論文の概要: Time-resolved diamond magnetic microscopy of superparamagnetic iron-oxide nanoparticles
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.13087v1
- Date: Wed, 20 Nov 2024 07:28:42 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-21 16:11:28.702724
- Title: Time-resolved diamond magnetic microscopy of superparamagnetic iron-oxide nanoparticles
- Title（参考訳）: 超常磁性鉄酸化物ナノ粒子の時間分解ダイヤモンド磁気顕微鏡
- Authors: B. A. Richards, N. Ristoff, J. Smits, A. Jeronimo Perez, I. Fescenko, M. D. Aiello, F. Hubert, Y. Silani, N. Mosavian, M. Saleh Ziabari, A. Berzins, J. T. Damron, P. Kehayias, D. L. Huber, A. M. Mounce, M. P. Lilly, T. Karaulanov, A. Jarmola, A. Laraoui, V. M. Acosta,
- Abstract要約: 超常磁性酸化鉄ナノ粒子(SPION)は生体医用イメージングのための有望なプローブである。
ここでは、何百もの孤立した30nmのSPIONが生成する強磁場をワイドフィールドで撮像する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Superparamagnetic iron-oxide nanoparticles (SPIONs) are promising probes for biomedical imaging, but the heterogeneity of their magnetic properties is difficult to characterize with existing methods. Here, we perform widefield imaging of the stray magnetic fields produced by hundreds of isolated ~30-nm SPIONs using a magnetic microscope based on nitrogen-vacancy centers in diamond. By analyzing the SPION magnetic field patterns as a function of applied magnetic field, we observe substantial field-dependent transverse magnetization components that are typically obscured with ensemble characterization methods. We find negligible hysteresis in each of the three magnetization components for nearly all SPIONs in our sample. Most SPIONs exhibit a sharp Langevin saturation curve, enumerated by a characteristic polarizing applied field, B_c. The B_c distribution is highly asymmetric, with a standard deviation (1.4 mT) that is larger than the median (0.6 mT). Using time-resolved magnetic microscopy, we directly record SPION N\'eel relaxation, after switching off a 31 mT applied field, with a temporal resolution of ~60 ms that is limited by the ring-down time of the electromagnet coils. For small bias fields B_{hold}=1.5-3.5 mT, we observe a broad range of SPION N\'eel relaxation times--from milliseconds to seconds--that are consistent with an exponential dependence on B_{hold}. Our time-resolved diamond magnetic microscopy study reveals rich SPION sample heterogeneity and may be extended to other fundamental studies of nanomagnetism.
- Abstract（参考訳）: 超常磁性酸化鉄ナノ粒子(SPION)は、生体医用イメージングのためのプローブとして期待されているが、その磁気特性の不均一性は、既存の手法で特徴づけるのは難しい。
ここでは,ダイヤモンド中の窒素空孔中心をベースとした磁気顕微鏡を用いて,数百個の孤立した30nmのSPIONが生成する成層磁場の広視野イメージングを行う。
印加磁場の関数としてSPION磁場パターンを解析することにより、典型的にはアンサンブルのキャラクタリゼーション法で隠蔽される磁場依存の逆磁化成分を観測する。
試料中のほぼ全てのSPIONに対して, 3つの磁化成分のそれぞれに無視可能なヒステリシスが認められた。
ほとんどのSPIONは、特徴的な偏光応用場であるB_cで列挙された鋭いランゲヴィン飽和曲線を示す。
B_c分布は非常に非対称であり、標準偏差 (1.4 mT) は中央値 (0.6 mT) よりも大きい。
時間分解型磁気顕微鏡を用いて、31mT印加磁場を切換えた後のSPION N\'eel緩和を直接記録し、電磁コイルのリングダウン時間によって制限される時間分解能を約60msとした。
小バイアス場 B_{hold}=1.5-3.5 mT に対して、ミリ秒から秒までの広い範囲の SPION N\'eel 緩和時間(これは B_{hold} への指数的依存と一致する)を観測する。
我々の時間分解ダイヤモンド磁気顕微鏡による研究により、豊富なSPIONサンプルの不均一性が明らかとなり、ナノ磁性の他の基礎研究にまで拡張される可能性がある。
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