Спрямований транспорт колоїдальних феромагнітних нано¬частинок: модель, фізичні властивості та апаратні засоби реалізації

Abstract

Метою даної кваліфікаційної роботи є визначення режимів спрямованого транспорту колоїдальних феромагнітних наночастинок, що генеруються градієнтним та однорідним магнітними полями, а також аналіз можливості використання цих режимів для сепарації частинок. Зазначена мета досягається шляхом аналітичного та чисельного розв’язання системи зв’язаних рівнянь балансу сил та моментів, що описують поступальний і обертальний рухи наночастинки у випадку малих чисел Рейнольдса, з подальшим використанням траєкторного аналізу. В рамках цього підходу встановлено, що в залежності від початкового положення частинки може існувати чотири режими її спрямованого транспорту вздовж градієнтного магнітного поля. Визначено умови реалізації кожного із цих режимів і притаманний їм характер руху наночастинок. Показано, що хоча однорідне магнітне поле не породжує рушійну силу, воно не тільки впливає на трансляційну динаміку частинок, а й може змінювати режими їх спрямованого транспорту. Цей факт запропоновано використовувати для контрольованої сепарації колоїдальних феромагнітних наночастинок.