Журнал нано- та електронної фізики (Journal of nano- and electronic physics)
Permanent URI for this collectionhttps://devessuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/197
Browse
3 results
Search Results
Item Asymptotic Theory for Directed Transport of Suspended Ferromagnetic Nanoparticles(Sumy State University, 2025) Денисов, Станіслав Іванович; Denysov, Stanislav Ivanovych; Лютий, Тарас Володимирович; Liutyi, Taras Volodymyrovych; Москаленко, Максим Михайлович; Moskalenko, Maksym Mykhailovych; Лютий, Антон Тарасович; Liutyi, Anton Tarasovych; Бистрик, Юрій Сергійович; Bystryk, Yurii SerhiiovychЗавдяки своїм важливим фізичним властивостям феромагнітні наночастинки мають дуже широке застосування. Особливо цікавим є використання феромагнітних наночастинок для створення спрямованого транспорту речовин. Цей вид транспорту є різновидом так званих броунівських моторів, пов’язаних з існуванням ефекту храповика в незміщених нерівноважних системах. Даний ефект забезпечує появу сталого транспорту в досліджуваній системі, відіграє значну роль у різних областях складних магнітних систем і матеріалів, а також є основою для різноманітних застосувань наночастинок – від техніки до медицини. Декілька різних фізичних принципів сприяють виникненню спрямованого транспорту феромагнітних наночастинок за умови, що частинки здійснюють не тільки поступальний, але й обертальний рух. Імовірно, найзручнішим і найгнучкішим способом генерації такого спрямованого транспорту є використання спеціальної комбінації зовнішніх магнітних полів. У попередніх дослідженнях ми запропонували використовувати ефективний механізм спрямованого детермінованого транспорту однодоменних феромагнітних наночастинок у розрідженій суспензії, що виникає внаслідок спільної дії гармонійно осцилюючого градієнтного магнітного поля за наявності незалежного від часу однорідного магнітного поля. У цій роботі ми продовжуємо зазначене дослідження і розвиваємо асимптотичну теорію дрейфу феромагнітних наночастинок. Наш підхід базується на наборі диференціальних рівнянь першого порядку для моделі жорсткого диполя феромагнітних наночастинок, які описують часові залежності координати частинки та кута намагніченості. Розв’язано систему базових рівнянь, що описують обертальний та поступальний рухи наночастинок, які знаходяться в околі початку координат і знайдено їх асимптотичну поведінку. Наближений розв’язок отримано і в другому граничному випадку, коли частинки знаходяться далеко від початку координат. Використовуючи узгоджений асимптотичний аналіз, визначено часові залежності координати частинки і її середньої швидкості, які якісно узгоджуються з чисельними результатами.Item Numerical Analysis of the Nanoparticle Dynamics in a Viscous Liquid: Deterministic Approach(Sumy State University, 2021) Denisov, S.I.; Moskalenko, M.M.; Лютий, Тарас Володимирович; Лютый, Тарас Владимирович; Liutyi, Taras Volodymyrovych; Baryba, M.Yu.Чисельно вивчається механічна динаміка однодоменних феромагнітних наночастинок у в'язкій рідині, яка індукується сумісною дією градієнтного магнітного поля, що змінюється у часі за гармонічним законом, та однорідного магнітного поля, що має перпендикулярну та паралельну до напрямку градієнтного поля компоненти. Використовуючи наближення невзаємодіючих жорстких диполів, у відповідності з яким вектор намагніченості частинки вважається ‘вмороженим’ в її тіло, та нехтуючи інерційними ефектами, узагальнено систему двох диференційних рівнянь для кута намагніченості та координати наночастинки, що описують її обертальний та трансляційний рухи у цьому випадку. Отриману систему рівнянь розв'язано чисельно для широкого кола параметрів задачі та проведено порівняльний аналіз динаміки наночастинок в залежності від величини паралельної компоненти однорідного магнітного поля. Встановлено, зокрема, що обертальний та трансляційний рухи наночастинок є суто періодичними, якщо перпендикулярна компонента однорідного магнітного поля відсутня. Якщо ж ця компонента присутня, тоді динаміка наночастинок стає неперіодичною і з'являється їх дрейфовий рух (спрямований транспорт). Шляхом аналізу часових залежностей кута намагніченості та координати наночастинок на коротко та довгострокових часових інтервалах встановлено, що зростання величини паралельної компоненти суттєво зменшує як переміщення частинок за фіксований час, так і їх середню швидкість на кожному періоді градієнтного магнітного поля.Item Dynamics of Suspended Nanoparticles in a Time-varying Gradient Magnetic Field: Analytical Results(Sumy State University, 2020) Денисов, Станіслав Іванович; Денисов, Станислав Иванович; Denysov, Stanislav Ivanovych; Лютий, Тарас Володимирович; Лютый, Тарас Владимирович; Liutyi, Taras Volodymyrovych; Liutyi, A.T.Теоретично вивчається детерміністична динаміка однодоменних феромагнітних наночастинок у розбавлених ферорідинах, що знаходяться під впливом періодичного у часі градієнтного магнітного поля. Використовуючи рівняння балансу сил та моментів виведено систему двох диференційних рівнянь першого порядку, що описують трансляційний та обертальний рухи таких частинок у випадку малих чисел Рейнольдса. Оскільки градієнтне магнітне поле генерує як трансляційний, так і обертальний рухи частинок, ці рухи пов’язані між собою. Цей факт продемонстровано шляхом отримання за допомогою знайденої системи рівнянь співвідношень, що виражають положення частинки через кут її орієнтації, і навпаки. Отримані співвідношення використані, щоб показати, що розв’язок базової системи рівнянь є періодичним у часі, і щоб знайти інтервали, в яких відбуваються осциляції положення та кута орієнтації частинок. Крім цього, знайдено наближений розв’язок даної системи рівнянь у випадку, коли характерна частота коливань частинок мала. Встановлено, що в цьому випадку всі частинки здійснюють малі коливання поблизу початкових положень. В той же час, малі коливання кута орієнтації відносно початкового кута відбуваються лише для частинок, що знаходяться поблизу початку координат, де градієнтне магнітне поле мале. Обговорюється також можливе використання отриманих результатів в біомедицині та процесах сепарації наночастинок.