Robust Formation of Ultrasmall Room-Temperature Neél Skyrmions in Amorphous Ferrimagnets from Atomistic Simulations
Neél skyrmions起源于界面的Dzyaloshinskii Moriya相互作用（Dzyaloshinskii Moriya interaction）。最近的研究探索了使用薄膜铁磁体和亚铁磁体来承载Neél skyrmions用于自旋电子学应用。然而，目前还不清楚超小（10 nm或更小）的skyrmions是否可以在室温下稳定下来，用于高密度并行赛道存储器的实际应用。虽然较厚的膜可以提高稳定性，但在远离界面处，电子能迅速衰减。因此，远离界面的自旋将经历接近于零的引力，这就提出了一个问题，即是否需要不切实际的大引力来稳定skyrmions，以及skyrmions是否也会在远离界面的地方坍缩。为了解决这些问题，我们采用原子随机Landau-Lifshitz-Gilbert模拟研究非晶亚铁磁GdCo中的skyrmions。据透露，一个显着的减少，在Pt以下，即使在膜厚为15 nm的超小skyrmions是足够的稳定。此外，skyrmions被发现保持均匀的柱状形状，尽管衰减的薄膜厚度。我们的研究结果表明，增加GdCo的厚度和减少掺杂可以进一步减小skyrmion在室温下的尺寸，这是至关重要的，以提高密度和能量效率的skyrmion为基础的设备。
2019-07-01 cond-mat.mes-hall
Atomistic modelling of frictional anisotropy of palladium nanoparticles on graphene
这篇文章是我们以前研究的金属纳米颗粒在石墨烯衬底表面的摩擦各向异性的其他温度条件下的延续。采用经典的分子动力学模型研究了钯纳米颗粒在石墨烯片上沿不同横向的摩擦力。研究了由10000个原子组成的纳米粒子在石墨烯表面高速滑动时的各向异性。纳米颗粒接触表面的不可通约性和短程有序性以及石墨烯变形的影响导致摩擦力没有明显的角度依赖性。
2021-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Numerical computation of shape factor for pair distribution function of nanoparticles using atomistic model
纳米颗粒的原子对分布函数（PDF）必须用形状因子（也称为形状因子）校正，以便考虑尺寸和形状效应。对于大多数各向异性形状的形状因子的解析公式是一个挑战。本文提出了一种利用原子模型数值计算形状因子的新方法。这种数值方法来计算PDF的各种几何形状的演示。此外，拟合公式，有效地转换为一些选定的几何形状的解析形式的数值形状因子，提出。
2016-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Role of dipolar interactions in a system of Ni nanoparticles studied by magnetic susceptibility measurements
通过交流磁化率Chiac测量研究了不同浓度的Ni纳米颗粒（NP）嵌入非晶SiO2/C基体中的偶极相互作用的作用。对于非常稀释的样品，其中Ni浓度<4wt% Ni或非常弱的偶极相互作用，数据由Neel-Arrhenius定律很好地描述。将Ni浓度增加到高达12.8重量% Ni的值导致Neel-Arrhenius行为的变化，偶极相互作用变得重要，并且需要考虑描述NP系统的磁响应。我们没有发现任何证据的自旋玻璃状行为在我们的镍NP系统，即使偶极相互作用是明确存在的。
2009-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Study of friction of Ag and Ni nanoparticles: an atomistic approach
利用原子力显微镜对金属纳米颗粒进行操控是一种很有前途的纳米尺度摩擦学研究新技术。尽管在实验研究中取得了一些进展，但没有明确的理论处理过程伴随着吸附在平坦表面上的金属纳米岛的运动，需要进行额外的研究。在本文中，我们描述了基于经典分子动力学的计算机实验，其中银和镍纳米颗粒与石墨烯片相互作用和恒定力剪切的行为进行了研究。作用在纳米岛上的摩擦力被测量为它们的尺寸的函数。结果表明，它的平均值与接触面积近似线性增长，线性拟合的斜率接近实验观察。揭示了摩擦力的大小和摩擦力曲线的形状与金属原子类型的关系，并讨论了其原子背景的可能原因。
