Nanoparticules magnétiques, une classe de nanoparticules manipulables par des champs magnétiques, ont un large éventail d'applications techniques et biomédicales, y compris l'hyperthermie magnétique, livraison ciblée de médicaments, nouveaux supports de stockage magnétique et nanorobots. La plupart des nanoparticules commerciales ne possèdent pas un seul noyau magnétique mais ont un certain nombre de petits cristaux magnétiques appelés cristallites.

La question importante pour les chercheurs est de savoir comment ces cristallites se comportent à l'intérieur d'une nanoparticule multicœur et comment ils réagissent à un champ magnétique appliqué. Un papier dans le Journal de physique appliquée compare les moments magnétiques effectifs de différents systèmes de nanoparticules multicœurs et montre qu'ils dépendent du champ magnétique.

"Le moment magnétique effectif d'une telle nanoparticule multicœur dépend de divers paramètres, telles que la taille des cristallites magnétiques, leur densité de tassement, configuration du noyau et l'interaction magnétique entre eux, " a déclaré Frank Ludwig, l'un des auteurs de l'article.

De nombreuses découvertes expérimentales indiquent que l'ensemble de cristallites se comporte comme un seul noyau magnétique avec un certain moment magnétique effectif. La recherche a été dirigée vers la détermination de la relation entre ce moment magnétique effectif et le nombre et la taille des cristallites à l'intérieur d'une nanoparticule multicœur, car de nombreuses applications nécessitent un moment magnétique important, lequel, par exemple., détermine l'intensité de la force magnétique nécessaire à leur manipulation.

Les résultats de l'article sont importants pour les chercheurs qui optimisent les nanoparticules magnétiques pour diverses applications, y compris l'hyperthermie magnétique et le ciblage magnétique des médicaments, deux nouvelles frontières dans le traitement du cancer.

En hyperthermie magnétique, les nanoparticules sont localisées au niveau des cellules tumorales. Un champ magnétique avec une fréquence et une amplitude qui chauffera les nanoparticules à une température d'environ 42-44 degrés Celsius est appliqué, qui tue les cellules tumorales.

Dans le ciblage magnétique des médicaments, la capsule contenant des médicaments et des particules magnétiques est dirigée vers la tumeur par des gradients de champ magnétique. Quand ils arrivent à la tumeur, les médicaments sont libérés de la capsule par diverses techniques. Un traitement médicamenteux ciblé peut entraîner une réduction spectaculaire des doses et des effets secondaires par rapport à la chimiothérapie traditionnelle.

Les applications techniques des nanoparticules vont des nouveaux supports de stockage magnétiques aux nanorobots. Les supports de stockage constitués de nanoparticules sont beaucoup plus petits que les supports existants et peuvent stocker de plus grandes quantités de données. Les nanorobots sont des machines qui peuvent construire et manipuler des choses avec précision au niveau atomique et peuvent être utilisés dans une grande variété de contextes tels que de minuscules capteurs qui surveillent la chimie du sang.

Ludwig a déclaré continuer à mieux comprendre le moment magnétique effectif des nanoparticules multicœurs et, surtout, sa dépendance au champ est essentielle à la fois pour la science fondamentale et les applications.