抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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単一ドメイン磁性ナノ粒子は,外部印加磁場に応答する生物学的および化学的プロセスのアクチュエータとしてますます研究されている。それらの局所効果はナノスケール加熱に起因することが多いが,最近の実験的証拠は,これらの系におけるナノスケール温度勾配の存在に疑問を投げかけている。ここでは,確率的Landau-Lifshitz-Gilbert方程式と有限要素モデリングを用いて,局所効果が個々の単一ドメイン磁性粒子の詳細な動的挙動から生じる誘起電場によって媒介されるという代替仮説を批判的に調べた。交流磁場における磁性ナノ粒子の2つの重要な事例研究にこのモデルを適用した。1)フェリチンに関連するチャンネル蛋白質の磁気遺伝学的刺激,2)電気化学的加水分解の触媒増強。最初の事例では,フェリチンを生成する局所電場は膜貫通電位を乱すには不十分であるが,102から103V/mのオーダーのその鉱物コアの表面上の場は,間接的に刺激に導く鉄イオンの物質移動または放出に役割を果たす可能性がある。第2のケースでは,著者らのモデルは,触媒粒子の表面に約300V/mの電場を示し,反転事象中に予想される最高の界面電場強度を示した。これは,ヒステリシス加熱に最も適しているナノ粒子は,交互印加磁場に応答して局所誘起電場の間欠的源として作用することを示唆した。最後に,技術的に適切な現象の文脈において,これらの電場の大きさと時間スケールを,それらが一般的に弱く,より高速であることを示した。生物学的または化学的プロセスに対して無線制御を行うための磁場使用の可能性は,分野にわたる活発な研究努力を刺激してきた。交流磁場に暴露された磁性ナノ粒子は,ナノスケールで,例えば,生物学的応答を誘発するか,または,化学触媒作用を制御するのに,繰り返し影響を及ぼすことが分かった。これらの効果はナノスケール加熱に起因したが,最近の実験は,磁気ナノ粒子の近傍の温度がそれらの周囲とはかなり異なることを示した。もう1つのナノスケール現象が仕事である。ここでは,磁性ナノ粒子の即時近傍に誘起された電場がナノスケール効果を説明するのに役立つという考えを批判的に調べた。磁性ナノ粒子が熱的に変動する事実は広く認識されているが,電場の生成を支配するプロセスは,反転事象中に磁気モーメントが受ける急速(典型的に>1GHz)歳差である。誘起電場の数値計算と単一磁気モーメントの詳細な運動のモデルを結合して,2つの技術的に重要なケースにおける誘起電場の可能な役割を考察した。第1は,弱い磁性フェリチンによるニューロンの刺激であり,第2は触媒磁性ナノ粒子による水素生産の増強である。磁性ナノ粒子が周囲に作用する機構を理解することは,化学的および生物学的プロセスを誘発するためのより最適な材料を設計するために重要である。ここで調べた電場の役割はまた,歳差運動を直接駆動するための共鳴刺激と磁性ナノ粒子のペアリングの可能性を示唆する。【JST・京大機械翻訳】