2010-10-20 cond-mat.mes-hall
Synthesis and Magnetic Properties of Ferroelectric GdCrO3 nanoparticles
采用改进的水热法合成了单相GdCrO3纳米粒子。样品在128 K处显示出补偿温度，低于该温度，由于两个亚晶格磁化之间的竞争，在低温下DC磁化变为负和正。在Néel温度（168K）下，电子顺磁共振谱显示谱线的宽度和强度发生突变。
2014-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
An atomistic description of alloys and core shells nanoparticles
利用扩展的离散相互作用模型，我们研究了由银和金制成的合金和核壳纳米颗粒的表面等离子体共振的可调谐性。我们表明，这些合金和核壳颗粒的表面等离子体共振在很大程度上遵循Vegard定律，而不管纳米颗粒的几何形状。我们展示了极化率随尺寸的演变，并展示了极化率与合金和核壳纳米颗粒中的成分和几何形状的比率的高度非线性行为，纳米棒合金除外。一个彻底的统计调查表明，只有一个小的依赖性的表面等离子体共振的原子排列和精确的分布在纳米粒子和标准偏差迅速下降的纳米粒子的尺寸。详细解释了离散交互作用模型中合金随机分布算法的物理推导，并通过统计分析进行了验证。
2020-07-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Magnetic Skyrmions in FePt Square-Based Nanoparticles Around Room-Temperature
采用微磁学模拟方法研究了具有垂直磁晶各向异性（MCA）的正方形平行六面体磁性FePt纳米颗粒在室温附近的磁化反转过程中形成的磁skyrmions。采用有限差分法求解Landau-Lifshitz-Gilbert方程。探测到了显示Néel skyrmionic形成的磁性配置。通过改变外磁场、长方体磁性纳米粒子的边长和宽度，可以在不同的体系中产生磁性Skyrmions。微磁配置揭示了各种状态，其中包括skyrmion纹理与一个独特的skyrmion形成，并在室温附近的一系列外部场稳定。所形成的Néel skyrmion的尺寸被计算为外场、温度、MCA和纳米颗粒的几何特征长度的函数，其可以被调节以根据需要产生直径低至12 nm的Néel型skyrmion。微磁学模拟表明，在270 - 330 K的温度范围内，可以为缺乏手性相互作用的FePt磁性纳米颗粒系统（如Dzyaloshinskiii-Moriya）创建稳定的skyrmions。
2022-09-10 cond-mat.mes-hall
Atomistic Theory of Plasmon-Induced Hot-carriers in Al Nanoparticles
Imperial College London（帝国理工学院）
铝纳米结构中局域表面等离子体激元（LSP）衰变产生的热电子和空穴在光电探测、光电探测等光电子器件中具有重要的应用潜力。在这里，我们提出了一个理论研究的热载流子生成铝纳米球使用最近开发的建模方法，结合了解决方案的宏观麦克斯韦方程与大规模原子紧束缚模拟。与标准的等离子体金属，如金或银不同，我们发现铝纳米颗粒中的热电子和空穴的能量分布几乎是恒定的所有允许的能量。只有在相对高的光子能量下，观察到接近费米能级的高能空穴和电子的产生速率的降低，这归因于抑制带间衰减通道的能带结构效应。我们还研究了热载流子性质对纳米颗粒直径和环境介电常数的依赖关系。从我们的研究中获得的见解可以为高效铝基热载流子器件的实验工作提供信息。
2025-10-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
Atomistic Mechanisms for the Nucleation of Aluminium Oxide Nanoparticles
