磁性納米材料由于具有獨特的物理性質,已經(jīng)成為近年來發(fā)展迅猛且極具研究價值的材料之一,在磁傳感器、數(shù)據(jù)存儲、生物醫(yī)學和環(huán)境工程等方面具有很大的應用前景。在眾多磁性納米材料中,Fe3O4納米顆粒具有高磁化強度、較好的磁致伸縮性能、容易進行表面改性和無毒的生物相容性等優(yōu)點,被廣泛應用于上述領域。許多研究者致力于該納米顆粒的應用研究開發(fā),其中在巨磁阻（GMR）生物檢測和柔性磁電復合材料中的應用備受關注。與其他生物傳感器相比,GMR生物傳感器具有高靈敏度、低噪音、穩(wěn)定的磁標記、可重復和可量化等優(yōu)勢被廣泛用于生物醫(yī)學領域。GMR生物傳感器的原理實際上是對磁性標簽所產生的彌散場進行檢測,因此,磁性標簽的磁性能將直接決定檢測的結果。在實際檢測中,人們希望傳感器能有高的檢測精度,這就要求磁性標簽材料能夠有高的飽和磁化強度、良好的分散性和均勻的粒徑分布。目前,科學家們已通過很多方法改善磁性標簽性能,但仍有不足,需要開發(fā)新型磁性標簽滿足對超低濃度檢測的需要。Fe3O4納米顆粒除了可以用于磁性生物檢測之外,另一重要領域為柔性磁電復合材料。這種材料具有加工性能好和可彎曲等優(yōu)點,在制備可穿戴器件上有極大的應用潛力... 

【文章來源】：青島大學山東省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．３?ＧＭＲ生物傳感器工作原理＿?（ａ）將單鏈探測ＤＮＡ固定在傳感器表面，（ｂ）將目??標ＤＮＡ與磁性標簽相結合，（ｃ）將含有目標ＤＮＡ的溶液流經(jīng)傳感器表面，（ｄ）在激勵磁??

＜?貴島大學碩士學倥論文???人為設計成自旋閥結構，即在一個鐵磁層下面加一個反鐵磁層，鐵磁屋在反鐵磁??層的作用下，磁矩的方向被釘扎在一個固定方向，通過降低多層膜層間交換耦合??來實現(xiàn)低場下相鄰鐵磁層磁化方向的相對變化［４３＜４４１。??■ｆｌ?ＢＨ??圖１．２巨磁阻效應的機理［４５］??傳統(tǒng)的ＧＭＲ生物傳感器包含三個部分：ＧＭＲ傳感芯片、磁性標簽和外接??電路。目前，ＧＭＲ傳感器在生物化學領域的應用主要是棊于免疫磁珠技術。如??圖１．３所示，以檢測ＤＮＡ為例，首先將單鏈探測ＤＮＡ和目標ＤＮＡ分別固定??于ＧＭＲ傳感器表面和經(jīng)過表面改件的磁性標簽，然后將目標ＤＮＡ溶液輸送到??傳感器表面與探測ＤＮＡ相結合，去除沒有結合的目標ＤＮＡ。在激勵磁場的作??用下，磁性標簽產生的彌散場作用在傳感器上，使其電阻發(fā)生改變。由于外接電??路穩(wěn)定地給ＧＭＲ傳感芯片輸入恒定的電流，電阻變化可轉化為電壓的變化，通??過概量電壓的改變暈即可定囊：標定Ｊ標ＤＮＡ的數(shù)量或濃度。??Ｍａｇｎｅｔｉｃ?Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ??ｓＰ＝ｒ＃?ｉ?孑?一??｜?Ｔａｒｇｅｔ?ＤＮＡ??Ｓｐｉｎ?Ｖａｌｖｅ，?Ｓｅｎｓｏｒ?ｊ??（ａ）?（ｂ）?．??＞?Ｈａ?Ｉ??ｒ，—－，??Ｉ?＾＂Ｈｐｔｎ?＼?；＜＼ｈ?＾ｅｎｓｏｉ＾?Ｊ?Ｓｐｉ?ｉ＾＾ａｌｖ＾?Ｓｅｎｓｏｒ?ｊ??圖１．３?ＧＭＲ生物傳感器工作原理＿?（ａ）將單鏈探測ＤＮＡ固定在傳感器表面，（ｂ）將目??標ＤＮＡ與磁性標簽相結合，（ｃ）將含有目標ＤＮＡ的溶液流經(jīng)傳感器表面，（ｄ）在激勵磁??場的作用下引起磁電阻的變化??７??

＜?貴島大學碩士學倥論文???．－３１?￣??２?Ｍｏｒｅ?Ｎａｎｏｃｕｂｅｓ?〇??１?Ｒｅｍａｉｎ?Ｂｏｕｎｄ??ｉ２?ａｔａ??２??？ｇ?Ｈｉｇｈｅｒ?Ｃｏｎｔａｃｔ?Ａｒｅａ??■Ｓ?Ｍｏｒｅ?Ｂｏｕｎｄ?Ｎａｎｏｃｕｂｅｓ??■?Ｈｉｇｈｅｒ??〇????１?ｐＮ?Ｆｏｒｃｅ??圖１．４表面上存在的納米顆粒數(shù)量的比較網(wǎng)??綜上所述，為了提高傳感器的檢測精度，磁性標簽需要有較高的磁化強度和??優(yōu)良的分散性。除了材料和尺寸大小，形貌也是影響磁化強度重要因素之一。前??期工作ａ經(jīng)證明特殊形貌的磁性標簽具有比球形標簽更大的發(fā)展?jié)摿�，除了納米??立方體磁性標簽之外，棒狀形貌磁標簽也有很大的應用價值＆與球形Ｆｅ３〇４顆粒??相比，棒狀Ｆｅ３０４具有形狀各向異性，退磁ＨＴ小，可以產生較強的彌散常另??夕卜，棒狀納米顆粒容易取向或含組裝，對提高測量精度有利。Ｈ此，我們期望采??用棒狀Ｆｅ３〇４作為磁性標簽以提高靈敏度并降低ＧＭＲ生物檢測的ＬＯＤ。??１．４磁性納米顆粒在柔性磁電復合材料中的應用??近幾年Ｆｅ３〇４納米顆粒在可穿戴器件的開發(fā)上成為新的研宄熱點。Ｆｅ３〇４顆??粒是一種優(yōu)良的磁致伸縮材料，可以作為磁致伸縮相應用于磁電復合材料，進而??開發(fā)新型柔性磁傳感器。??１．４．１磁電材料概述??多鐵（ＭＦ）材料顯亦出鐵電、鐵磁和鐵彈性的共春和稱合，如圖１．５所不。??在這類系統(tǒng)中，隨著晶格、電荷、自旋和軌道自由度的內在相互作甩，將出現(xiàn)許??多新的量子現(xiàn)象，磁電（ＭＥ）效應便是其中之一＆?ＭＥ效應表現(xiàn)為可以通過外部??磁場來調節(jié)磁電材料的鐵電極化，電場也可以用來切換磁性狀態(tài)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Recent advances in biological detection with magnetic nanoparticles as a useful tool[J]. Liwei Lu,Xiuyu Wang,Chuanxi Xiong,Li Yao.  Science China（Chemistry）. 2015(05)
[2]晶體生長理論研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 鄭燕青,施爾畏,李汶軍,王步國,胡行方.  無機材料學報. 1999(03)

碩士論文
[1]PVDF基磁電復合材料及其改性機理研究[D]. 包國強.華中科技大學 2015



本文編號：3447216