Orbital magnetic moment and coercivity of SiO$_{2}$-coated FePt nanoparticles studied by x-ray magnetic circular dichroism
利用X射线吸收光谱（XAS）和X射线磁性圆二色性（XMCD）测量方法，在Fe $L_{\rm 2,3}$的吸收边，研究了SiO-$_{2}$包覆的$L$ 1 $_{0}$ -有序相中FePt纳米颗粒中Fe的自旋和轨道磁矩.使用XMCD求和规则，我们计算出Fe的轨道磁矩（$M_{\rm orb}$）与自旋磁矩（$M_{\rm spin}$）之比为$M_{\rm orb}/M_{\rm spin}$ = 0.08。该$M_{\rm orb}/M_{\rm spin}$值与通过气相冷凝制备的FePt纳米颗粒获得的值（0.09）相当，并且大于FePt薄膜获得的值（$\sim$ 0.05），表明高度的$L$ 1 $_{0}$有序。磁化的FePt分量的滞后行为通过XMCD测量。发现室温下的磁性（$H_{\rm c}$）高达1.8 T，$\sim$是薄膜值的3倍，$\sim$是气相凝聚纳米颗粒的50倍。对于$H_{\rm c}$分布在1 T到5 T之间的非相互作用单畴纳米颗粒，可以用Stoner-Wohlfarth模型很好地解释滞后曲线。
2013-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Distinguishing Local and non-Local Demagnetization in Ferromagnetic FePt Nanoparticles
利用时间分辨相干X射线衍射技术研究了FePt纳米粒子在激光诱导超快退磁过程中的空间分辨磁化结构。动量相关的X射线磁衍射表明，在不同的X射线动量转移，退磁进行在不同的速率。我们发现，所观察到的动量相关的散射具有纳米颗粒内的非均匀退磁的签名，与退磁进行更迅速地在纳米颗粒的边界。一个壳层区域的磁化强度降低，并以超磁振子速度向内移动。自旋输运计算表明，壳层的形成是由超扩散自旋通量驱动的，主要是离开纳米颗粒进入周围的碳。量化这种非局部的贡献，使我们能够从局部退磁分离。
2019-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Silicide Induced Surface Defects in FePt nanoParticle fcc-to-fct Thermally Activated Phase Transition
磁性纳米颗粒（MNP）与包括高密度信息存储和磁共振成像（仅举几例）在内的广泛应用相关。在可用于制备MnPs的材料中，FePt正引起越来越多的关注。然而，为了获得FePt MNP的最强磁性能，通常需要热退火以将面心立方合成的nPs转化为其四方相。很少提到的是这种治疗对磁性能的潜在副作用。在这项研究中，我们专注于经常使用的策略，旨在克服MnP聚结在热退火过程中的二氧化硅壳的影响。虽然我们表明这种壳确实可以防止烧结，并且确实发生了fcc到fct的转换，但我们还揭示了硅化物的形成，这可以阻止fct-FePt MnP的更强磁性完全实现。因此，这份报告揭示了缺乏调查和理解的界面现象发生在热退火的锰纳米颗粒，并通过这样做，也突出了开发新的策略，以避免硅化物形成的好处。
2016-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Surface energies of stoichiometric FePt and CoPt alloys and their implications for nanoparticle morphologies
我们用密度泛函理论计算了单原子Fe、Co和Pt以及二元有序FePt、CoPt和MnPt的各种低指数表面的表面能和表面磁序。我们的研究结果表明，元素，Pt覆盖的表面是首选的Fe和Co覆盖和混合表面相同的取向。混合表面的最低能量取向是高度配位的（111）表面。我们发现Pt覆盖的（111）表面，这只能在L11结构中实现，与混合L10（111）表面相比，能量低约400 meV/atom。我们的结论是，这种低表面能稳定的L11结构的小纳米粒子，这是抑制在块体合金，但最近已合成的薄膜的CoPt。从表面能和体积能的相互作用，可以估计单晶有序纳米颗粒的平衡形状和不同排序之间的交叉尺寸。
2009-11-27 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
Magnetic switching in granular FePt layers promoted by near-field laser enhancement
鉴于在下一代高密度磁纪录中的潜在应用，磁性材料中纳米尺度下的光-物质相互作用是一个热门的研究课题。激光辅助开关提供了一种克服高各向异性和高堆积密度介质的材料限制的途径，尽管关于开关过程的动力学仍然没有被探索。我们使用超快小角度X射线散射在X射线自由电子激光探测嵌入在碳基体的FePt纳米颗粒的磁开关动力学的光飞秒激光脉冲激发。我们观察到，激光激发和施加的静态磁场，一个数量级小于矫顽场的组合，可以克服“向上”和“向下”磁化之间的磁各向异性障碍，使磁化切换。这种磁开关被发现是不均匀的整个材料，与一些个别的FePt纳米粒子既不开关也不退磁。这种行为的起源被确定为近场修改周围的FePt纳米粒子的入射激光辐射。非开关纳米粒子的分数的影响，由FePt和散热层之间的热流。
