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Les lois de nano-échelle des nanoparticules magnétiques et leurs applications dans les sciences biomédicales

Posted on septembre 12, 2021 by admin

Les nanoparticules magnétiques, qui présentent une variété de phénomènes magnétiques uniques qui sont radicalement différents de ceux de leurs homologues en vrac, suscitent un intérêt significatif car ces propriétés peuvent être avantageuses pour une utilisation dans une variété d’applications allant des supports de stockage pour les dispositifs de mémoire magnétique aux sondes et aux vecteurs dans les sciences biomédicales. Dans ce compte-rendu, nous discutons des lois d’échelle nanométrique des nanoparticules magnétiques, y compris les métaux, les ferrites métalliques et les alliages métalliques, tout en nous concentrant sur les effets de leur taille, de leur forme et de leur composition. Leurs propriétés magnétiques fondamentales, telles que la température de blocage (Tb), le temps de vie du spin (tau), la coercivité (Hc) et la susceptibilité (chi), sont fortement influencées par les lois d’échelle nanométrique, et par conséquent, ces relations d’échelle peuvent être exploitées pour contrôler le magnétisme du régime ferromagnétique au régime superparamagnétique. En même temps, elles peuvent être utilisées pour régler les valeurs magnétiques, notamment Hc, chi et la rémanence (Mr). Par exemple, la durée de vie du spin magnétique est directement liée à l’énergie d’anisotropie magnétique (KuV) ainsi qu’à la taille et au volume des nanoparticules. La température de blocage (Tb) passe de la température ambiante à 10 K lorsque la taille des nanoparticules de cobalt est réduite de 13 à 2 nm. De même, H c est très sensible à l’anisotropie des nanoparticules, tandis que l’aimantation à saturation est directement liée aux effets de canting des spins magnétiques désordonnés de surface et suit une relation linéaire lors du tracé de ms (1/3) vs r(-1). Par conséquent, les lois d’échelle nanométrique des nanoparticules magnétiques sont importantes non seulement pour comprendre le comportement des matériaux existants mais aussi pour développer de nouveaux nanomatériaux aux propriétés supérieures. Comme les nanoparticules magnétiques peuvent être facilement conjuguées avec des constituants biologiquement importants tels que l’ADN, les peptides et les anticorps, il est possible de construire des particules hybrides nano-bio polyvalentes, qui possèdent simultanément des fonctions magnétiques et biologiques pour les diagnostics biomédicaux et la thérapeutique. Comme le démontre ce compte-rendu, les lois de la nano-échelle pour les composants magnétiques s’avèrent essentielles à la conception de caractéristiques magnétiques optimisées des nanoparticules hybrides et à leur meilleure applicabilité dans les sciences biomédicales, notamment leur utilisation comme agents de contraste pour l’imagerie par résonance magnétique (IRM), composants ferromagnétiques pour les structures nano-bio hybrides et vecteurs translationnels pour la détection magnétophorétique d’espèces biologiques. En particulier, la modulation systématique de la magnétisation de saturation des sondes nanoparticulaires est importante pour maximiser les effets de contraste par RM et la séparation magnétique des cibles biologiques.

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