Späť

Superparamagnetizmus v kobaltových nanočasticiach pokrytých ochrannou vrstvou zlata

SUPERPARAMAGNETISM IN COBALT NANOPARTICLES COATED BY PROTECTIVE GOLD LAYER

RNDr. Pavol Hrubovčák
Univerzita Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach, Prírodovedecká fakulta
Ústav fyzikálnych vied
Park Angelinum 9, 040 01 Košice

Abstrakt:
Prostredníctvom mikroemulznej metódy sme pripravili magnetické nanočastice pozostávajúce z kobaltového jadra a zlatého obalu. Analýza štruktúry častíc vykonaná pomocou transmisného elektrónového mikroskopu a röntgenovej difrakcie s vysokou energiou fotónov dokumentuje sférický tvar častíc, úzku distribúciu ich veľkostí a prítomnosť samostatných fáz Co a Au. Stredná veľkosť nanočastíc Co@Au bola odhadnutá na d ~ 8 nm. Magnetické vlastnosti skúmaných nanočastíc boli vyšetrované s využitím magnetometra na báze SQUID v teplotnom rozsahu 2-300 K. Fitovaním experimentálnych dát závislosti magnetizácie od veľkosti magnetického poľa Langevinovou funkciou bola určená stredná hodnota magnetického momentu 145 Bohrových magnetónov ako aj stredná veľkosti d ~ 7 nm individuálnej častice. Z krivky závislosti magnetizácie od teploty v statickom magnetickom poli bola určená kritická teplota T ~ 50 K, pod ktorou sú magnetické momenty nanočastíc blokované. Krivky závislostí striedavej magnetickej komplexnej susceptibility od teploty merané pri rôznych frekvenciách striedavého magnetického poľa (0.1 Hz – 1 000 Hz) preukázali prítomnosť relaxačného procesu. Využitím teoretických modelov Neéla-Arhenia a Vogela-Fulchera pre magneticky neinteragujúce a interagujúce častice sme dospeli k záveru, že v skúmanom nanočasticovom systéme sú prítomné nezanedbateľné vzájomné medzičasticové dipól-dipólové interakcie.

Kľúčové slová:
superparamagnetizmus, nanočastice, kobalt, zlato, interakcie

Abstract:
In this work we prepared core-shell magnetic nanoparticles Co@Au and studied its properties. Particles were synthetized employing the method of microemulsion. Structural analysis was performed by Transmission electron microscope and High energy X-ray diffraction. Measurements confirmed spherical shape and core-shell structure of as prepared nanoparticles with narrow size distribution. Average size of Co@Au nanoparticles was estimated to d ~ 8 nm. Investigation of magnetic properties of the nanoparticles was carried out utilizing SQUID based magnetometer in temperature range of 2-300 K. Employing Langevin fit to the experimental data of M(H) at 280 K the magnetic moment of individual particle 145 Bohr magneton and average size of d ~ 7 nm were established for as-prepared Co@Au nanoparticles. From M(T) curves critical temperature, below which the magnetic moments of the particles are blocked, was determined below T ~ 50 K. AC susceptibility dependence on temperature curve measured at different frequencies (0.1 Hz - 1000 Hz) displayed maximum which shifts towards the higher temperature with increasing frequency. Using theoretical Neél-Arhenius and Vogel-Fulcher models for magnetically non-interacting and interacting particles we assume that interparticle interactions are significant in presented system of nanoparticles.

Keywords:
superparamagnetism, nanoparticles, cobalt, interactions, gold

Späť