2017-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Element-specific ultrafast lattice dynamics in FePt nanoparticles
本研究利用超快电子衍射探测FePt纳米颗粒的晶格动力学，发现其振动幅度符合原子质量差异规律，且激光激发后首个皮秒内Pt的晶格膨胀更大，揭示了应变波驱动下Pt纵向声学运动占主导的机制。
2024-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Surface Energy Driven Grain Growth Model: FePt L10 Nanoparticles
我们开发了一个晶粒生长模型，是基于能量最小化的表面相对于体积能量和粮食的环境。我们使用众所周知的FePt L1 $_\text{0}$系统来发现驱动FePt晶粒形状和尺寸的物理因素。据发现，优选的生长方向是沿着对称平面，所述对称平面由基本晶体确定并且由表面能最小化驱动。该模型可以用来预测晶粒的生长和形状随原子序数和成分的变化。这意味着通过调整晶粒的表面和晶界，可以操纵磁性晶粒的形状。
2022-09-13 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.data-an
Anisotropic Exchange Spin Model to Investigate the Curie Temperature Dispersion of Finite-Size L10-FePt Magnetic Nanoparticles
本研究构建了含自旋交换各向异性的原子级LLG模型，复现了此前各向同性模型低估的L10-FePt纳米颗粒Tc色散，证实约70%实验观测色散源于尺寸效应，为HAMR介质尺寸控制提供依据。
2025-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature and particle size dependence of equilibrium order parameter of FePt
首先，第二和第三近邻对混合势的等原子FePt合金的第一性原理计算的Connolly-Williams方法内的正则集团展开形式主义。使用以这种方式获得的混合电位，对体积和（近似）球形纳米粒子的尺寸范围从2.5到6 nm的平衡L1_0排序对温度的依赖性进行了研究。采用蒙特卡罗模拟和解析环近似计算了体系的序参量。对于有限尺寸的纳米颗粒，（长程）序参量随着温度的升高从1到0连续变化。而不是一个不连续的指示相变，我们得到了一个拐点的顺序作为温度的函数。该拐点发生在低于本体相变温度的温度下，并且随着颗粒尺寸的减小而减小。我们的计算预测，在600 ℃（一个典型的退火温度为促进L1_0有序）的构型平衡的3.5纳米直径的颗粒具有约0.84（相比，最大可能值等于1）的L1_0序参量。根据我们的研究，在600 ℃或更低温度下退火的3.5nm直径的纳米颗粒中，实验上没有（相对）高的L1_0级，这主要是动力学问题，而不是平衡问题
2005-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Monte Carlo simulation of equilibrium L1_0 ordering in FePt nanoparticles
采用Connolly-Williams方法从第一性原理出发计算了FePt合金的第一、第二和第三近邻混合势。利用这种方法得到的混合势，通过蒙特卡罗模拟和解析环近似，研究了等原子组成下体相和直径为3.5nm的球形纳米粒子的平衡L1_0有序度对温度的依赖关系.体相有序-无序温度的计算值（1495-1514 K）与实验值（1572 K）符合较好（误差为4%）。对于有限尺寸的纳米颗粒，（长程）序参量随着温度的升高从1到0连续变化。而不是一个不连续的指示相变，我们得到了一个拐点的顺序作为温度的函数。该拐点发生在低于本体相变温度的温度下，并且随着颗粒尺寸的减小而减小。我们的计算预测，在600 ℃（一个典型的退火温度为促进L1_0有序）的构型平衡的3.5纳米直径的颗粒具有L1_0序参量为0.83（相比，最大可能值等于1）。根据我们的研究，在600 ℃或更低温度下退火的3.5nm直径的纳米颗粒中，实验上没有（相对）高的L1_0级，这主要是动力学问题，而不是平衡问题
2004-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Thermal evolution of Pt-rich FePt/Fe3O4 heterodimers studied using x-ray absorption near edge spectroscopy
