Superparamagnetische

Superparamagnetische Eigenschaften bezeichnen das Verhalten bestimmter kleiner ferromagnetischer oder ferrimagnetischer Partikel, deren magnetische Momente durch thermische Fluktuationen schnell umgerichtet werden. Typischerweise handelt es sich um Nanopartikel, deren Größe so klein ist, dass das Material als eine einzige magnetische Domäne gilt. Die magnetische Energiebarriere K_V, verursacht durch magnetische Anisotropie, ist vergleichsweise gering, sodass Thermalenergie k_B T in ausreichendem Maße wirkt. Folge ist die Néel-Relaxation, das heißt, die Orientierung des Gesamtdipols ändert sich zeitlich zufällig. Über der Blocking-Temperatur T_B überwiegt diese thermische Fluktuation und das Teilchen zeigt kein fühlbares Remanenz- oder Koerzitivverhalten. In einem äußeren Magnetfeld zeigt es jedoch eine hohe magnetische Suszeptibilität und eine rasche Magnetisierung, die bei Entfernung des Felds verschwindet, weil sich die Momenten zufällig ausrichten. Dadurch verhalten sich superparamagnetische Nanopartikel wie eine temporäre Punktmagnetisierung statt wie permanente Magnete.

Typische Beispiele sind magnetische Eisenoxid-Nanopartikel wie Fe3O4 oder gamma-Fe2O3, die oft als SPIONs (superparamagnetische Eisenoxid-Nanopartikel) bezeichnet werden und in der Biomedizin verwendet werden. Anwendungen umfassen MRI-Kontrastmittel, magnetische Trennung, gezielte Medikamentenfreisetzung, sowie Hyperthermie-Therapien. In Suspensionen bilden sich oft Ferrofluide aus SPIONs, deren Viskosität und Stabilität von Oberflächenbeschichtung und Lösungsmittel abhängen. Nachteile sind Neigung zur Aggregation, Oberflächenoxidation und die Notwendigkeit geeigneter Oberflächenfunktionen, um Biokompatibilität und Stabilität zu gewährleisten.