Magnetisch veld opgewekt door nano-partikels

Moderator: physicalattraction

Reageer
Berichten: 3

Magnetisch veld opgewekt door nano-partikels

Hallo. Ik ben momenteel bezig met een gedachte-experiment over een een nieuwe toepassing van magnetische nanopartikels in medische context. Mijn fysische kennis is eerder beperkt, vandaar dat ik hier hulp kom zoeken. De opstelling is als volgt: een buis met een oplossing (in water) met een bepaalde concentratie magnetische nanopartikels. Een magnetometer (met een gevoeligheid van nT (tesla) tot µT) die het magnetische veld (B) van de partikels meet, buiten de buis. De parameters waarin ik geïnteresseerd ben zijn 1. de concentratie van de partikels die nodig is om een veld met meetbare sterkte op te wekken (dit magnetisch veld moet minstens in de nano-range zitten (anders is het niet meetbaar), 2. de maximale afstand die de magnetometer tov de buis mag hebben om nog een meetbaar magnetisch veld te kunnen meten. Blijkbaar wordt de magnetizatie van nanopartikels uitgedrukt in emu, en zit die in de range van 10-2 emu. Tot mijn beperkte fysische kennis behoort oa een notie van de wet van Biot-Savart (magnetisch veld opgewekt als gevolg van stroom door geleider), en eigenlijk ben ik dus gewoon op zoek naar een gelijkaardige formule niet in functie van stroom door een geleider, maar in functie van een vaste magnetisatie (van de partikeltjes). De totale magnetisatie hangt veronderstel ik onder andere af van de magnetisatie per deeltje, en de verdeling van de deeltjes (er is een gelijke verdeling over de buis), maar ik heb geen idee van op welke manier (wiskundige formule?) deze parameters het uiteindelijke magnetisch veld zullen beïnvloeden.

Ik wil volgende vraag kunnen beantwoorden: welke concentratie van magnetische nanopartikels heb ik nodig om op afstand x een magnetisch veld op te wekken van grootte B tesla? Wat betreft de schaal: magnetisch veld moet minstens in de range van nT zitten, en is liefst detecteerbaar over afstanden van 100 µm tot millimeters.

Een schematische afbeelding zit in de bijlage.

Alle hulp is welkom.
Bijlagen
Nieuw_document_1_rect3841_4294966409.png
Nieuw_document_1_rect3841_4294966409.png (91.79 KiB) 332 keer bekeken

Berichten: 3

Re: Magnetisch veld opgewekt door nano-partikels

Hier een duidelijkere afbeelding:
Bijlagen
Nieuw_document_1_rect7149_4294966406.png
Nieuw_document_1_rect7149_4294966406.png (130.64 KiB) 346 keer bekeken

Berichten: 3

Re: Magnetisch veld opgewekt door nano-partikels

Misschien is het bovenstaande iets te simplistisch. Ik bedacht net dat er mogelijks helemaal geen magnetisch veld wordt opgewekt, omdat de partikels (en hun polarisatie) een willekeurige oriëntatie hebben? Kan iemand bevestigen?

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 4.094

Re: Magnetisch veld opgewekt door nano-partikels

Puur theoretisch is er wel een kans dat ze allemaal dezelfde kant op gericht worden (de partikels gedragen zich dan ferromagnetisch), maar de afstand tussen twee partikels lijkt me zo groot dat door alleen al thermische energie dit dusdanig wordt verstoord dat ze inderdaad allemaal een andere kant op wijzen. Ik neem aan dat je dit bij kamertemperatuur uitvoert?

Reageer