FePt/Fe 3 O 4纳米颗粒可以用作构建块，在热退火时，获得具有组合磁性的磁性纳米复合材料。虽然退火前和退火后的样品通常具有良好的特性，但在退火过程中进行详细的调查是必要的，以揭示中间过程的作用，以产生理想的复合材料。我们提出了一种替代的方法，使用原位XANES研究的热演化的油酸和油胺涂层的富铂FePt/Fe 3 O 4异二聚体。随着温度的升高，在表面活性剂的作用下，Fe_3O_4逐渐还原为FeO，而在550 K以上开始生成Fe_3Pt。在840 K时，FeO的突然增加进一步驱动相变以稳定铁铂软相。因此，Fe 3 O 4还原作为催化剂，促进富Pt FePt和Fe 3 O 4/FeO之间的Fe和Pt相互扩散，形成Fe 3 Pt，而不是具有硬磁性能的交换耦合FePt/Fe 3 O 4。此外，异二聚体末端的界面的作用进行了讨论。对退火前后的样品进行了TEM、XRD、EXAFS、磁强计和穆斯堡尔谱等表征。
2011-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic anisotropy of FePt nanoparticles
本文对Fe和Pt晶面沿（001）方向交替排列的L10 FePt团簇的磁晶各向异性进行了系统的理论研究。我们采用从头算自旋极化密度泛函理论（DFT），以及自旋极化DFT（包括自旋-轨道耦合自洽）和矩方法的MCA计算了每个团簇的结构弛豫和磁矩.我们发现，MCA的任何复合结构的一个给定的大小是增强相对于相同大小的纯Pt或纯Fe集群，以及任何对的Fe和Pt原子在散装L10 FePt。这种增强的结果，我们观察到的Fe原子的3d轨道和它们的Pt邻居的5d轨道之间的杂化。然而，这种杂化以显著不同的方式影响组成原子的电子性质。虽然它在一定程度上增加了Fe原子的自旋矩，但对它们的轨道矩几乎没有影响;同时，它大大增加了Pt原子的自旋和轨道矩。考虑到Pt的自旋-轨道耦合（SOC）常数比Fe的大约7倍的事实，这种Fe诱导的Pt原子的轨道矩的跳跃产生复合结构的MCA相对于它们的纯对应物的MCA的增加。任何复合结构都具有比体L10 FePt更高的MCA，这是由于团簇中Pt原子的配位较低，无论是Fe还是Pt占主导地位。我们还发现，中心层为Pt的双锥团簇具有比相同尺寸的中心层为Fe的双锥团簇更高的MCA。这是由于这样的配置中的Pt原子与比后者中更多的Fe原子配位的事实。通过参与更多的杂交，它们对单位的整体MCA贡献更高的轨道矩。
2015-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Beyond a phenomenological description of magnetostriction
我们使用超快X射线和电子衍射解开颗粒FePt的自旋-晶格耦合在时域。单晶FePt纳米颗粒的降维导致磁序的强耦合和高度各向异性的三维晶格运动，其特征在于a-和b-轴膨胀和c-轴收缩。由此产生的FePt晶格四方性的增加，决定相反的FePt磁化方向之间的能量势垒的关键量，持续数十皮秒。这些结果表明，一种新的方法，激光辅助磁开关在未来的数据存储应用。
2017-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Self-assembly and self-orientation of truncated nano-octahedra of magnetite
合成了单分散的Fe 3 O 4纳米粒子。透射电子显微镜研究表明，纳米粒子的形状Wagner-Seitz晶体。磁性纳米粒子自组装成体心立方超晶格，其中纳米粒子具有相同的晶体取向。形状在控制超晶格中纳米颗粒的取向方面起着非常关键的作用。纳米粒子的自组装和自取向对于技术应用都是重要的。这也可以作为常规光刻技术的补充。
2005-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Self - assembly of HgTe nanoparticles into nanostars using single stranded DNA
在恒电流条件下，利用单链DNA（ssDNA）操纵碲化汞纳米粒子，实现了结构调谐的近单分散的HgTe-ssDNA纳米星的自组装，平均尺寸为1.4nm。纳米星通过长度为0.35 nm的ssDNA彼此连接。而没有ssDNA络合的HgTe纳米颗粒显示出尺寸在4 - 7 nm范围内的多晶特征。HgTe-ssDNA纳米星的室温光致发光（PL）在548.4nm处产生了宽度为8 nm的单个窄PL，这证实了纳米星的几乎单分散性并预测了横向激子转移。另一方面，多分散的碲化汞纳米颗粒在其PL光谱中表现出自由激子和束缚激子主导的发光。
2004-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Stabilization of linear carbon structures in a solid Ag nanoparticle assembly
线性sp碳纳米结构的一维（1D）系统的物理性质正在收集的兴趣。目前，这些系统的综合和研究的主要障碍是它们的不稳定性。在这里，我们提出了一个简单的方法来获得一个固体系统，其中线性sp链（即多炔）在银纳米粒子组装显示在环境条件下长期稳定。利用银纳米粒子组装体的等离子体共振，通过表面增强拉曼散射（SERS）研究了线性碳的存在和行为。这个模型系统打开了一个有趣的形式的碳纳米结构研究的可能性。
2006-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Template assisted self-assembly of individual and clusters of magnetic nanoparticles
