宏自旋近似在描述软磁性纳米颗粒真实几何形状方面的可行性，通过超椭球参数化方法，结合扩展的斯托纳-沃尔夫哈特模型，验证了宏自旋描述在不同形状和伸长率下的有效性。
2026-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic non-uniformity and thermal hysteresis of magnetism in a manganite thin film
用X射线反射仪、电子显微镜、电子能量损失谱和极化中子反射仪测量了生长在NdGaO3衬底上的（LaPDMATHABMM Pr $_x$）$_{1-y}$ Ca $_y$ MnO $_{3-δ}$（x = 0.52PDMATHABMR 0.05，y = 0.23PDMATHABMR 0.04，δ = 0.14PDMATHABMR 0.10）单晶薄膜的化学和磁性深度分布。我们的数据表明，薄膜表现出不同的磁相共存的深度的函数。磁性深度剖面与化学成分随深度的变化有关。薄膜中铁磁有序的热滞后表明在低温下发生了一级铁磁相变。
2011-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Monte Carlo Study of Maghemite Nanoparticles
我们考虑一个简单的磁赤铁矿纳米颗粒模型，并使用蒙特卡罗方法研究其磁性。颗粒具有球形几何形状，直径范围为3 nm至8 nm。粒子内部由具有交换相互作用和各向异性的核自旋组成，这些自旋由块体材料中的值给出。粒子的外层由具有较弱交换相互作用但增强各向异性的表面自旋组成。的总，核心和表面磁化的热行为进行计算，以及由于施加的磁场的应用程序的磁滞回线。研究了表面各向异性对阻挡温度、矫顽场和交换偏置场的影响。
2010-03-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Spin-glass-like freezing of inner and outer surface layers in hollow γFe$_2$O$_3$ nanoparticles
表面自旋的无序在很大程度上决定了超微粒子系统的磁响应。在这项工作中，我们研究了高品质，单分散的空心磁赤铁矿纳米粒子与14.8 $\pm$ 0.5 nm的外径和增强的表面积体积比随时间变化的磁化强度。纳米粒子系综表现出自旋玻璃样签名在直流磁老化和记忆协议和交流磁化率。系统的动力学在50 K附近变慢，并且在20 K以下的实验时间尺度上变得冻结。剩磁曲线表明，发展的磁不可逆性与自旋动力学的冻结。强烈的交换偏置效应及其训练行为指向高度受挫的表面自旋，其重新排列的速度比具有批量协调的内部自旋慢得多。空心粒子的蒙特卡罗模拟再现了实验形态，证实了具有复杂能量景观的强烈无序表面层，这些能量景观是玻璃状动力学和磁不可逆性的基础。计算的磁滞回线显示，磁行为是不相同的内表面和外表面，与自旋在外表面层的15 nm的空心颗粒表现出更高程度的挫折。我们的研究揭示了类似自旋玻璃现象的起源以及表面自旋在磁性空心纳米结构中的作用。
2015-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal effect on magnetic parameters of high-coercivity cobalt ferrite
我们采用短时高能机械球磨法制备了高矫顽力钴铁氧体纳米粒子。在研磨过程之后，纳米颗粒的介电常数达到3.75 kOe，该值几乎是未研磨样品所获得的值的五倍。我们在300，400，和600 ℃的热处理30和180分钟，并研究了由于热处理的磁滞曲线，Williamson-Hall分析，和透射电子显微镜的磁参数的变化。600 ℃热处理导致微结构应变和结构缺陷密度的降低，导致矫顽力显著降低。此外，这种热处理增加了纳米颗粒的尺寸，因此，饱和磁化强度显著增加。在300和400 ℃热处理对样品的矫顽力和饱和磁化强度影响较小。
2014-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exchange bias in a core/shell magnetic nanoparticle: Monte Carlo simulation
利用蒙特卡罗模拟，我们详细研究了低温下铁磁核/反铁磁壳纳米粒子的磁滞交换偏置与核半径和壳厚度的关系.结果表明，交换偏置对纤芯半径非常敏感，纤芯半径的微小变化会导致交换偏置的大幅波动。在一般的趋势中，交换偏置通过增加壳厚度和减小芯半径而增强。核壳界面上的自旋组态和交换偏置之间的内在相关性被证明。我们进一步研究了交换偏置对温度和纳米颗粒内部的随机场的依赖关系，表明交换偏置分别随随机场和温度的大小单调减小。
2006-12-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
