磁性纳米材料及磁性纳米材料的应用

磁性纳米材料的特性与常规的本体材料和原子团簇不同，这是由于与磁相关的特征物理长度恰好处于纳米量级(1-100nm)，如磁单畴尺寸，超顺磁性临界尺寸，交换作用长度，以及电子平均自由路程等。当磁性材料的尺寸与这些特征物理长度相当时，就会呈现反常的磁学性质。磁性纳米材料的性质取决于尺寸及组成等因素。自然界中存在着磁性纳米颗粒，如鲑鱼就是依靠身体中的磁性纳米颗粒完成每年数万公里的洄游。人们对磁性纳米颗粒的研究始于20世纪80年代，法国科学家在Fe/Cr纳米结构的多层膜中发现巨磁电阻效应。此后，美国、日本和西欧都对巨磁电阻材料的发展及应用投入巨大的人力物力，掀起磁性材料纳米的研究热潮。
磁性纳米材料的应用

磁性纳米材料在机械、电子、光学、磁学、化学和生物学领域有着广泛的应用前景。磁性纳米结构器件是20世纪末最具有影响力的重大成果，如巨磁电阻效应读出磁头、磁传感器、全金属晶体管等。磁记录材料至今仍是信息工业的主体。典型的磁性纳米颗粒应用还有磁流体，最先用于宇航工业，现已普及至民用工业。目前美、英、日、俄等国都有磁性液体公司。磁流体广泛应用于旋转密封，如磁盘驱动器的防尘密封、高真空旋转密封等，以及扬声器、阻尼器件、磁印刷等方面。纳米微晶金属软磁材料具有高磁导率、低损耗、高饱和磁化强度，己广泛应用于开关电源、变压器、传感器等，实现器件小型化、轻型化、高频化以及多功能化。此外，磁性纳米颗粒作为靶向药物，细胞分离等医疗应用也成为当前生物医学的热门研究课题之一，部分已经推广至临床。如何依据磁性纳米材料物理化学特性与尺寸、结构、形貌的微观关系，设计出适合应用需求的具有优越性能的材料，通过纳米科学技术对材料进行可控合成及性能改造，将是21世纪初的主要任务。磁性纳米材料将成为纳米材料科学领域一个大放异彩的明星，在各个领域发挥举足轻重的作用。