对纳米结构的空间排列的有意控制是许多应用的期望目标，例如在数据存储、等离子体或传感器阵列中。在这里，我们提出了一种新的方法来帮助磁性纳米粒子的自组装过程。该方法利用在铝盘的阳极化之后获得的纳米结构化铝模板以及随后的新形成的氧化铝层的生长和去除，导致六边形谷的规则蜂窝型阵列。将直径为20 nm的氧化铁纳米颗粒旋涂到纳米结构化模板上。根据大小，每个六边形位点可以容纳多达30个纳米颗粒。这些纳米颗粒在谷内形成不同排列的簇，例如轴环、链和六边形闭合岛。最终，可以分离单个纳米颗粒。利用超自旋玻璃系统中耦合态的记忆效应，研究了团簇中粒子间的磁相互作用强度。
2011-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Self Assembly of and Plasmon Enhanced Ultrafast Magnetization in Ag Co Hybrid Nanoparticles
利用脉冲激光实现磁性纳米粒子的超快退磁由于其在自旋电子学中的潜在应用（如数据存储）而受到广泛关注。在这样的应用中，有必要使用低能量激光脉冲来控制磁化，然而，这带来了增加从激发激光脉冲到自旋子系统的能量的量的问题。我们利用局域表面等离子体共振（LSPR）现象来增强从激光脉冲到自旋子系统的能量转移。为了诱导LSPR，使用一种新的方法制备了具有LSPR吸收的贵金属纳米颗粒和磁性金属纳米颗粒的混合纳米颗粒。具体来说，通过使用脉冲激光沉积的自组装方法制备AgCo混合纳米颗粒。我们进行了测量的静态法拉第和时间分辨法拉第效应，使用泵探测技术上的AgCo混合纳米粒子与各种AgCo的比例。实验结果表明，随着AgCo比的增加，LSPR吸收和退磁幅度增加。结果表明，从激光脉冲转移到磁性纳米粒子的自旋系统的能量的量可以通过LSPR吸收增加。
2014-05-01 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Chains Created by Polymer-Induced Assembly of Hollow Cobalt Nanoparticles
以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为模板，在乙二醇溶液中合成了空心钴纳米粒子（450-750 nm）磁性链。在此过程中，CoCl 2·6 H2O在PVP存在下被N2 H4·H2O还原。所有的Co纳米粒子都是中空的，具有40 nm的壳层，并且自组装成长达约10微米的链状结构。在300 K时，分支的中空Co纳米颗粒链表现出37.5 emu/g的饱和磁化强度，约1.55 emu/g的剩余磁化强度，以及约66 Oe的矫顽力，这比块体的大一个数量级以上
2005-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Electrostatic co-assembly of magnetic nanoparticles and fluorescent nanospheres: a versatile approach toward bimodal nanorods
多峰纳米颗粒的制备由于其在光电子学、光子学特别是生物成像等许多应用领域的巨大潜力而引起了人们的极大兴趣。纳米粒子（Nanoparticles，NPs）具有多种性质（光学、电化学、磁性），可以利用互补的刺激来探测纳米粒子与周围环境的相互作用，因此，纳米粒子（Nanoparticles，NPs）已经成为一种备受推崇的工具，可以对细胞和组织进行成像，其对比度与生物材料的尺寸以及由尺寸减小引起的量子限制效应的存在相匹配。在这种情况下，磁性和发射特性（如荧光）的组合对于非侵入性研究、细胞分选或药物载体化显得特别有吸引力。因此，结合荧光和磁性需要精细的混合组装结构。大多数磁性纳米颗粒由金属氧化物或合金制成，例如γ-Fe 2 O3、Fe 3 O 4、FePt，而目标荧光实体通常是有机染料或量子点（QD）。
2009-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Versatile Electrostatic Assembly of Nanoparticles & Polyelectrolytes: Coating, Clustering and Layer-by-Layer Processes
由贵金属、稀土氧化物或半导体制成的工程纳米颗粒正在成为未来纳米技术发展的核心组成部分。在这篇综述中，纳米粒子和带相反电荷的聚电解质之间的络合策略，在过去的三年中，基于静电相互作用的调查。这些策略包括一步合成稳定的和功能化的纳米粒子，单个纳米物体的单层和多层涂层，粒子的受控聚集和具有优异功能的胶囊和薄膜的产生。在报道的配制过程中，确定了三个主要类别：直接混合路线、中间过渡路线和众所周知的逐层方法。最后，重点介绍了静电组装技术在材料科学和纳米医学中的最新发展、趋势和应用
2011-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Stimuli-responsive assembly of iron oxide nanoparticles into magnetic flexible filaments
