home

Неравновесные процессы в сплошных средах: материалы международного симпозиума. Т. 2

?
УДК 537.634; 532.5.032

Направленное движение магнитных микрои наночастиц во вращающемся магнитном
поле
a

a,b

К. И. Морозов , А. М. Лешанский
a
Технион – Израильский Технологический Институт, 32000, Хайфа, Израиль
email: mrk@technion.ac.il
b
Институт нанотехнологий Рассела Берри
email: lisha@technion.ac.il
Построена общая теория вращательного и поступательного движения магнитных микро- и наночастиц произвольной формы во вращающемся магнитнои поле. Скорость направленного движения определяется матрицей
хиральности, недиагональные компоненты которой не связаны с геометрической хиральностью тела. Теория предсказывает существование двух комплементарных решений, различающихся углом, образуемым магнитным
моментом частицы с осью вращения поля. Замечательно, что две одинаковые частицы, находясь в этих состояниях, могут двигаться, вообще говоря,
с разными скоростями и даже в разных направлениях. Показано, что для
простого класса аркообразных ахиральных тел существует такая ориентация
намагниченности, при которой оба решения совпадают. В этом случае тело
движется подобно спиральному пропеллеру. Таким образом, геометрически
ахиральный магнитный объект становится эффективно хиральным в результате его взаимодействия с внешним магнитным полем.
Ключевые слова: направленное движение; магнитные наночастицы; хиральность

Propulsion of magnetic micro-/nanoparticles
in rotating magnetic field
a

a,b

K. I. Morozov , A. M. Leshansky
a
Technion – Israel Institute of Technology , 32000, Haifa, Israel
email: mrk@technion.ac.il
b
Russel Berrie Nanotechnology Institute (RBNI)
email: lisha@technion.ac.il
The general theory of rotation and propulsion of magnetized object of arbitrary
shape driven by a rotating magnetic field is developed. Propulsion velocity is written in terms of geometry-dependent chirality matrix where both the diagonal elements (owing to body chirality) and off-diagonal entries contribute in a similar
way. The theory leads to multiplicity of stable rotational states: there are two dual
solutions corresponding to complementary angles the magnetization forms with
the field rotation axis. As a result, two identical magnetic objects may propel with
different speeds or even in opposite directions. For a class of simple achiral objects, there is a particular magnetization whereas the pair of symmetric rotational
states give rise to a unique chiral-like propulsion gait, resembling that of an ideal
© Морозов К. И., Лешанский А. М., 2017
98