Magnetic Nanoparticles as Controlling Agents of Chain Structures in a Rotating Magnetic Field

Abstract

Спостерігалося утворення ланцюга в магнітній рідині під впливом обертового магнітного поля. Вплив на гнучкість ланцюга та його розрив вивчався шляхом зміни частоти обертання (1-5 Гц) магнітного поля фіксованої величини (50 Гс). Частинки Fe3O4 мікрометрового розміру та немагнітні розширювальні сфери фіксованої концентрації пізніше окремо суспендували в магнітній рідині. Був вивчений їх вплив на динаміку обертання ланцюга. Установлено, що критична частота розриву ланцюга була вищою в присутності більших магнітних частинок порівняно з магнітною рідиною окремо. Немагнітні частинки утворювали ланцюгові структури в присутності статичного поля, але не реагували на обертання магнітного поля. Теорія утворення магнітного ланцюга була використана для вивчення та обговорення результатів шляхом порівняння магнітних сил і сил в’язкості. Дослідження може бути корисним для контролю довжини та гнучкості ланцюга в мікрогідродинаміці.

Chain formation in magnetic fluid has been observed under the influence of a rotating magnetic field. The influence on the chain flexibility and its rupture was studied by varying the frequency of rotation (1-5 Hz) of the magnetic field of a fixed magnitude (50 Gauss). Micrometer sized Fe3O4 particles and nonmagnetic expancel spheres of fixed concentration were later suspended in the magnetic fluid separately and their effect on the chain rotation dynamics was studied. It was observed that the critical frequency for the chain breakage was higher in the presence of larger magnetic particles compared to magnetic fluid alone. Non-magnetic particles formed chain structures in the presence of a static field but did not show any response to the rotation of the magnetic field. The established theory of magnetic chain formation was used to study and discuss the results by comparing the magnetic forces and viscous forces. The study may be useful for controlling chain length and flexibility in microfluidics.