在单一材料中结合多种功能是开发具有独特功能的机敏材料的一种有吸引力的策略。在这项工作中，我们提出了温度响应的磁性纳米粒子的制备和它们的一维组装成瞬态微丝。该材料是基于9.4 nm的氧化铁纳米粒子接枝与聚（N-正丙基丙烯酰胺）通过多膦酸锚定位点。混合纳米颗粒在21 °C和28 °C之间呈现低临界溶解温度（LCST）转变，这取决于pH和离子强度。当在限定条件下加热到高于LCST时，纳米颗粒聚集并响应外部磁场。热响应颗粒的一个内在特性是在冷却和加热循环之间的不对称过渡，这被有利地利用来构建一维永久微结构，例如磁性微丝和纤毛。总之，我们提出了一个纳米平台的发展，响应多种刺激，包括温度，磁场，pH值和离子强度和它的转化成磁活性微丝，可以找到潜在的应用在远程控制设备。
2021-03-11 cond-mat.mtrl-sci
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
Role of ambient air on photoluminescence and electrical conductivity of assembly of ZnO Nanoparticles
研究了环境气体对ZnO纳米颗粒薄膜光致发光和电导率的影响。据观察，当周围气体的氧分压通过抽空降低时，保持在室内的尺寸低于20 nm的NP表现出其可见光致发光的完全降低。然而，来自ZnO NP的可见光致发光对环境空气中存在的其他主要气体不敏感。PL强度随压力的变化率与环境空气压力成反比，并且当颗粒尺寸减小时由于增强的表面与体积比而增加。另一方面，在干燥空气及其主要成分如N2、O2和CO2的存在下，ZnO NP的组装体表现为完全绝缘体。在潮湿空气中观察到电阻率约为102 - 103 Ωm的导电性。通过吸附的氧获得ZnO的施主电子后，在NP表面形成的耗尽层已被发现控制可见光致发光，并增加了NP之间的接触势垒，这反过来又增强了膜的电阻。
2011-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Tunable Self-assembly of Au-nanoparticles with Near-Perfect Monodispersity
金纳米粒子的形状和大小具有近乎完美的单分散性，自组装，非常缓慢，在室温下，在聚苯乙烯膜的膜厚度< 4 R_{g} $，R_{g}是未扰动的聚合物回转半径。纳米颗粒的形状和尺寸可以通过改变聚合物膜的厚度来调节，而不牺牲单分散性。自组装是由增强的二维扩散上的表面能的变化，明确界定和可调的尺寸，对应于低凝聚力的薄膜表面上的回转球沉积的Au团簇的分布。凝聚力的降低和表面扩散的增强与约束引起的旋转球沿膜深度分层明显相关。
2006-03-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Modeling self-assembly of diblock copolymer-nanoparticle composites
提出了一种用于二嵌段共聚物（DBCPs）/纳米粒子（NP）自组装体系的胞动力学方法，研究了扩散系数依赖于链构型的纳米粒子与DBCPs相互作用的微区分离.增加NP浓度减慢域分离，但匹配NP扩散长度和层状尺寸的DBCP减少了这种效果。该模型还解释了不同的纳米复合材料的功能，如由NP诱导的形态转变，在一个单一的样品中的层状和六边形图案的共存和峰值NP密度分布在整个平行域。
2009-04-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Molecular Dynamics Simulations of Evaporation-Induced Nanoparticle Assembly
虽然蒸发溶剂是一种广泛使用的技术，组装成所需的超结构的纳米尺寸的物体，已经有有限的工作，组装的结构是如何影响的过程中的物理方面。我们提出了大规模的分子动力学模拟的蒸发诱导组装的纳米粒子悬浮在液体中，以受控的方式蒸发。发现在液体/蒸气界面正下方形成的纳米颗粒晶体的质量在相对较慢的蒸发速率下更好，因为出现较少的缺陷和晶界。这种趋势被理解为纳米颗粒在液体/蒸气界面处的积累和扩散时间之间的竞争的结果。当前者较小时，纳米颗粒在界面处沉积得如此之快，以至于它们没有足够的时间通过扩散排列，这导致缺陷和晶界的普遍存在。我们的研究结果有重要的意义，在理解组装的纳米粒子和胶体在非平衡液体环境。
2013-01-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Surface segregation in nanoparticles from first principles
已知FePt纳米颗粒随着粒径减小而表现出降低的L1 $_0$级。顺序的减少降低了磁各向异性和颗粒磁化方向的热稳定性。这一现象是通过调查的热力学驱动力表面偏析使用本地（非均匀）集群扩展拟合从头算数据，准确地代表在体和表面区域的原子间相互作用。随后的蒙特卡罗模拟揭示了第一表面层Pt偏析被第二次表面层中的Pt耗尽补偿。这表明核心的有序状态并不像以前认为的那样受到表面热力学的影响。因此，弱有序实验观察到的可能不是由于基本的热力学限制，而是动力学效应。
2009-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of dipolar interactions on the zero-field-cooled magnetization of a nanoparticle assembly
