Low-frequency magnetic response of gold nanoparticles

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Harke, S.; Habibpourmoghadam, A.; Evlyukhin, A.B.; Calà Lesina, A.; Chichkov, B.N.: Low-frequency magnetic response of gold nanoparticles. In: Scientific Reports 13 (2023), 21588. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-48813-y

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Zusammenfassung: 
Gold nanoparticles (AuNPs) exposed to low frequency magnetic fields have shown promise in enhancing biological processes, such as cellular reprogramming. Despite the experimental evidence, a comprehensive understanding of the underlying physical principles and the corresponding theory remains elusive. The most common hypothesis is that functionalized nanoparticles transiently amplify magnetic fields, leading to improved cellular reprogramming efficiency. However, a detailed investigation on this topic is lacking. This paper bridges this knowledge gap by conducting a comprehensive investigation on the magnetic response of surface-modified AuNPs exposed to magnetic fields with frequencies up to hundreds of MHz. Starting with the inherent properties of bulk gold material, we explore a wide range of magnetic susceptibilities that might result from the redistribution of charge carriers due to bond molecules on the particle surfaces. Through analytical models and numerical electromagnetic simulations, we examine various geometric factors that can enhance the magnetic response, including the number of particles, spatial distribution, size, and shape. Our broad investigation provides researchers with analytical and numerical estimates of the magnetic response of nanoparticles, and the associated limits that can be expected. We found that a magnetic field enhancement comparable to the incident field requires very high magnetic susceptibilities, well beyond the values measured in functionalized gold nanoparticles thus far.
Lizenzbestimmungen: CC BY 4.0 Unported
Publikationstyp: Article
Publikationsstatus: publishedVersion
Erstveröffentlichung: 2023
Die Publikation erscheint in Sammlung(en):Fakultät für Mathematik und Physik

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