纳米粒子成核的预测模型尚未成功实现。经典成核理论失败，因为必须考虑晶种的原子性质，因为几何结构以及化学计量并不总是与体积值相匹配。我们提出了一个完全微观的方法的基础上的第一性原理研究氧化铝团簇。我们计算了AlxOy}的稳定结构及其相关的热力学性质。根据这些数据，由铝原子和氧原子组成的气体的化学组成可以作为温度、压力和铝氧比的函数来计算。我们证明了这种方法的准确性，在再现实验结果与时间分辨光谱的激光诱导等离子体从一个Al 2 O 3}目标。因此，我们将计算扩展到较低的温度，即较长的时间尺度，以提出导致第一氧化铝晶种的组合物气体逸出的方案。
2017-07-26 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus physics.chem-ph
Atomistic Multiscale Modeling of Colloidal Plasmonic Nanoparticles
本文提出全原子多尺度ωFQFμ/FQ方法，耦合等离激元基底模型与可极化溶剂力场，实现溶剂化真实尺寸等离激元纳米粒子光学响应的高精度模拟。
2024-07-02 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
High temperature magnetic stabilization of cobalt nanoparticles by an antiferromagnetic proximity effect
热活化往往会破坏小磁性纳米颗粒的磁稳定性，在超高密度记录等应用中具有重要意义。在这里，我们证明了低阻断温度铁磁（FM）Co纳米粒子（TB<70 K）成为磁稳定高于400 K时，嵌入在一个高Néel温度反铁磁（AFM）NiO矩阵。这种显著的TB增强的起源是由于围绕Co纳米颗粒的薄CoO壳（具有低Néel温度TN;和高各向异性KAFM）与NiO基质（具有高TN但低KAFM）之间的磁邻近效应。这种邻近效应产生一个有效的原子力显微镜，具有明显的TN超过散装CoO，和增强的各向异性相比，NiO。反过来，通过核-壳交换偏置耦合，Co核FM矩对热波动是稳定的，导致观察到的TB增加。平均场计算提供了一个半定量的理解，这种磁接近稳定机制。
2015-07-13 cond-mat.mes-hall
Non-equilibrium effects in the magnetic behavior of Co_3O_4 nanoparticles
本文详细研究了反铁磁Co_3O_4纳米粒子的非平衡磁行为。磁化强度的温度和磁场依赖性，磁弛豫（老化）的等待时间依赖性，记忆效应和比热的温度依赖性进行了研究，以了解这些粒子的磁行为。我们发现，该系统显示出纳米颗粒磁性的一些特征，如场冷（FC）和零场冷（ZFC）磁化率的分叉和磁化强度的缓慢弛豫。然而，奇怪的是，ZFC磁化峰值的温度与分叉温度一致，并且在施加高达1 kOe的磁场时不偏移，这与大多数其他纳米颗粒系统不同。在FC和ZFC协议中，这些粒子的老化效应可以忽略不计，并且仅在FC协议中存在记忆效应。我们估计Néel温度通过使用Fisher的关系，以及直接通过测量的比热，从而测试的Fisher的关系的有效性的纳米粒子。我们发现，Co3O4纳米粒子构成了一个独特的反铁磁系统，开发一个磁矩在顺磁状态，因为反铁磁相关，并进入一个阻塞状态以上的Néel温度。
2011-02-11 cond-mat.mes-hall
Atomistic simulation of finite temperature magnetism of nanoparticles: application to cobalt clusters on Au(111)
我们开发了一种技术，通过将自旋-团簇展开与相对论性无序局部矩方案相结合，为任意几何形状的小型嵌入团簇确定合适的自旋模型。我们给出了Au（111）表面上未覆盖和覆盖的六方Co团簇的结果，并利用经典的蒙特卡罗模拟研究了体系的温度依赖性质.为了测试新的方法，我们比较了未覆盖的团簇与沉积在Au（111）上的Co单层的自旋模型参数。在一般情况下，各向同性和DM相互作用是更大的原子之间的周边比在中心的集群。对于被Au覆盖的Co团簇，由于对称性降低，外围原子对磁各向异性的贡献和易轴方向与内部原子不同。我们研究了具有垂直磁各向异性的覆盖团簇的自旋反转，并通过测量易磁化方向的磁化强度变化，提出了一种确定超顺磁性粒子阻塞温度的方法。通过蒙特卡罗模拟，我们确定了Néel弛豫时间，并发现它满足Néel-Arrhenius定律，其能垒接近于团簇的磁各向异性能.
