21、涡旋状纳米粒子群的实验研究与特性分析

涡旋状纳米粒子群的实验研究与特性分析

在纳米技术领域，涡旋状纳米粒子群（VPNS）的研究具有重要意义。下面将详细介绍VPNS的生成、特性、模式转变以及运动过程中的形态变化等方面的内容。

1. VPNS的生成

VPNS的生成过程涉及在空的工作空间中初始分散纳米粒子，然后施加旋转磁场。具体流程如下：
1. 初始分散 ：纳米粒子最初分散在空的工作空间中。
2. 施加旋转磁场 ：
- 粒子链开始自旋转。
- 形成粒子高度集中的区域。
- 最终形成具有动态平衡的VPNS。

在粒子群的外围区域，粒子链也会进行自旋转，并且以大致相等的半径绕涡旋中心旋转，这是由于相互作用力的径向分量动态平衡。当时间达到80s时，大多数粒子链会聚集到涡旋核心，但由于流体影响，一些链无法被吸引，且在向心吸引过程中，部分链会因离心力被弹出。

不同旋转频率和磁场强度会导致不同的生成状态，具体如下：
|区域|旋转频率|磁场强度|现象|
|----|----|----|----|
|I|低（如2Hz）| - |纳米粒子只能形成链状结构，覆盖面积不收缩|
|II|3Hz| - |流体向内力稳定增加，粒子链聚集到较小区域，约40%被弹出，群不稳定|
|III| - | - |VPNS形成，大多数粒子链成功聚集|
|IV| - |高于上红色虚线|VPNS形成但损失更多，流体力无法聚集多数纳米粒子链，核心变小|
|V|连续增加| - |纳米粒子倾向于形成多个涡旋状群，因为没有主导涡旋形成，链长度减小|