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Selbstkonsistenter Ansatz für magnetische weiche Materie

Self-consistent simulation approach to magnetic soft matter

Sofia Kantorovich (ORCID: 0000-0001-5700-7009)
  • Grant-DOI 10.55776/P33748
  • Förderprogramm Einzelprojekte
  • Status beendet
  • Projektbeginn 01.01.2021
  • Projektende 30.04.2025
  • Bewilligungssumme 599.896 €

Wissenschaftsdisziplinen

Informatik (30%); Nanotechnologie (20%); Physik, Astronomie (50%)

Keywords

    Magnetic soft matter, Hyperthermia, Molecular Dynamics, Micromagnetic Simulations, Dynamic Response

Abstract

In diesem Projekt wird das Verhalten von magnetischen Kolloiden in flüssigen und Gel-Trägern in magnetischen Wechselfeldern mit Hilfe von Computersimulationen untersuchen, um einerseits das fundamentale Wechselspiel zwischen Form und Art auf die Kolloidpartikel wirkenden magnetischen, mechanischen und hydrodynamischen Kräfte und der daraus resultierenden dynamischen magnetischen Antwort zu beleuchten und andererseits die effizientesten Systeme für Anwendungen in der Hyperthermie zu finden. Hyperthermie findet beispielsweise in der Krebsbehandlung Anwendung. Die Beantwortung dieser höchst relevanten Forschungsfragen benötigen einen qualitativ völlig neuen Ansatz, der sowohl die intrinsische Magnetisierungsdynamik der Partikel als auch ihre räumliche Diffusion/Selbstorganisation der Partikeln berücksichtigt. Das SAM-Projekt bringt Experten aus zwei verschiedenen Bereichen zusammen, um das Feld der molekularen Dynamik magnetischer Kolloide mit dem Feld der thermisch aktivierten Mikromagnetik zu verschmelzen. Das Ergebnis dieser Synergie wird eine selbstkonsistente Lösung der Langevin- Bewegungsgleichungen für magnetische Kolloide in Kombination mit der Magnetisierungsdynamik einzelner Partikel sowohl in flüssigen als auch in Gelträgern bei finiter Temperatur sein. Ein solcher Ansatz kann aufgrund der einzigartigen Kombination von Fachwissen des PI und des nationalen Forschungspartners konstruiert werden: grobkörnige molekulardynamische Simulationen von magnetisch weicher Materie (PI) und Mikromagnetik (nationaler Forschungspartner). Eine wichtige Anwendung des entwickelten Ansatzes wird die Untersuchung der Hyperthermie sein. Das entwickelte Modell wird es ermöglichen, sowohl Neel- als auch Brownsche Erwärmungsmechanismen innerhalb desselben Modells zu untersuchen, wodurch es möglich sein wird, den Beitrag und die Bedeutung beider als Funktion der Eigenschaften der magnetischen Partikel (magnetische Anisotropie, Sättigungsmagnetisierung, Form, Größe und Dichte) sowie die Eigenschaften des Trägers (Viskosität für Flüssigkeiten und Elastizität für Gele) im Detail zu untersuchen. SAM führt die Physik des Mikromagnetismus und der Weichen Materie zusammen. Diese beiden Bereiche entwickeln sich bisher hauptsächlich parallel, ungeachtet des potenziellen Gewinns und der positiven Auswirkungen von Kooperationen. Ein solches gemeinsames Projekt, die Dynamik der magnetischen weichen Materie grundlegend zu verstehen, ist essentiell, um bei der Entwicklung neuer funktionaler Materialien für Hyperthermie realisieren zu können.

Forschungsstätte(n)
  • Universität Wien - 100%
Nationale Projektbeteiligte
  • Dieter Süss, Universität Wien , nationale:r Kooperationspartner:in

Research Output

  • 74 Zitationen
  • 11 Publikationen
Publikationen
  • 2021
    Titel Flux and separation of magneto-active superballs in applied fields
    DOI 10.1039/d1cp03343c
    Typ Journal Article
    Autor Kaiser M
    Journal Physical Chemistry Chemical Physics
    Seiten 23827-23835
    Link Publikation
  • 2023
    Titel Stockmayer supracolloidal magnetic polymers under the influence of an applied magnetic field and a shear flow
    DOI 10.1016/j.molliq.2023.122229
    Typ Journal Article
    Autor Novikau I
    Journal Journal of Molecular Liquids
    Seiten 122229
    Link Publikation
  • 2022
    Titel Magneto-elastic coupling as a key to microstructural response of magnetic elastomers with flake-like particles
    DOI 10.1039/d1sm01349a
    Typ Journal Article
    Autor Dobroserdova A
    Journal Soft Matter
    Seiten 496-506
  • 2021
    Titel Divalent Multilinking Bonds Control Growth and Morphology of Nanopolymers
    DOI 10.1021/acs.nanolett.1c03009
    Typ Journal Article
    Autor Xiong Y
    Journal Nano Letters
    Seiten 10547-10554
    Link Publikation
  • 2021
    Titel Behaviour of a magnetic nanogel in a shear flow
    DOI 10.48550/arxiv.2111.05376
    Typ Preprint
    Autor Novikau I
  • 2022
    Titel Behaviour of a magnetic nanogel in a shear flow
    DOI 10.1016/j.molliq.2021.118056
    Typ Journal Article
    Autor Novikau I
    Journal Journal of Molecular Liquids
    Seiten 118056
    Link Publikation
  • 2023
    Titel Multicore-based ferrofluids in zero field: initial magnetic susceptibility and self-assembly mechanisms
    DOI 10.1039/d3sm00440f
    Typ Journal Article
    Autor Kuznetsov A
    Journal Soft Matter
    Seiten 4549-4561
    Link Publikation
  • 2023
    Titel Magnetostatic response and field-controlled haloing in binary superparamagnetic mixtures
    DOI 10.1103/physreve.108.064603
    Typ Journal Article
    Autor Kuznetsov A
    Journal Physical Review E
    Seiten 064603
  • 2022
    Titel Nanopolymers for magnetic applications: how to choose the architecture?
    DOI 10.1039/d2nr01502a
    Typ Journal Article
    Autor Mostarac D
    Journal Nanoscale
    Seiten 11139-11151
    Link Publikation
  • 2022
    Titel Rheology of a Nanopolymer Synthesized through Directional Assembly of DNA Nanochambers, for Magnetic Applications
    DOI 10.1021/acs.macromol.2c00738
    Typ Journal Article
    Autor Mostarac D
    Journal Macromolecules
    Seiten 6462-6473
    Link Publikation
  • 2022
    Titel Magnetostatic response and field-controlled haloing in binary superparamagnetic mixtures
    DOI 10.48550/arxiv.2211.10998
    Typ Preprint
    Autor Kuznetsov A

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