2016-11-29 cond-mat.mes-hall
Superparamagnetic nanoparticle ensembles
磁性单畴纳米粒子是磁学中一个重要的模型体系。特别地，超顺磁性纳米颗粒的集合可以根据颗粒间的相互作用表现出丰富多样的不同行为。从孤立的单畴铁磁或亚铁磁纳米粒子的非相互作用和相互作用的粒子系综的磁化行为进行了审查。一个特别的焦点是绘制到系统的弛豫时间。在相互作用的纳米粒子的情况下，通常的Neel-Brown弛豫定律被修改。随着相互作用的增加，出现了超顺磁性、自旋玻璃行为和超铁磁性。
2012-08-08 cond-mat.mes-hall
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
Anomalous magnetic behavior of CuO nanoparticles
我们报告的温度，磁场和时间依赖性的氧化铜纳米粒子的大小为9 nm，13 nm和16 nm的磁化强度的研究。与其他反铁磁纳米粒子系统相比，纳米粒子显示出不寻常的功能。场冷却（FC）和零场冷却（ZFC）磁化曲线分叉高于Néel温度和ZFC磁化曲线中通常的峰值是不存在的。该系统没有表现出任何记忆效应，这与其他反铁磁纳米颗粒所表现出的通常行为形成鲜明对比。结果表明，CuO纳米粒子的非平衡行为是非常奇怪的，既不是超顺磁性的，也不是类自旋玻璃。
2010-01-21 cond-mat.mes-hall
Approaches for modeling magnetic nanoparticle dynamics
磁性纳米粒子是有用的生物探针以及治疗剂。已经有几种方法用于为布朗旋转和Néel旋转建模纳米颗粒磁化动力学。磁化强度往往是感兴趣的，可以与实验结果进行比较。在这里，我们总结了这些方法，包括Stoner-Wohlfarth方法，和随机方法，包括热波动。与非平衡态相关的温度效应可以用分布函数方法（福克-普朗克方程）或随机微分方程（朗之万方程）来描述。从这些一般方法中可以推导出几种制度的近似模型，以简化实施。
2015-05-10 cond-mat.mes-hall
'pySNOW': a Python Suite for the NanO-World
University of Milan（米兰大学）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
该研究开发了名为pySNOW的Python工具套件，用于纳米世界原子结构表征，助力纳米颗粒等纳米物体的计算材料科学研究及合理设计。
2026-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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$τ^{}_N…
2021-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Field-dependent magnetic relaxation times of magnetic nanoparticle systems: analytic approximations supported by numerical simulations
本文推导了单畴球形磁性纳米颗粒场依赖布朗弛豫时间的解析近似，并用颗粒级模拟验证，进而分析布朗与Néel弛豫共存时的总弛豫时间，发现强场下两种机制解耦、不宜简单合并。
2024-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Chemical order and size effects on the magnetic anisotropy of FePt and CoPt nanoparticles
我们调查的FePt和CoPt纳米粒子的磁各向异性的尺寸减少的后果。利用Néel磁各向异性模型的扩展，我们发现，由于统计有限尺寸效应，化学无序团簇可以显示高达0.5 \times 10^6 J/m3的磁各向异性能（MAE），比体相MAE高一个数量级以上。关于L10有序集群，我们表明，表面诱导减少的MAE相比，散装，由于在集群表面的对称性破缺，这修改了化学顺序。
2011-05-31 cond-mat.mes-hall
Nonlinear simulations to optimize magnetic nanoparticle hyperthermia
磁性纳米粒子热疗是一种有吸引力的新兴癌症治疗方法，但作用的微观能量沉积机制还没有得到很好的理解和优化。我们描述了几种近似形式的特征时间的Néel旋转与不同的属性和外部影响。然后，我们提出了随机模拟，近似表达式和微磁模型之间的协议。模拟结果表明，非线性虚响应和相关的弛豫滞后，由于磁场和频率的依赖性的磁化。这表明，通过使场与粒子匹配而不是诉诸于使所施加的磁场的功率最大化，有效加热是可能的。
2014-03-24 cond-mat.mes-hall
Dipolar ferromagnetism in three-dimensional superlattices of nanoparticles
