DynoMag – ett magnetiskt mätsystem för många applikationer

Högintressant arbete och forskning pågår för närvarande inom definieringen och standardiseringen av olika nanostrukturer. För att möjliggöra effektiv forskning krävs pålitliga och standardiserade mätinstrument och mätmetoder. Vid RISE magnetiska sensorsystem-labb har vi under lång tid framgångsrikt utvecklat och standardiserat mätinstrument och mätmetodik för dynamisk magnetisk mätning och analys, vilket ingår i standardiserade mätsystem för MNP.

Christer Johansson, senior expert vid enheten för sensorsystem vid RISE, förklarar att i dynamiska magnetiska mätningar används ett alternerande (AC) magnetfält med specifik frekvens och amplitud för provet. Den resulterande dynamiska magnetiska responsen, även kallad AC-susceptometri (ACS), mäts beröringsfritt via spolar och känslig magnetisk mätteknik.

– DynoMag-systemet, som utvecklas och tillverkas vid RISE magnetiska sensorsystem-labb i Göteborg, har varit central i över 160 vetenskapliga artiklar, särskilt inom magnetisk analys av MNP-system. Målet har alltid varit att skapa ett känsligt och användarvänligt mätsystem med integrerad elektronik och mjukvara samt tillhörande magnetiska modeller för noggrann analys av mätdata, säger Christer.

Utvecklingen av DynoMag och andra liknande ACS-system har bedrivits både i interna och flertalet EU-projekt och nationellt finansierade projekt. Genom EU-projekten NanoMag och MagNaStand har DynoMag-systemet och mätmetodiken vidareutvecklats, resulterande i en godkänd ISO-standard för ACS-mätmetodik för MNP. 

– Genom att svepa frekvensen och mäta provresponsen kan DynoMag-systemet, med sina magnetiska modeller, identifiera magnetiska relaxationer och bestämma partikelstorleksfördelningen för MNP-system i kolloidal lösning, fortsätter Christer.

En annan tillämpning är att övervaka stabiliteten av MNP-system över tid vid yttre påverkan eller som en kvalitetssäkringsmetod vid tillverkningen av MNP-system för att bibehålla optimala egenskaper eller nyutveckla andra egenskaper. ACS-responsen i frekvensplanet varierar beroende på MNP-konfiguration och förekomst av aggregat av partiklar.

Genom ACS-mättekniken och optimala MNP-system kan även reologiska egenskaper bestämmas för olika substanser, från enkla Newtonska vätskor som vatten och glycerollösningar, till komplexa icke-Newtonska substanser som gelatin- och Xanthan-lösningar som används inom livsmedelsindustrin. RISE har tidigare tillsammans med Chalmers Tekniska Högskola, deltagit i ett lyckat projekt finansierat av Formas där ACS-mätmetodik och optimala MNP-system användes för att mäta viskolelastiska egenskaper inom livsmedelsforskningen.

DynoMag ACS-systemet möjliggör också känslig detektion av biologiska markörer genom att mäta och analysera responsen från funktionaliserade MNP-system. Ett framgångsrikt projekt i samarbete med Chalmers Tekniska Högskola, Karolinska Institutet, Uppsala universitet och Stockholms universitet, finansierat av SSF, resulterade i ett integrerat mätsystem för influensa.

– Sammanfattningsvis är DynoMag-systemet en nyckelkomponent för karakterisering av nanostrukturer, reologiska studier och biomedicinsk forskning, och dess användning sträcker sig över många discipliner och tillämpningsområden, avslutar Christer.