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马脾铁蛋白磁性纳米颗粒的低温磁学性质研究

田兰香  曹长乾  刘青松  潘永信  
【摘要】:系统地认识铁蛋白内核磁性纳米颗粒的磁学性质,对于建立和完善以铁蛋白为基础的磁共振成像技术以及环境磁学研究具有重要意义.马脾铁蛋白具有反铁磁性的纳米内核.结合透射电子显微镜和低温磁学测量技术,研究马脾铁蛋白内核的磁学性质与温度、外加磁场大小、内核粒度以及观测频率之间的关系.在5K下,等温剩磁获得曲线(IRM)和直流退磁曲线(DCD)的交点(R=0.46)表明铁蛋白颗粒间具有很弱的静磁相互作用.磁滞回线、磁化率和剩磁结果都一致地表明,室温条件下铁蛋白纳米颗粒表现为超顺磁性,在低于其阻挡温度T_b(~12K)时,由于纳米颗粒表面出现未补偿自旋磁矩或者由于内部晶格缺陷而产生未补偿磁矩,铁蛋白会呈现出寄生铁磁性和反铁磁性两种特征,因而具有载磁能力和磁滞现象,出现稳定单畴(SD)的性质.超顺磁性铁蛋白的热弛豫过程遵循Neel-Arrhenius方程,通过频率(AC)磁化率计算获得马脾铁蛋白颗粒的平均有效能垒E_a为(5.52±0.16)×10~(21)J;磁各向异性能常数K_(eff)为(4.65±0.14)×10~4J/m~3;前指数频率因子f_0为(4.52±2.93)×10~(11)Hz.这些新结果对于深入理解纳米尺度的反铁磁性颗粒的磁性机制以及在医学上的潜在应用都具有重要意义.

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