采用随机Landau-Lifshitz-Gilbert（sLLG）方程对磁赤铁矿纳米颗粒的FCC晶格模型进行了一系列原子有限温度模拟。该模型表现出铁磁转变，是在良好的协议与理论预期。模拟还揭示了取向无序的取向序参量$T < 0.5 T_c$由于钉扎的表面畴壁的纳米粒子的表面空位。表面钉扎和偶极相互作用之间的竞争的程度提供了支持的猜想，最近的测量系统的FCC超晶格的铁氧化物纳米粒子的偶极铁磁性的证据进行了讨论。
2017-03-27 cond-mat.mes-hall
Magnetism of monomer MnO and heterodimer FePt@MnO nanoparticles
本文报道了不同粒径（6- 19 nm）反铁磁MnO纳米颗粒的磁性。使用极化中子散射和磁力测量的组合，我们能够解决以前观察到的特殊性。另一方面，磁性测量揭示了低温（~ 25 K）下零场冷却（ZFC）磁化曲线中的峰值，但在118 K的Néel温度附近没有特征。另一方面，极化中子散射显示AF序参量在118 K附近消失的预期行为。此外，在不同温度下测量的磁滞曲线揭示了交换偏置效应，表明AF芯与铁磁（FM）状外壳的耦合。ZFC数据测量在各个领域排除了一个纯粹的超顺磁性（SPM）的情况。我们的结论是，MnO颗粒的磁性行为可以解释为叠加的SPM类的AF-Néel矢量的AF核心内的热波动和强磁耦合到亚铁磁性Mn $_2$ O $_3$或Mn $_3$ O $_4$壳。此外，我们已经研究了异二聚体（“Janus”）颗粒，其中FM FePt颗粒连接到AF MnO颗粒。通过交换偏置效应，FePt亚单元的磁矩被MnO稳定。
2017-02-14 cond-mat.mes-hall
Unusual superparamagnetic behavior of Co3O4 nanoparticles
我们报告的平均尺寸为12.5 nm的Co3O4纳米粒子的磁性能的详细研究。磁化强度的温度和磁场依赖性，磁弛豫（老化）的等待时间依赖性，记忆效应和比热的温度依赖性进行了研究，以了解这些粒子的磁行为。我们发现，颗粒显示出纳米颗粒磁性的一些特征，如场冷（FC）和零场冷（ZFC）磁化率的分叉和磁化强度的缓慢弛豫。然而，奇怪的是，ZFC磁化峰值的温度与分叉温度一致，并且在施加高达1 kOe的磁场时不会偏移，这与大多数其他纳米颗粒系统不同。在FC和ZFC协议中，这些粒子的老化效应可以忽略不计，并且仅在FC协议中存在记忆效应。我们的研究结果表明，Co3O4纳米粒子构成了一个独特的系统，其中超顺磁性阻断开始高于Néel温度，在顺磁性状态。
2010-09-02 cond-mat.mes-hall
Quantized grain boundary states promote nanoparticle alignment during imperfect oriented attachment
定向附着（OA）已成为金属、陶瓷和生物矿物晶体生长的公认机制。虽然OA的许多计算和实验研究表明，粒子可以附着一些取向错误，然后旋转以去除相邻的晶界，但这种“不完美OA”过程的潜在原子路径仍然是争论的主题。在这项研究中，分子动力学和原位TEM被用来探测多达30个金和铜纳米粒子在聚集过程中的结晶演化。发现不完全OA的发生是因为（1）当晶界的尺寸与组分位错之间的分离相当时，晶界变得量子化，以及（2）与晶界位错的滑移相关的动力学势垒小。为了支持这些发现，TEM实验表明，退火后形成的单晶聚集体9初始取向错误，团聚的颗粒与位错滑移和孪晶形成的证据在颗粒/晶粒排列。这些意见激励未来的工作组装纳米晶体与定制的缺陷，并要求在纳米晶材料的晶界能的Read-Shockley模型的修订。
2020-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Relationship between blocking temperature and strength of interparticle interaction in magnetic nanoparticle systems
在磁性纳米颗粒系统中，阻断温度$T_B$随测量频率$f_m$的变化通常用于通过参数$Φ$或Vogel-Fulcher温度$T_o$确定颗粒间相互作用（IPI）的强度。如果$T_o$ $>$ 0和$Φ=$ $Δ$ $T_B$ $/$ $[T_BΔ$ $log_{10}$ $f_m]<$ 0.13，则推断存在IPI，其中$Δ$表示$T_B$和$f_m$的变化。在这里，它表明，这两个参数相关的方程。$Φ=$ $Φ_o$ $\approx$ 0.11至0.15是系统常数，取决于测量频率和$Φ=$ $Φ_o$ $[1-T_o/T_B]$的幅度，其中Néel弛豫的尝试频率$f_o$。这种关系的实验验证也提出了使用各种纳米粒子系统的数据。
2015-10-28 cond-mat.mes-hall
Exchange Bias Effect in Au-Fe3O4 Nanocomposites
我们报告的交换偏置（EB）在Au-Fe 3 O 4复合纳米粒子系统，其中一个或多个Fe 3 O 4纳米粒子连接到一个Au种子粒子形成二聚体和集群形态，与集群显示更强的EB相比，二聚体。EB效应的发展是由于在Au-Fe 3 O 4界面中存在应力，这导致在Fe 3 O 4颗粒中产生高度无序的各向异性表面自旋。随着界面应力的消除，电子束效应消失。我们的原子Monte-Carlo研究与实验结果非常吻合。这些结果显示了一种新的途径，调整EB在纳米结构，即可控地创建界面应力，并开辟了通过可控的交换耦合机制，调整生物相容性纳米粒子的各向异性性能的可能性。