我们研究了（弱）偶极相互作用对多分散纳米粒子组装体零场冷却磁化强度最大值时温度场行为的影响。为此，我们通过计算偶极相互作用对纵向弛豫时间的贡献，扩展了零场冷却磁化的Gittleman-Abeles-Bozowski模型。我们表明，在良好的定性协议与许多实验观察，零场冷却的磁化强度的最大值作为施加的磁场的函数的温度从一个钟形变化到单调递减的曲线时，偶极相互作用的强度，或相当于样品浓度，增加。
2007-05-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Error-proof programmable self-assembly of DNA-nanoparticle clusters
我们从理论上研究了一种新的通用方案的可编程自组装的纳米粒子成所需的几何形状的集群。这个问题的动机是高选择性的DNA介导的胶体颗粒之间的相互作用的可行性。通过分析一个简单的通用模型和一个更现实的描述的DNA胶体系统，我们表明，它是可能的抑制系统的玻璃态行为，并使自组装几乎防错。该方案需要可拉伸的颗粒间连接体（例如足够长的DNA）和软排斥势的组合。计算了几种类型集群的干扰相位图和错误概率。我们的计划的实验实施的前景进行了讨论。PACS编号：81.16.Dn、87.14.Gg、36.40.Ei
2007-02-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Frustrated Self-Assembly of Non-Euclidean Crystals of Nanoparticles
自然界中的自组织复杂结构，例如病毒衣壳、分级生物聚合物和细菌鞭毛，提供了效率、适应性、鲁棒性和多功能性。我们能否用简单的积木编程三维（3D）复杂结构的自组装，并在工程材料中达到类似或更高的复杂程度？在这里，我们提出了一个分析理论的四面体纳米粒子（NPs）自组装在3D空间中，不可避免的几何挫折相结合的竞争吸引和排斥粒子间的相互作用导致可控的，高产率，和对映体纯自组装的螺旋带。该理论基于非欧几里德空间中的晶体结构，预测了与实验观察定性一致的形态。我们预计，这一理论将提供一个通用框架，用于将简单的多面体构建块自组装成具有新材料能力的复杂形态，如可调光学活性，这对多种新兴技术至关重要。
2021-05-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Deep Learning Potential of Mean Force between Polymer Grafted Nanoparticles
在纳米颗粒表面接枝聚合物链是控制其在聚合物基质中自组装和分布的一种众所周知的途径。通过改变单个纳米颗粒表面上的接枝图案，实现了各种各样的自组装结构。然而，准确估计一对接枝纳米粒子之间的平均力的有效潜力，决定它们在聚合物基质中的组装和分布是纳米科学中的一个突出挑战。在这里，我们提出了一种新的深度学习方法，该方法从聚合物接枝纳米颗粒簇的分子动力学轨迹中学习一对接枝纳米颗粒之间的相互作用。随后，我们进行了基于平均力的分子模拟的深度学习潜力，该模拟预测了大量聚合物接枝纳米颗粒自组装成各种各向异性超结构，包括依赖于3D中纳米颗粒浓度的聚合物网络和双层。平均力预测的自组装超结构的深度学习潜力与聚合物接枝纳米颗粒的实际超结构一致。这种深度学习框架非常通用，可以加速自由空间或聚合物基质中聚合物接枝和未官能化纳米颗粒的自组装和相行为的表征和预测。
2022-07-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
Highly Integrated Organic-Inorganic Hybrid Architectures by Non-Covalent Exfoliation of Graphite and Assembly with Zinc Oxide Nanoparticles
在此，我们报告了一种简单，直接和通用的方法，通过非共价化学和改进的逐层组装来构建0D/2D混合纳米颗粒/石墨烯架构。采用三种水溶性二萘嵌苯二酰亚胺将原始石墨有效地剥离成带正电荷的少层和多层石墨烯薄片。这些阳离子结构单元与阴离子氧化锌纳米颗粒的进一步组合导致通过静电和范德华相互作用形成定制的杂化膜。这些超分子混合纳米结构通过UV/Vis和拉曼光谱、AFM以及电子显微镜进行了彻底的表征，显示出在厘米级的出色的长程均匀性和高完整性，在60 - 100 nm之间的均匀纳米厚度以及不同构建块之间的紧密接触。由于其简单的装配。这些架构可以被认为是许多先进应用的有前途的候选者，特别是在能量存储和转换领域。
2018-05-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Shape-dependent oriented trapping and scaffolding of plasmonic nanoparticles by topological defects for self-assembly of colloidal dimers in liquid crystals
我们展示了支架的等离子体纳米粒子的拓扑缺陷诱导的胶体微球，以匹配其表面边界条件与均匀的远场排列在液晶主机。取代能量昂贵的液晶区域的减少的顺序，各向异性纳米颗粒具有凹或凸的形状不仅稳定地定位在缺陷，而且相对于微球表面自取向。使用激光镊子，我们操纵随之而来的纳米粒子-微球胶体二聚体，探测弹性结合的强度，并展示自组装的层次胶体超结构，如链和阵列。
