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[交流] 磁珠，你还有多少秘密-转自知乎

磁珠：即具有磁性的颗粒，尺寸从纳米到微米级分布，通常是指在商业应用中对磁性颗粒的称呼。磁性颗粒主要是由磁铁矿（Magnetite ，Fe3O4）或磁赤铁矿（maghemite，γ-Fe2O3）组成。提到磁性，很多人往往脑海里的概念是磁铁能够吸住铁钉，这里详细介绍一下磁性的种类以及区别。

图1：磁铁
铁磁性：指的是一种材料的磁性状态，具有自发性的磁化现象。过渡族金属（如铁）及它们的合金和化合物所具有的磁性叫做铁磁性。日常生活中用到的磁吸盘，磁铁等都是具有铁磁性的材料。
如图2

Hm：饱和磁场强度

Hc：矫顽力

Br：剩余磁感应强度

Bs：饱和磁感应强度

磁滞回线表示磁场强度周期性变化时，强磁性物质磁滞现象的闭合磁化曲线。它表明了强磁性物质反复磁化过程中磁化强度M或磁感应强度B与磁场强度H之间的关系。磁滞回线是铁磁性物质和亚铁磁性物质的一个重要的特征，顺磁性和抗磁性物质则不具有这一现象。

顺磁性：是指材料对磁场响应很弱的磁性。如用磁化率 k=M/H 来表示（M和H分别为磁化强度和磁场强度），顺磁体的磁化率较小，一般为10-5，宏观无磁性，在外磁场作用下，磁矩可以规则取向，物质显示极弱的磁性，且M与外磁场H严格成正比关系。
如图3

超顺磁性：是指颗粒小于临界尺寸时具有单畴结构的铁磁物质，在温度低于居里温度且高于转变温度（Block Temperature）时，表现为顺磁性特点，但在外磁场作用下其顺磁性磁化率远高于一般顺磁材料的磁化率，称为超顺磁性。换句话说，超顺磁性颗粒其磁化曲线没有磁滞现象，磁滞回线通常是“S”形，且磁滞回线闭合的面积趋于零。在无磁场存在时，纳米颗粒不具有磁性；当有外磁场存在时，其具有磁性。
如图4

通常来说，当纳米颗粒的尺寸小于20nm时，其在室温下显示超顺磁性。

抗磁性：所有物质都具有反磁性。在外磁场作用下，电子的轨道运动产生附加转动(Larmor进动)，动量矩发生变化，产生与外磁场相反的感生磁矩，表现出反磁性。但在含有不成对电子的物质中被顺磁磁化率（比反磁性大1～3个数量级）掩盖。

如图5
亚铁磁性：是在无外加磁场的情况下，磁畴内由于相邻原子间电子的交换作用或其他相互作用。使它们的磁矩在克服热运动的影响后，处于部分抵消的有序排列状态，以致还有一个合磁矩的现象。常见的亚铁磁性物质有磁铁矿（Fe3O4）、铁氧体（ferrite）等等。亚铁磁性物质的净磁矩不等于0，磁化强度不等于零，具有较微弱的铁磁性。

由于超顺磁性颗粒独特的磁学性质，因此在生物医学应用领域具有广泛的应用，例如：磁共振成像，磁分离，核酸提取，细胞分离，药物递送，磁热疗等。

如图6
[1] Zhao S , Yu X , Qian Y , et al. Multifunctional magnetic iron oxide nanoparticles: an advanced platform for cancer theranostics[J]. Theranostics, 2020, 10(14): 6278 -6309.

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