2013-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Mixed Atomistic-Implicit Quantum/Classical Approach to Molecular Nanoplasmonics
提出混合QM/ωFQFμ-BEM多尺度方法，模拟分子吸附金属纳米结构的光学性质，并扩展至TDDFT框架下的SERS计算。
2024-10-28 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Probing trade-off between critical size and velocity in cold-spray: An atomistic simulation
本研究通过分子动力学模拟探究冷喷涂纳米尺度结合机制，验证了绝热剪切失稳与流体动力学塑性模型的有效性，发现应力振荡行为与低阻钛硅化物形成，为电子工业超薄层制备提供参考。
2024-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Relaxation Rates of Magnetic Nanoparticles in the Presence of Magnetic Fields and Spin-Transfer Effects
我们已经测量了一个热不稳定的铁磁纳米粒子纳入磁性隧道结（MTJ）的弛豫时间作为施加的磁场，电压V（-0.38 V < V < +0.26 V），和温度（283 K< T< 363 K）的函数。通过分析一个修改后的Néel-Brown形式主义的框架内的结果，我们确定的纳米粒子的有效尝试时间，也在平面和平面外的自旋扭矩的偏置依赖性。由于面内扭矩和与电压成二次关系的“类场”扭矩的显著贡献，有效温度与电压存在显著的线性修改。这里提出的方法不需要复杂的器件加热或校准程序模型，而是直接测量温度、场和电压如何影响双态系统的能量分布和热波动。这些结果对未来纳米级磁性随机存取存储器元件的设计具有重要意义，并提供了一种简单的方法来确定其他MTJ器件结构中的这些参数。
2011-07-25 cond-mat.mes-hall
Anisotropic magnetic nanoparticles for biomedicine: bridging frequency separated AC-field controlled domains of actuation
磁性纳米粒子构成潜在的纳米医学工具的基础上，获得不同的安全远程刺激触发的反应的可能性。然而，如果不同的性能没有被准确地区分（和控制），则这种丰富性可能是有害的。这方面的一个例子是在AC场的影响下磁性纳米颗粒的重新取向，其可以用于低频（数十Hz）下的磁机械致动（MMA）;或大频率（MHz范围）下的热释放。虽然很明显，布朗旋转是MMA的原因，但它在高频区的加热作用尚不清楚。在这项工作中，我们的目标是阐明这个问题，这需要很好地理解磁流体热疗（MFH）或热触发药物释放的应用。使用布朗动力学（BD）的模拟技术，我们已经从理论上研究了布朗逆转的贡献，在盘状颗粒（以提高与环境的粘性相互作用）在很宽的频率范围。我们的研究结果预测基本上可以忽略不计的磁滞损耗在高和低的频率域，具有完全不同的含义：高效的MMA，但可以忽略不计的MFH性能。重要的是，互补的微磁模拟表明，大的磁矩假设的BD模拟支持的六边形磁盘，高达100 Oe的顺序的磁场振幅。更大的领域将导致Néel反转，值得注意的是，预测显着的加热性能。通过改变AC场的振幅在MMA和MFH响应之间切换的可能性，连同它们不同的最佳条件（用于MMF的大的磁矩;用于MFH的大的加热），指向这样的六边形纳米盘作为具有双重机械和加热功能的有前途的纳米药物。
2017-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic field induced augmented thermal conduction phenomenon in magneto nanocolloids
已经报道了磁场诱导的包括磁性氧化物纳米颗粒（即，Fe 2 O3、Fe 3 O 4、氧化镍（NiO）、氧化钴（Co 3 O 4））的磁性纳米胶体的急剧增大的热导率，所述磁性纳米胶体分散在不同的基础流体（导热油、煤油和乙二醇）中。实验揭示了在外部施加的磁场下增强的热传输，与导热油和EG基MNC相比，煤油基MNC显示出相对低的磁场强度。当Fe_3 O_4/EG磁性纳米胶体的体积分数为7.0%、磁场强度为0.1T时，其导热系数最大提高了114%。然而，对于相同浓度的Fe 3 O 4/K2 O3磁纳米胶体，在相对较低的磁场（600 G）下，观察到最大82%的热导率增强。因此，在这样的系统中观察到流体以及颗粒物理性质对链形成倾向的强烈影响，导致增强的传导。Co 3 O 4纳米颗粒由于其最小的磁矩而对MNCs的热导率增强作用不明显。已经提出了一种分析方法来理解在外部施加的磁场下热导率增强背后的机制和物理，与近场静磁相互作用以及磁性纳米颗粒的Neel弛豫率一致。此外，分析模型是能够预测的现象，增强的热导率作为物理参数，如链长，尺寸和类型的纳米粒子，流体特性，磁场强度，饱和磁矩，纳米粒子浓度等的函数，并已观察到良好的协议与实验结果。