An air-cooled Litz wire coil for measuring the high frequency hysteresis loops of magnetic samples : a useful setup for magnetic hyperthermia applications
介绍了一种低成本、简单的磁性样品高频磁滞回线测量装置。一个AMF的范围为6-100 kHz的振幅高达80 mT的利兹线线圈产生。后者是空气冷却使用强制空气的方法，所以没有水流是需要运行的设置。高频磁滞回线的测量使用拾波线圈和信号的数值积分系统。在6-56 kHz的频率范围内获得可再现的测量。铁氧体圆柱体和氧化铁纳米颗粒铁磁流体的测量实例。与其他测量方法的磁滞回线面积（复杂的磁化率，准静态磁滞回线和发热测量）的比较，并显示与此设置所获得的结果的一致性。这种设置是很好地适应磁热疗应用的磁性表征的胶体溶液的MNP。
2014-06-16 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Artificial ferroelectric-like hysteresis in antiferroelectrics with non-uniform disorder
针对反铁电体出现类铁电磁滞的现象，本研究提出唯象模型解释其源于不同转变场的无序反铁电回线叠加，并在PbZrO₃和PbHfO₃薄膜中通过引入非均匀无序实现该现象，揭示了无序对反铁电性能的影响并拓展了功能调控可能性。
2025-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication of uniform half-shell magnetic nanoparticles and microspheres with applications as magnetically modulated optical nanoprobes
磁调制光学纳米探针（MagMOON）是磁性粒子，通过发射不同方向的不同强度的光来指示它们的角方向，并已显示出用于各种应用的前景。在这封信中，我们描述了一种新的方法来制造均匀的磁性半壳粒子，可用于MagMOON。钴沉积到商业上制造的聚苯乙烯纳米球和微球，使用微真空气相沉积，产生具有均匀尺寸，形状和磁性含量的颗粒。此外，与其体积值相比，沉积在纳米球上的钴的结晶度增强。
2005-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Sonochemical Modification of the Superconducting Properties of MgB2
超声波辐照在十氢萘中的二硼化镁浆料产生具有显著晶粒间熔合的材料。在Fe（CO）5存在下的超声处理产生嵌入在MgB 2块体中的磁性Fe 2 O3纳米颗粒。由此产生的超导体-铁磁体复合材料表现出相当大的增强的磁滞，这意味着由于嵌入的磁性纳米颗粒的涡旋钉扎强度的增加。
2003-05-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Enhanced coercive force of nanoparticles of special morphology in the Stoner-Wohlfarth model
本文研究核-软磁壳结构磁性纳米颗粒，在Stoner-Wohlfarth模型中结合数值与解析方法揭示壳层磁屏蔽导致矫顽力增强，并给出其存在条件。
2025-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Ligand exchange in gold-coated FePt nanoparticles
在这项工作中，我们提出了金包覆的FePt纳米粒子的磁性和稳定的水分散体的FePt@Au和FePt合成后的配体交换与巯基十一烷酸的研究。由TEM显微照片确定的粒径从未涂覆的纳米颗粒的4 nm到金涂覆的纳米颗粒的最大10 nm，表明壳的厚度在1至3 nm的范围内。磁特性包括在10和300 K的磁滞循环。结果表明，在低场和室温下，未涂覆和涂覆的纳米颗粒的磁行为令人惊讶地非常相似。由于金包覆纳米颗粒保持了FePt的磁性，并且金的存在提高了纳米颗粒的功能化，因此该系统适合于生物应用。巯基十一烷酸配体转移用于使水稳定的纳米颗粒在宽的pH范围内。透射电子显微镜和动态光散射结果表明，配体交换后的纳米粒子轻微团聚。傅里叶变换红外光谱结果表明，硫醇结合到表面的金原子。
2009-11-23 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
A Magnetic and Moessbauer Spectral Study of Core/Shell Structured Fe/Au Nanoparticles
