Wyznaczanie rozmiarów nanocząstek

magnetycznych z

pomiarów magnetycznych

Janusz TypekInstytut Fizyki

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Szczecin

Plan prezentacji• Niemagnetyczne metody wyznaczania rozmiarów nanocząstek magnetycznych i ich rozkładów:

• XRD (X-Ray Diffraction)• TEM (Transmission Electron Microscopy), HRTEM (High ResolutionTEM)• SEM (Scanning Electron Microscopy)• AFM (Atomic Force Microscopy)• DLS (Dynamic Light Scattering), PCS (Photon Correlation Spectroscopy)• BET (Brunauer, Emmett, Teller), analiza powierzchni nanocząstek

• Magnetyczne metody wyznaczania rozmiarów nanocząstek magnetycznych i ich rozkładów:

• z wartości temperatury blokowania TB

• z funkcji namagnesowania M(H)

• z widm FMR (Ferromagnetic Resonance)

• Superparamagnetyzm nanocząstek magnetycznych

Rozmiary nanocząstek, rozkłady rozmiarów nanocząstek

Rozkład logarytmicznie normalny(log-normal distribution)

TEMNiemagnetyczne metody wyznaczania

rozmiarów nanocząstek magnetycznych: TEM, HRTEM

STMNiemagnetyczne metody wyznaczania

rozmiarów nanocząstek magnetycznych: SEM

SEM image of Cu-coated MF particles

DLSNiemagnetyczne metody wyznaczania rozmiarów nanocząstek magnetycznych:

DLS (Dynamic Light Scattering)

AFMNiemagnetyczne metody wyznaczania

rozmiarów nanocząstek magnetycznych: AFM

Niemagnetyczne metody wyznaczania rozmiarów nanocząstek magnetycznych:

XRD

Simulated XRD patterns of Pt nanoparticles using Materials Toolkit Program

S. Brunauer, P. H. Emmett and E. Teller, J. Am. Chem. Soc., 1938, 60, 309

D [nm]=6000/(S[m2/g]·ρ[g/cm3])

Niemagnetyczne metody wyznaczania rozmiarów nanocząstek magnetycznych:

Analiza wielkości powierzchni (BET)

x = p/ps - ciśnienie względne (ps - ciśnienie pary nasyconej) am - pojemność monowarstwy K - stała równowagi adsorpcji

Dane adsorpcji (w metodzie standardowej wykorzystuje się dane adsorpcji azotu w temperaturze ciekłego azotu) wykreśla się we współrzędnych tego równania w zakresie ciśnień względnych x od 0.05 do 0.04 . Na podstawie wartości parametrów dopasowania linii prostej do danych doświadczalnych wyznacza się parametry am i K

Superparamagnetyzm

Średni rozmiar nanocząstek wyznaczony z

temperatury blokowania TB

,

Np. dla Fe3O4 (magnetyt) K=1·106 erg/cm3. Stąd dla TB=60 K otrzymamy d=15 nm

Zakładamy: małe pole mierzące H<Ha,brak oddziaływań dipol-dipol, jednoosiowa anizotropia

Dla τm=10 s i τ0=10-10 s otrzymamy

W temperaturze T=TB mamy τN= τm

Wyznaczenie rozkładu rozmiarów nanocząstek z rozkładu TB

Wyznaczenie rozkładu rozmiarów nanocząstek z pomiarów namagnesowania

M(H)

Size determination of superparamagnetic nanoparticles from magnetization curveD.-X. Chen, A. Sanchez, E. Taboada, A. Roig, N. Sun, and H.-C. Gu

JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 105, 083924 2009

Wyznaczanie rozkładu rozmiarów nanocząstek z widm FMR

Walter S. D. Folly, Ronaldo S. de BiasiDetermination of particle size distribution by FMR measurementsBrazilian Journal of Physics, vol. 31, núm. 3, septiembre, 2001, pp. 398-401

Ferryt magnezowy

Wyznaczanie rozkładu rozmiarów nanocząstek z widm FMR

J. Phys.: Condens. Matter 10 (1998) 8559–8572. Superparamagnetic resonance of annealed iron-containing borate glassRene Berger, Janis Kliava, Jean-Claude Bissey and Vanessa Baıetto