2015-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exact scattering cross section for lattice-defect scattering of phonons using the atomistic Green's function method
针对晶格缺陷声子散射截面与速率的理论计算难题，提出用扩展原子格林函数方法计算数值精确的模式分辨散射截面，经两个示例验证通用性，可助力热电声子工程。
2024-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Effective anisotropy due to the surface of magnetic nanoparticles
由于Néel型的表面各向异性（SA），已经找到了立方形状的磁性纳米颗粒的二阶有效各向异性的解析解。类似于球形颗粒，对于简单立方晶格，有效立方各向异性有利于大对角方向$\left(\pm1,\pm1,\pm1\right)$，但效果是两倍强。单轴芯各向异性和施加的磁场导致屏蔽的扰动从表面的距离的磁畴壁宽度和减少SA附近的能量最小值的影响。然而，屏蔽在单轴能垒附近消失，较大粒子的均匀势垒状态可能变得不稳定。对于这些影响的解析解，以及获得的单轴和有效的立方各向异性的颗粒的添加剂公式的限制建立。本文用脉冲噪声技术对自旋系统的随机Landau-Lifshitz方程计算了热激活磁化转换率。
2018-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
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$α…
2021-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoparticles actively fragment armored droplets
了解碎片化过程的复杂性对于调节机械生物学中的细胞间通信和在大范围的多相流过程中开发新的自下而上的方法至关重要。在这种情况下，自断裂在没有任何外部机械能输入的情况下进行，从而允许有效地产生微米和纳米液滴。在这里，我们研究自我分裂乳液纳米液滴稳定的固体颗粒具有不同的表面特征。介观建模和加速动力学模拟使我们能够克服原子模拟的局限性，并提供详细的了解液滴形状的演变和粒子有限尺寸的影响之间的相互作用在接口。我们发现，有限尺寸的纳米粒子发挥了积极的作用，在颈缩分裂，表现得像纳米尺度的剃刀，并强烈影响系统的热力学性质。颗粒在自我破碎过程中所起的作用可能与多功能生物材料的设计和机械生物学中信号通路的调节有关。
2019-05-07 cond-mat.mes-hall physics.bio-ph physics.chem-ph
Time-resolved diamond magnetic microscopy of superparamagnetic iron-oxide nanoparticles
本文利用金刚石氮-空位中心磁显微镜对约30纳米超顺磁氧化铁纳米颗粒进行时间分辨宽场成像，揭示了单颗粒横向磁化、极低磁滞及高度不对称的B_c分布，并直接记录了毫秒至秒级的Néel弛豫过程。
2025-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Geometric closure of classical nucleation theory for magnetic-field-controlled nanoparticle size across magnetic classes
Khalifa University of Science and Technology（哈利法科学技术大学）；Institute of Physics, Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）
本文将经典成核理论重构为几何闭合热力学框架，统一描述跨三类磁体系的纳米颗粒成核，定量复现相关实验结果，为磁场控制纳米颗粒尺寸提供高效计算方法。
2026-08-07 cond-mat.mes-hall
The role of faceting and elongation on the magnetic anisotropy of magnetite Fe3O4 nanocrystals
Fe3O4纳米粒子由于其生物相容性、结构稳定性和良好的磁性，在磁热疗和治疗诊断等生物医学领域有着广泛的应用前景。然而，由于表面和有限尺寸效应的主导地位，所观察到的颗粒的磁性的纳米级起源是未知的。在这里，我们已经开发了一个原子自旋模型的细长磁铁矿纳米晶体，专门解决的作用，小面和伸长的磁形状各向异性。我们发现，对于小面的粒子简单的分析公式高估的磁形状各向异性和基本的立方各向异性作出了显着的贡献，适度拉长的粒子的能量势垒。我们的研究结果使高结晶磁铁矿纳米粒子的有效磁各向异性的更好的估计，是一个步骤，对磁性纳米粒子的加热效应的定量预测。
