[发明专利]一种磁性纳米材料浓度的检测方法

说明书

本发明提供了一种磁性纳米材料浓度的检测方法，涉及微量磁性纳米材料的探测技术领域。本发明利用自旋转矩铁磁共振(ST‑FMR)技术进行磁性纳米材料浓度的检测过程中，在SOT源层沿X方向通入微波电流产生垂直于薄膜平面方向的自旋流，对邻近铁磁层磁矩产生力矩的作用，使其发生进动。当磁性纳米材料滴加在铁磁层薄膜表面时，影响了ST‑FMR测试时的共振条件，使得体系的阻尼因子随着磁性纳米材料数量的增加而增加，从而实现低浓度(≤0.5mg/mL)磁性纳米材料溶液的定量准确检测。该方法测试成本低，检测时间短，且检测灵敏度高。

技术领域

本发明涉及微量磁性纳米材料的探测技术领域，具体涉及一种磁性纳米材料浓度的检测方法。

背景技术

磁性纳米材料具有纳米材料的表面效应、小尺寸效应、量子效应、室温良好的磁诱导性以及生物相容性等特殊的性质，被广泛应用于绿色能源、生物治疗、环境监测、医学成像等领域。随着磁性纳米材料在人类健康和环境保护方面的作用日益增多，它在各种体系中发挥的作用效果与其浓度往往密切相关，例如磁性纳米材料在生物治疗过程中的靶向治疗以及燃料电池中阴阳极的磁性纳米催化剂材料等，其浓度通常是极其微量且难以检测。因此，检测磁性纳米材料的浓度具有非常重要的意义。

目前，磁性纳米材料浓度主要通过超导量子干涉仪或振动样品磁强计进行测试，然而，上述测试方法难以实现对溶液中的磁性纳米材料的微量浓度(≤0.5mg/mL)的测试。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种微量磁性纳米材料浓度的检测方法，本发明提供的检测方法能够实现对磁性纳米材料的微量浓度的探测.

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种磁性纳米材料浓度的检测方法，包括以下步骤：

将待测磁性纳米材料溶液滴加到ST-FMR器件表面，通入系列微波电流，在外加磁场作用下，通过锁相放大器检测直流电压信号，得到整流电压-外加磁场曲线；所述微波电流的频率≤20GHz；所述ST-FMR器件包括磁性多层膜材料，所述磁性多层膜材料包括依次层叠的基底层、SOT源层、铁磁层和保护层；

将所述整流电压-外加磁场曲线根据式(1)进行拟合，得到系列共振线宽；

所述式(1)中，V_mix为直流电压信号值，V_a为反对称拟合曲线的峰的强度，V_s为对称拟合曲线的峰的强度，ΔH为共振线宽，H_r为共振峰的位置，H是外加磁场强度；

将所述系列共振线宽与微波电流的频率根据式(2)进行拟合，得到阻尼因子；

所述式(2)中，ΔH为共振线宽，α为阻尼因子，γ为旋磁比，ΔH₀为外禀线宽，f为微波电流的频率；

根据所述阻尼因子和浓度-阻尼因子标准线性曲线得到所述待测磁性纳米材料溶液的浓度。

优选的，所述浓度-阻尼因子标准线性曲线的获得方法包括以下步骤：

将系列浓度的磁性纳米材料溶液分别滴加到ST-FMR器件表面，通入系列频率的微波电流，得到系列整流电压-外加磁场曲线；所述微波电流的频率≤20GHz；

将所述系列整流电压-外加磁场曲线根据所述式(1)进行拟合，得到系列共振线宽；

将所述系列共振线宽与微波电流的频率根据所述式(2)进行拟合，得到浓度-阻尼因子标准线性曲线。