2016-12-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.optics
Laser driven self-assembly of shape-controlled potassium nanoparticles in porous glass
我们观察到形状控制的钾纳米粒子的玻璃纳米孔的随机网络内的增长，暴露于低功率激光辐射。可见激光起着双重作用：它增加了钾原子从玻璃内壁解吸的概率，并诱导亚稳态金属纳米颗粒沿纳米孔的自组装。通过探测样品的透明度和原子光诱导解吸通量进入气相，团簇形成/蒸发和原子光解吸过程的动力学的特点。结果表明，激光不仅增加了嵌入玻璃基质中的纳米颗粒的数量，而且还影响了它们的结构特性。通过适当地选择激光频率和照射时间，我们证明了可以定制纳米颗粒的形状分布。此外，原子解吸的宏观行为和光辅助团簇形成之间的深层联系被观察到。我们的研究结果为原子/表面相互作用的研究提供了新的视角，同时也为纳米结构的光控可逆生长提供了有效的工具。
2014-06-30 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-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
Fabrication of magnetic clusters and rods using electrostatic co-assembly
使用一种新的协议，用于混合带相反电荷的胶体和大分子，磁性集群和棒制造使用10纳米氧化铁纳米粒子和聚合物。在这里，我们表明，作为分散体进行所谓的相变，在100 nm - 1 μm范围内的球形团簇自发形成透析或稀释。在透析过程中施加磁场，引发聚集体的一维生长，导致形成平均直径200 nm的1 - 100 μm棒。在本文中，我们证明了纳米结构棒继承了氧化铁颗粒的性质，即是超顺磁性的。我们还讨论了作为纳米颗粒直径的函数的磁性的依赖。
2011-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Nanoparticle Self-assembly Assisted by Polymers: The Role of Shear Stress in the Nanoparticle Arrangement of Langmuir and Langmuir-Blodgett Films
利用聚合物辅助的纳米粒子自组装，通过剪切应力调控Langmuir和Langmuir-Blodgett膜中纳米粒子排列，研究不同应变条件下量子点结构的形态变化和有序性。
2026-01-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
Complex crystal structures formed by the self assembly of di-tethered nanospheres
我们报告的结果从计算研究的两亲性双拴系纳米球的自组装使用分子模拟。作为一个函数的相互作用强度和方向性的系链-系链相互作用，我们预测形成四个高度有序的相以前没有报道的纳米颗粒系统。我们发现了一个双金刚石结构，球形胶束与纳米颗粒的互补金刚石网络（ZnS/D）的二元金刚石排列：NaCl结构的球形胶束与纳米颗粒的互补简单立方网络交替相，形成与AlCu_2Mn相同的整体晶体结构（NaCl/SC）;具有由[8，8，4]阿基米德镶嵌（TC/T）描述的纳米颗粒的四重网格的交替的四重有序圆柱相;以及交替的金刚石相，其中两个金刚石网络都由纳米颗粒基质内的系链（AD）形成。我们将这些结构与线性和星形三嵌段共聚物系统中观察到的结构进行比较。
2009-01-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Electronic and magnetic properties of bimetallic L1$_0$ cuboctahedral clusters by means of a fully relativistic density functional based calculations
利用密度泛函理论（DFT）和广义梯度近似（GGA）方法，对FePt，CoPt，FeAu和FePd四种L1 $_0$有序立方八面体纳米粒子的结构、电子和磁性进行了研究，其中N $_{tot}$ = 13，55，147.共轭梯度弛豫后，纳米粒子保持其L1 $_0$对称性，但原子位置的小位移调整了电子和磁性。总磁矩的值随着尺寸的增加而稳定。我们还表明，磁各向异性能量（MAE）依赖于团簇中的铁原子平面的大小以及位置。我们解决了表面形状对MAE的影响，发现（Fe，Co）$_{24}$ Pt $_{31}$纳米颗粒的面内MAE较小。
2012-07-24 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
Self-assembly of binary nanoparticle dispersions: from square arrays and stripe phases to colloidal corrals