2019-09-05 cond-mat.mes-hall
Geometry-controlled competition between axis centering and detwinning in fivefold-twinned gold nanoparticles
University of Genoa（热那亚大学）
研究通过分子动力学模拟揭示了五重孪晶金纳米颗粒中轴心居中与解孪的几何控制机制，发现凹凸形态影响表面扩散与孪晶稳定性，为多孪纳米颗粒结构演化提供了理论框架。
2026-04-20 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus physics.comp-ph
Synthesis, structure and magnetic properties of Fe@Pt core-shell nanoparticles
报道了用顺序还原法制备的Fe@Pt核壳纳米结构的结构和磁性。透射电子显微镜（TEM）显示接近球形的颗粒，其符合对数正态尺寸分布，其中$D$ $_o$ = 3.0 nm，分布宽度$λ$ $_D$ = 0.31。在X射线衍射中，由于Pt壳层的布拉格线仅被清楚地识别为具有产生微晶尺寸=3.1 nm的线宽。在高达90 kOe的磁场中测量磁化强度$M$与$T$（2 K - 350 K）的关系，结果表明，阻断温度$T$ $_B$ = 13 K，低于该温度时观察到磁滞回线，并且随着$T$的降低，磁化强度$H$ $_C$增加，在2 K时达到$H$ $_C$ = 750 Oe。测量了在频率$f$ $_m$ = 10 Hz至5 kHz下的磁化率的温度依赖性，以使用Vogel-Fulcher定律确定$f$ $_m$与$T$ $_B$的变化。该分析显示存在显着的颗粒间相互作用，Néel-Brown驰豫频率$f$ $_o$ = 5.3 x 10 $^{10}$ Hz和各向异性常数$K$ $_a$ =3.6 x 10 $^6$ ergs/cm $^3$。将$M$与$H$数据（$H$ = 90 kOe，$T$ $>$ $_B$ $_B$）拟合至考虑粒度分布的修改的Langevin函数，得到与所提出的核-壳结构一致的每个颗粒的磁矩; Fe核直径为2.2 nm，Pt壳厚度为0.4 nm。
2015-02-03 cond-mat.mes-hall
Modeling the Magnetization Dynamics for Large Ensembles of Immobilized Magnetic Nanoparticles in Multi-dimensional Magnetic Particle Imaging
磁性纳米粒子（MNP）在生物医学应用中发挥着重要作用，包括成像模式，如MRI和磁性粒子成像（MPI）。后者利用了大量磁性纳米颗粒对磁场的非线性磁化响应，这允许从测量的电压信号确定MNP浓度的空间分布。目前，在MPI环境中对MNP的大集合的电压信号进行建模尚不准确，特别是对于多维磁激励场中的液体示踪剂。因此，电压到图像映射仍然是在耗时的校准过程中获得的。虽然铁磁流体的情况下，可以被看作是典型的设置，最近固定化和潜在的定向MNP已经受到了相当大的关注。通过在固定过程中对齐颗粒，可以将易磁化轴的角度编码到磁化响应中，为基于模型的方法提供复杂的基准系统。在这项工作中，我们解决了固定化，面向MNP的MPI的上下文中的建模问题。我们研究了一种基于模型的方法，其中的磁化强度响应是由粒子的磁矩的Néel旋转模型模拟的，而系综磁化强度是通过求解Fokker-Planck方程的方法获得的。由于该模型的参数是先验未知的，我们调查不同的方法进行参数识别，并讨论两个模型：一个是使用一个单一的功能向量从空间跨越的模型参数和另一个功能向量的叠加被认为是。我们表明，我们的模型可以更准确地再现与方向相关的信号响应相比，平衡模型，这标志着目前的最先进的基于模型的系统矩阵模拟MPI。
2021-06-15 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Surface roughening in nanoparticle catalysts
该研究结合原位光谱与机器学习力场分子动力学模拟，揭示金属纳米颗粒在反应环境中表面发生粗糙化重构，证明理想化小面模型不适用于真实催化系统，需采用真实表面结构以准确预测催化剂性能。
2024-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Unraveling the Catalytic Effect of Hydrogen Adsorption on Pt Nanoparticle Shape-Change
该研究结合第一性原理机器学习力场 MD 与 EXAFS，揭示氢吸附降低 Pt 纳米颗粒形状转变温度并加速其准二十面体中间态及表面“玫瑰花结”形成。
2023-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