Fe/Au纳米粒子已通过反胶束反应化学合成，并通过常规和基于同步辐射的X射线衍射和磁性和穆斯堡尔谱研究进行了研究。粉末X-射线衍射图揭示了结晶α-铁和金的存在以及任何结晶铁氧化物或其他结晶产物的不存在。一阶反转曲线，随着主要的磁滞回线的Fe/Au纳米粒子已被测量作为时间的函数，以调查其磁性能的演变。在78和295 K下测量了未涂覆的铁纳米颗粒和Fe/Au纳米颗粒的铁-57穆斯堡尔谱，表明存在两种主要的含铁组分，即预期的α-铁和意想不到的无定形Fe 1-xBx合金;还观察到几种结晶不良的有序氧化铁（III）组分以及顺磁性铁（II）和铁（III）组分。这些结果表明，通过反胶束合成的铁核/金壳纳米粒子远比以前认为的复杂。
2005-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic relaxation in terms of microscopic energy barriers in a model of dipolar interacting nanoparticles
用蒙特卡罗模拟研究了具有偶极相互作用的单畴粒子系统的磁弛豫和磁滞现象。我们通过一个海森堡经典自旋链模型，该自旋链具有随机取向的易轴和对数正态分布的各向异性常数，通过偶极-偶极相互作用相互作用。将所谓的$T\ln(t/τ_0)$方法扩展到相互作用系统，我们展示了如何将模拟的弛豫曲线与负责长时间弛豫的有效能垒分布联系起来。我们发现，随着相互作用强度的增加，弛豫规律由准对数律变为幂律。这一事实被证明是由于出现了越来越多的小的能量障碍所造成的各向异性能垒的减少，作为本地偶极场的增加。
2003-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Dipolar interaction effects in the magnetic and magnetotransport properties of ordered nanoparticle arrays
磁性纳米粒子的组装表现出有趣的物理性质所产生的粒子内动力学和粒子间相互作用的竞争。在磁性纳米粒子的有序阵列中，静磁粒子间的相互作用引入了集体动力学，与随机各向异性竞争。对磁性纳米粒子阵列中偶极相互作用效应的基本理解、表征和控制是一个至关重要的问题。为此，数值模拟技术提供了一个不可或缺的工具。我们报告的磁性纳米颗粒有序阵列形成的薄膜的磁滞和自旋相关的输运的Monte Carlo研究。重点是由于粒子间偶极相互作用的单粒子行为的修改，因为这些出现在实验的兴趣，如，磁化强度，磁化率和磁阻的数量。我们调查的阵列的结构参数的作用（粒子间的分离，堆叠单层的数量）和纳米粒子的内部结构的作用（单相，核壳）。偶极相互作用负责样品的面内和面外方向之间的各向异性磁行为，这反映在所研究的磁特性（磁化强度、横向磁化率和磁阻）和阵列的参数（回复磁化强度、矫顽场和阻断温度）上。我们的数值计算结果进行了比较，现有的测量自组装阵列的铁基和钴纳米粒子。
2008-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Coarse-graining in micromagnetic simulations of dynamic hysteresis loops
基于随机Landau-Lifshitz-Gilbert方程的微磁学模拟被用来计算与磁热疗相关的动态磁滞回线。为了有效地模拟大型基于氧化铁的系统在1 Oe/ns或更小量级的相对慢的扫描速率下的室温回路，先前导出的用于粗粒化的重整化群方法（Grinstein和Koch，Phys. Rev. Lett. 20，207201，2003）被修改并应用于计算磁铁矿纳米棒的回路。模拟的纳米棒是用于临床前研究的较大纳米颗粒的构建块（Dennis等人，Nanotechnology 20，395103，2009）。缩放算法产生几乎相同的循环在几十年的模型晶粒尺寸。扫描速率缩放涉及吉尔伯特阻尼参数也被证明允许数量级的环路计算的速度。
2021-11-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
The Exchange Bias effect in pure Co2C nanoparticles
我们研究了纯过渡金属碳化物纳米颗粒的低温磁性，Co2 C，平均粒径为$40 \pm 10$ nm。这些Co 2C纳米颗粒在室温下是铁磁性的（FM），阻断温度高于室温。在50 K以下，矫顽场突然偏离Kneller定律.在这个低温制度的磁化磁滞回线显示由于交换偏置（EB）的效果，与交换场的~ 250 Oe的移位。EB效应和交流和直流磁测量的训练分析表明，EB出现在纳米粒子由于核-壳结构与FM核心和集群玻璃壳。壳层包含未补偿的自旋，其中一些是自由旋转的，而另一些是冻结的。用密度泛函理论（DFT）计算了Co2 C团簇的结构和磁性，证实了Co2 C团簇具有核壳结构，其中有序的核具有均匀的磁矩分布，无序的壳具有不均匀的磁矩分布.
