在过去的十几年,湿化学法合成纳米结构发展迅速,人们已经实现了纳米颗粒的大小、形状、表面性能的可控生长。目前面临的最大挑战,是如何把这些纳米结构单体组装成具有结构复杂性和功能多样性的宏观材料,以达到实际应用的需要。这方面,自组装无疑是低廉高效的主要组装途径。而对自组装的操控能力,则取决于我们对纳米颗粒作用势的理解和设计。磁性纳米材料作为纳米材料的重要分支,在电子信息存储、通讯、生物医药等众多领域有着广泛的应用。由于磁性纳米颗粒一般都是单磁畴,整体表现出较大的磁矩,可以与邻近颗粒产生的局域磁场或宏观的外磁场响应,在自组装过程中有着独特的表现。本论文以ε-Co磁性纳米颗粒为研究对象,着重研究了它的自组装,并通过理论模拟方法量化分析影响自组装的各种作用势,然后把这种理解应用到复杂的动态自组装过程中,发展出一种制备大面积单层铁磁性纳米颗粒薄膜的方法。本文研究的主要内容如下：首先,在磁性Co纳米颗粒的制备方面完善和细化了前人的工作,分析了反应过程中油酸、Co2(CO)8浓度、反应时间等对生成产物的大小、形状及表面性能的影响,研究了不同大小的磁性纳米颗粒在不同外磁场强度下的响应。我们发现并证实了当在反应中的油酸足量时,每个颗粒表面都覆盖有约2nm的单层油酸分子,这对调控颗粒间的相互作用力有着重要意义。同时还确定了Co纳米颗粒的晶体结构,测量了部分颗粒的磁学性质。其次,我们把制备的Co纳米颗粒用于自组装的研究,通过分析磁性纳米颗粒之间的相互作用力,研究了极性结构的形成机制和条件。我们引入了高功率超声分散法以使溶液体系中的铁磁性Co纳米颗粒重新分散后再自组装,从而排除了化学制备过程中诸多因素的干扰,使组装结构真正体现了颗粒之间的相互作用。由于磁性纳米颗粒形成的环状结构有着特殊的磁通回路,我们从磁性纳米颗粒溶液的浓度、颗粒大小、表面性能等角度对颗粒环的形成条件和机制进行了研究分析,并制备出了现有报道中最小的磁性纳米颗粒环。同时我们把磁性纳米颗粒在溶液中的平衡态自组装与溶液挥发过程中的挥发自组装相结合,进行Monte Carlo模拟,得到了与实验现象一致的结果,从而证实了对颗粒之间作用势的理解。最后,我们首次把动态磁场应用于铁磁性纳米颗粒的组装中,成功制备出单层Co纳米颗粒薄膜,其宏观尺寸达到了厘米量级。形貌和磁性测量表明,这种薄膜具有较大的颗粒间距,颗粒间磁矩耦合很弱,但这并不影响薄膜的易磁化轴沿膜面取向。在这样一个结合了流体、磁场、表面张力、磁矩等诸多作用力的复杂动态自组装过程中,旋转磁场起着关键性的作用。一方面,它驱动大块的磁性纳米颗粒聚合体在溶剂中高速旋转促使其边缘的颗粒受切向流体阻力而不断剥离出来：另一方面,由于旋转磁性的非均匀性,这些剥离单个颗粒在梯度磁场中向旋转中心平移并组装,最成形成一片连续的整体。此外,流体界面的存在也是大面积磁性颗粒膜组装必不可少的因素,它为组装提供了理想的平台。由于研究的自组装与化学成分无关,本文的研究结果也适用于其它磁性纳米颗粒体系,具有普遍的意义。