英語翻譯：

【化】 superparamagnetism

相關詞條：

1.superparamagetism  

分詞翻譯：

超的英語翻譯：

exceed; go beyond; overtake
【計】 hyperactive
【醫】 per-; ultra-

順的英語翻譯：

arrange; in sequence; in the same direction as; obey; put in order; suitable

磁的英語翻譯：

magnetism

專業解析

超順磁性（superparamagnetism）是納米級磁性材料在特定溫度下表現出的特殊磁學性質。當磁性顆粒尺寸小于臨界值時，其熱運動能量足以克服磁各向異性勢壘，導緻磁矩在無外磁場時呈現隨機翻轉狀态。這種現象最早由C. P. Bean在1959年通過鐵磁性理論模型系統闡述。

該現象的核心機制包含三個關鍵特征：

1. 尺寸依賴性：臨界尺寸通常為1-20納米，例如氧化鐵納米顆粒在10納米以下會失去鐵磁/亞鐵磁滞特性
2. 熱擾動主導：遵循Néel-Arrhenius方程，弛豫時間與溫度呈指數關系，公式為： $$ tau = tau_0 expleft(frac{KV}{k_B T}right) $$ 其中KV為磁各向異性能，k_B為玻爾茲曼常數
3. 零剩磁特性：撤除外磁場後磁化強度立即歸零，區别于鐵磁性材料的剩磁現象

在應用領域，超順磁性材料被廣泛應用于：

• 生物醫學：磁共振造影劑（如Ferumoxytol）和靶向藥物輸送系統
• 數據存儲：高密度磁存儲介質開發
• 環境工程：磁性分離技術用于污水處理

根據劍橋大學材料系公開課程資料顯示，該特性在納米醫學中的應用已通過FDA認證的造影劑産品得到驗證。IEEE磁學彙刊的多篇研究論文證實，通過控制納米顆粒尺寸和表面修飾可精确調控超順磁轉變溫度。

網絡擴展解釋

超順磁性是鐵磁或亞鐵磁材料在特定條件下表現出的特殊磁性行為，以下是詳細解釋：

1.定義與基本特性

超順磁性指鐵磁物質的顆粒尺寸小于臨界值時（通常為納米級單疇顆粒），在溫度高于轉變溫度（Block溫度）且低于居裡溫度時，其整體表現出類似順磁性的特征，但磁化率顯著高于普通順磁材料。這種現象源于單疇顆粒的磁矩在外場和熱擾動共同作用下的協同響應。

2.核心機制

• 熱擾動與磁各向異性平衡：當顆粒體積減小，磁晶各向異性能（正比于顆粒體積）與熱擾動能（正比于$kT$）達到平衡，導緻磁矩方向隨時間整體翻轉。
• 無磁滞現象：由于磁矩翻轉的快速響應，超順磁體在外場撤去後無剩磁，磁化曲線無遲滞回線。

3.關鍵參數與影響因素

• 臨界尺寸：與材料和溫度相關，例如室溫下球形鐵顆粒的臨界半徑約為12.5納米。
• 轉變溫度（$T_B$）：當溫度高于$T_B$時，材料表現出超順磁性；低于$T_B$則恢複鐵磁性。

4.應用領域

超順磁性材料在醫學成像（如MRI對比劑SPIO）和磁存儲技術中具有重要價值，因其高磁響應性和可控的磁化特性。

對比普通順磁性：

特性	超順磁性	普通順磁性
磁化率	高（約$10$倍）	低（$10^{-6}-10^{-3}$）
磁矩來源	單疇顆粒整體磁矩協同轉向	原子/分子獨立磁矩轉向
溫度依賴性	受臨界尺寸和轉變溫度雙重影響	僅與溫度相關

分類

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