Magnetsko ponašanje nanočestica NiFe2O4 oklopljenih dekstrinom

Varga, Mihael (2012) Magnetsko ponašanje nanočestica NiFe2O4 oklopljenih dekstrinom. Diploma thesis, Faculty of Science > Department of Physics.

[img] PDF
Restricted to Registered users only
Language: Croatian

Download (1MB)

Abstract

Predmet istraživanja nanoznanosti su objekti koji imaju najmanje jednu dimenziju u nanoskopskom rasponu od nekoliko do stotinjak nanometara (1nm=10-9m). Nanomagneti, magnetski uređeni objekti nanometarskih dimenzija, privlačna su tema istraživanja u fizici jer se smanjenjem dimenzija javljaju nova svojstva drugačija od onih u makroskopskim sustavima. U nanomagnete spadaju magnetske nanočestice, jedno-molekulski magneti i magnetske nakupine. Nanomagneti se sastoje obično od magnetskih elemenata kao što su željezo, nikal i kobalt[1],[2],[3]. Magnetskim nanočesticama možemo manipulirati vanjskim poljem pa su zbog svojih dimenzija koje su usporedive sa dimenzijama stanica, proteina ili virusa našle svoju primjenu u biomedicini. Zbog svojih magnetskih svojstava mogu poboljšati kvalitetu magnetske rezonancije, hipertermije, dostave lijekova i ostalo[4]. Također imaju mnoge praktične primjene u tehnici, pa se koriste kao medij za magnetsko zapisivanje kod hard diskova u računalima ili u integriranim krugovima. U fizici magnetske nanočestice se mogu koristiti za poboljšanje elektromagnetska svojstava kod supravodiča zbog utjecaja na zapinjanje magnetskih vrtloga uslijed privlačne magnetske sile između vrtloga i nanočestica[5]. Primjenjuju se i u spintronici gdje su električni nosioci naboja spinski polarizirani. Ova primjena proizlazi iz efekta međudjelovanja spina nositelja naboja i magnetskih svojstva materijala. Glavni ciljevi spintronike su pronaći efikasne načine kontrole elektroničkih svojstava kao što su prijenos ili nakupljanje naboja kontrolirani pomoću spina ili magnetskog polja ili kontrola magnetskog polja ili spina električnom strujom[1]. Jedan od najzanimljivijih aspekata ponašanja nanomagneta je da se njegov sjeverni i južni magnetski pol mogu odjednom izmijeniti uslijed makroskopskog kvantnog tuneliranja vektora magnetizacije. Poznavanje tog procesa važno je u određivanju duljine trajanja vijeka magnetski pohranjenih podataka kad su u pitanju nanomagneti[6]. Kvantno tuneliranje magnetizacije teoretski su objasnili 1988. godine Chudnovsky i Gunther[6], dok su eksperimentalno 1959. Bean i Livingston prvi predložili kvantno tuneliranje magnetizacije kao objašnjenje neobičnog ponašanja magnetizacije na niskim temperaturama kod nanočestica nikla[7]. Feritin u konjskoj slezeni još jedan je primjer prirodnog nanomagneta. On sadrži proteine za pohranu željeza s antiferomagnetskom jezgrom promjera manjeg od 8 nm. Kod feritina je otkriveno rezonantno tuneliranje magnetizacije između dva spinska stanja, pa je idealan uzorak za proučavanje te pojave[8]. Nanomagnetizam ima primjene i u geologiji. Nanočestice su prisutne u kamenju i stijenama pa njihovim proučavanjem možemo dobiti informacije o evoluciji Zemljinog magnetizma kao i o starosti Zemlje[2]. Kako smanjujemo dimenzije magnetskih čestica, ispod neke kritične dimenzije one će se sastojati samo od jedne magnetske domene. Karakteristična skala kritičnih dimenzija čestica s jednom domenom kreće se od 10 do 103 nanometara. Glavno svojstvo jednodomenskih čestica je da one imaju uniformnu magnetizaciju bez obzira na vanjsko magnetsko polje. Čestice takvih dimenzija pokazuju karakteristike superparamagnetizma. Superparamagnetske čestice imaju ogromne vrijednosti magnetskog momenta koji se ponaša kao jedinstven. Budući da su svi elementarni magnetski momenti u njima postavljeni u istom smjeru, njihov rezultantni moment može biti i do 10 000 puta veći od atomskog magnetskog momenta. Kemijska i fizikalna svojstva nanočestica mnogo ovise o metodi sinteze. Do danas su se razvile mnoge tehnike sinteze nanočestica, a i dalje se radi na poboljšanju tih tehnika radi dobivanje što homogenijih čestica. Nakon sinteze magnetskih nanočestica istražuju se njihova strukturna i magnetska svojstva. Postoje mnoge fizikalne metode za strukturnu karakterizaciju nanočestica (dimenzije, parametri kristalne rešetke) kao što su difrakcija X-zraka, Mossbauerova spektroskopija, snimanje transmisijskim elektronskim mikroskopom visoke rezolucije ili skenirajućim elektronskim mikroskopom i tako dalje. U ovom radu predstavljena su magnetska svojstva sustava sitnih nanočestica nikal ferita u oklopu od dekstrina. Sustav je kemijski sintetiziran u vodenoj otopini iona željeza i nikla te dekstrina koji sprječava rast čestica do većih dimenzija. Važnost oklopa je još da izolira čestice čime smanjuje njihovu međusobnu magnetsku interakciju, te poboljšava površinsko magnetsko uređenje čestica. Takav sustav sitnih nanočestica u oklopu od dekstrina do danas još nije istraživan. Za potrebe ovog rada mjerili smo ovisnost magnetizacije o vanjskom polju H, o temperaturi T i relaksaciju magnetizacije nakon promjene vanjskog polja. Statička (DC) magnetska mjerenja obavili smo na SQUID magnetometru. Pomoću mjerenja provjerili smo da li sustav ima superparamagnetske osobine odnosno ponašanje u skladu s Langevinovom i Curie-Weissovom teorijom na visokim temperaturama i da li je magnetski moment u blokiranom stanju na najnižim temperaturama, te utjecaj vanjskog polja na barijeru anizotropije zbog koje magnetski moment može biti blokiran.

Item Type: Thesis (Diploma thesis)
Keywords: magnetska svojstva nanočestica ; superparamagneti ; anizotropija
Supervisor: Pajić, Damir
Date: 4 July 2012
Number of Pages: 51
Subjects: NATURAL SCIENCES > Physics
Divisions: Faculty of Science > Department of Physics
Depositing User: Gordana Stubičan Ladešić
Date Deposited: 24 Jan 2014 22:33
Last Modified: 19 Oct 2015 12:31
URI: http://digre.pmf.unizg.hr/id/eprint/256

Actions (login required)

View Item View Item

Nema podataka za dohvacanje citata