Magnetische nanodeeltjes, een klasse van nanodeeltjes die kunnen worden gemanipuleerd door magnetische velden, hebben een breed scala aan technische en biomedische toepassingen, inclusief magnetische hyperthermie, gerichte medicijnafgifte, nieuwe magnetische opslagmedia en nanorobots. De meeste commerciële nanodeeltjes hebben geen enkele magnetische kern, maar hebben een aantal kleine magnetische kristallen die kristallieten worden genoemd.

De belangrijke vraag voor onderzoekers is hoe deze kristallieten zich gedragen in een multicore nanodeeltje en hoe ze reageren op een aangelegd magnetisch veld. Een papier in de Tijdschrift voor Toegepaste Natuurkunde vergelijkt de effectieve magnetische momenten van verschillende multicore-nanodeeltjessystemen en laat zien dat ze afhankelijk zijn van het magnetische veld.

"Het effectieve magnetische moment van zo'n multicore-nanodeeltje hangt af van verschillende parameters, zoals de grootte van magnetische kristallieten, hun pakkingsdichtheid, kernconfiguratie en de magnetische interactie daartussen, " zei Frank Ludwig, een van de auteurs van het artikel.

Veel experimentele bevindingen geven aan dat het geheel van kristallieten zich gedraagt ​​als een enkele magnetische kern met een effectief magnetisch moment. Er is onderzoek gedaan naar het bepalen hoe dit effectieve magnetische moment verband houdt met het aantal en de grootte van kristallieten in één multicore-nanodeeltje, omdat veel toepassingen een groot magnetisch moment vereisen, die, bijv. bepaalt de sterkte van de magnetische kracht die nodig is voor hun manipulatie.

De bevindingen van het artikel zijn belangrijk voor onderzoekers die magnetische nanodeeltjes optimaliseren voor verschillende toepassingen, inclusief magnetische hyperthermie en magnetische medicijntargeting, twee nieuwe grenzen in de kankertherapie.

Bij magnetische hyperthermie, de nanodeeltjes bevinden zich bij de tumorcellen. Er wordt een magnetisch veld aangelegd met een frequentie en amplitude die de nanodeeltjes zal verhitten tot een temperatuur van ongeveer 42-44 graden Celsius, die de tumorcellen doodt.

Bij magnetische targeting op geneesmiddelen, de capsule met medicijnen en magnetische deeltjes wordt door magnetische veldgradiënten naar de tumor geleid. Als ze bij de tumor aankomen, de medicijnen worden door verschillende technieken uit de capsule vrijgegeven. Gerichte medicamenteuze therapie kan resulteren in een drastische vermindering van doses en bijwerkingen in vergelijking met traditionele chemotherapie.

Technische toepassingen van nanodeeltjes variëren van nieuwe magnetische opslagmedia tot nanorobots. Opslagmedia gemaakt van nanodeeltjes zijn veel kleiner dan bestaande media en kunnen grotere hoeveelheden gegevens opslaan. Nanorobots zijn machines die dingen op atomair niveau nauwkeurig kunnen bouwen en manipuleren en die in een breed scala aan contexten kunnen worden gebruikt, zoals minuscule sensoren die de bloedchemie bewaken.

Ludwig zei dat hij doorging met het beter begrijpen van het effectieve magnetische moment van multicore-nanodeeltjes en, vooral, zijn veldafhankelijkheid is essentieel voor zowel fundamentele wetenschap als toepassingen.