纳米级正方形和条形图案的产生具有重大的技术重要性，因为它们与工业标准电子电路兼容。最近，通过氢键相互作用的二嵌段共聚物的共混物显示出在正方形阵列中的自组装。受这些实验的启发，我们研究，使用蒙特卡罗模拟，斑图形成的胶体粒子通过各向同性的核心电晕电位相互作用的二维二元混合物。我们发现了丰富多样的模式，可以分组主要是在聚集，自组装在规则的正方形晶格或交替带。观察到的其他形态包括可能用作表面模板剂的胶态corpine。这项工作显示了这个简单模型的意想不到的多功能性，可以产生各种具有高技术潜力的图案。
2009-01-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
Anisotropic polymer nanoparticles with controlled dimensions from the morphological transformation of isotropic seeds
如果我们要设计和创造先进的材料，那么在多个长度尺度上理解和控制自组装过程至关重要。特别是，我们在纳米尺度上组织物质的能力已经有了相当大的进步，但仍然远远落后于我们操纵单个分子的技能。我们迫切需要新的工具来控制纳米级的组装，以及对它们如何工作的物理理解。在这里，我们报告了一种新的方法，用于生产高度各向异性的纳米粒子的控制尺寸的基础上的形态转换过程（MORPH为短）驱动的超分子键的形成。我们提出了一个最小的物理模型MORPH，这表明它将被推广到大量的聚合物/纳米粒子系统。我们设想MORPH成为一个有价值的工具，用于控制纳米级的自组装，并为不同的应用程序的功能性纳米结构的生产。
2019-10-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Synthesis and self-assembly of lipid (DMPC)-conjugated gold nanoparticles
生物共轭纳米材料在开发新型超分子结构、分子机器和生物传感器件等方面具有广阔的应用前景。在这项研究中，脂质共轭金纳米粒子的合成，并允许形成自组装单层结构。通过相转移方法制备纳米颗粒，该方法涉及在水溶液中通过柠檬酸钠还原四氯金酸钾（III），并同时将还原的物种转移到含有DMPC（1，2-二肉豆蔻酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱）的有机介质中。采用紫外可见光谱和动态光散射（DLS）粒度分析对金纳米粒子进行了表征。此外，使用透射电子显微镜（TEM）检查所得纳米颗粒。LB技术用于在室温下将DMPC封端的纳米颗粒组装到水亚相上。压缩等温线的测量证实了脂质封端的金纳米颗粒的组装。这种利用脂质分子相互作用合成有序结构的方法将有助于开发新型超材料和纳米电路。
2012-07-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
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
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
Electrostatic co-assembly of iron oxide nanoparticles and polymers : towards the generation of highly persistent superparamagnetic nanorods
最近由Boal等人（A.K. Boal等人，Nature 404，746-748，2000）涉及使用无机纳米颗粒作为用于设计和制造胶体和超胶体组装体的结构单元的可能性。预计这些结构可以由不同的形状，图案和功能制成，并可以构成未来纳米器件的组件，包括传感器，致动器或纳米电路。在这里，我们报告的协议，使我们能够制造这样的纳米粒子聚集体。构建体的结构单元是阴离子涂覆的氧化铁纳米晶体（超顺磁性，尺寸7 nm）和阳离子中性嵌段共聚物。我们已经表明，带电物种之间的静电相互作用可以通过调节分散体的离子强度来控制。在适当的条件下，静电的控制导致在微米长度尺度的球形或细长的聚集体的阐述。细长的聚集体被发现是棒状的，直径为几百纳米，长度在1和50微米之间。除了它们显著的硬度之外，纳米结构的棒被发现随着外部施加的磁场而重新取向，这与超顺磁性定律一致。
2009-01-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Self-assembled contacts to nanoparticles using metallic colloidal spheres
悬浮液中粒子的自发组装为具有纳米级控制的设备的廉价制造提供了策略，例如用于存储器或逻辑应用的单电子晶体管。然而，形成具有所需纳米级间距的电极的可缩放且稳健的方法仍然是一个主要挑战。在这里，我们展示了一个简单的组装方法，其中金属胶体球作为电极。通过在悬浮液中组装，然后沉积到图案化衬底上来形成器件。这种方法的关键是电极间（球体间）间距自发地设置为允许与单层纳米颗粒的隧穿接触。由于纳米粒子的小尺寸和大的静电荷能，测量的电流表现出库仑阻塞。我们表明，器件电阻可以通过一个栅电极进行调谐。我们的研究结果展示了一种全新的方法来廉价和大规模制造电子器件，如具有纳米级特征的晶体管。
2006-03-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