2020-05-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetically Multiplexed Heating of Single Domain Nanoparticles
通过交变磁场（AMF）选择性滞后加热多个并置的单畴磁性纳米颗粒（SDMNP）组可以为生物医学应用提供有用的工具。磁热复用的可能性尚未实现，部分原因是普遍使用线性响应理论来模拟AMF中的SDMNP加热。预测成功的动态滞后（DH），一个更普遍的模型，由SDMNP散热，实验观察到详细的量热测量在不同的AMF振幅和频率。DH模型表明，在确定高散热的最佳材料选择策略时，特定的驾驶条件发挥了未被充分认识的作用。出于这种观察，磁热复用理论预测和经验证明，第一次选择SDMNP的性能，建议在不同的AMF驱动条件下的最佳滞后散热。这种形式的多路复用可以有效地为微创生物信号传导应用创建多个通道。
2014-03-06 cond-mat.mtrl-sci physics.med-ph
Minimal model for vortex nucleation and reversal in spherical magnetic nanoparticles
University of Luxembourg（卢森堡大学）
本文提出了一种半解析的最小模型，用于描述球形磁性纳米颗粒中涡旋的成核与反转机制，并推导了临界成核半径和磁场的解析估计。
2026-01-23 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Effect of decorating NiO nanoparticles on superconducting properties of YBCO
Kirensky Institute of Physics, Federal Research Center KSC SB RAS（基连斯基物理研究所，俄罗斯科学院西伯利亚分院克拉斯诺亚尔斯克科学中心）；Federal Research Center KSC SB RAS（俄罗斯科学院西伯利亚分院克拉斯诺亚尔斯克科学中心）；Boreskov Institute of Catalysis SB RAS（博列斯科夫催化研究所，俄罗斯科学院西伯利亚分院）
本研究通过快速退火法制备掺杂23 nm NiO纳米颗粒的YBCO超导体，发现添加0.5 wt% NiO在高于6 kOe磁场下可提升临界电流密度，10 kOe时增强1.36倍。
2025-10-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Size and doping effects on the coercive field of ferroelectric nanoparticles
提出了一种描述铁电纳米颗粒的微观模型，该模型允许我们计算作为外部电场、温度、缺陷浓度和颗粒尺寸的函数的极化。材料的组分的相互作用，安排在层中，取决于在表面的耦合强度和缺陷壳除了散装值。该分析是基于伊辛模型在横向场，修改以这样的方式来研究的纳米颗粒的磁滞回线的尺寸和掺杂效应的影响。在实空间中利用格林函数技术，我们发现矫顽场，反射极化和临界温度与体行为有很大的不同。取决于由于掺杂离子的种类和表面配置而变化的耦合强度，矫顽场和反射极化与体行为相比可以增加或减少。理论结果与各种不同的实验数据进行了比较。
2006-09-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
