Wyznaczanie rozmiar

1
Wyznaczanie rozmiarów nanoczastek magnetycznych
z pomiarów magnetycznych

• Janusz Typek
• Instytut Fizyki
• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny,
  Szczecin

2
Plan prezentacji

• Niemagnetyczne metody wyznaczania rozmiarów
  nanoczastek magnetycznych i ich rozkladów
• 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 nanoczastek

• Superparamagnetyzm nanoczastek magnetycznych

• Magnetyczne metody wyznaczania rozmiarów
  nanoczastek magnetycznych i ich rozkladów
• z wartosci temperatury blokowania TB
• z funkcji namagnesowania M(H)
• z widm FMR (Ferromagnetic Resonance)

3
Rozmiary nanoczastek, rozklady rozmiarów
nanoczastek
Rozklad logarytmicznie normalny (log-normal
distribution)
4
TEM
Niemagnetyczne metody wyznaczania rozmiarów
nanoczastek magnetycznych TEM, HRTEM
5
STM
Niemagnetyczne metody wyznaczania rozmiarów
nanoczastek magnetycznych SEM
SEM image of Cu-coated MF particles
6
DLS
Niemagnetyczne metody wyznaczania rozmiarów
nanoczastek magnetycznych DLS (Dynamic Light
Scattering)
7
AFM
Niemagnetyczne metody wyznaczania rozmiarów
nanoczastek magnetycznych AFM
8
Niemagnetyczne metody wyznaczania rozmiarów
nanoczastek magnetycznych XRD
Simulated XRD patterns of Pt nanoparticles using
Materials Toolkit Program
9
Niemagnetyczne metody wyznaczania rozmiarów
nanoczastek magnetycznych Analiza wielkosci
powierzchni (BET)

• S. Brunauer, P. H. Emmett and E. Teller, J. Am.
  Chem. Soc., 1938, 60, 309
• D nm6000/(Sm2/g?g/cm3)

x p/ps - cisnienie wzgledne (ps - cisnienie
pary nasyconej) am - pojemnosc monowarstwy K
- stala równowagi adsorpcji Dane adsorpcji (w
metodzie standardowej wykorzystuje sie dane
adsorpcji azotu w temperaturze cieklego azotu)
wykresla sie we wspólrzednych tego równania w
zakresie cisnien wzglednych x od 0.05 do 0.04 .
Na podstawie wartosci parametrów dopasowania
linii prostej do danych doswiadczalnych wyznacza
sie parametry am i K
10
Superparamagnetyzm
11
Sredni rozmiar nanoczastek wyznaczony z
temperatury blokowania TB
W temperaturze TTB mamy tN tm
                             ,
Dla tm10 s i t010-10 s otrzymamy
Np. dla Fe3O4 (magnetyt) K1106 erg/cm3. Stad
dla TB60 K otrzymamy d15 nm Zakladamy male
pole mierzace HltHa,brak oddzialywan dipol-dipol,
jednoosiowa anizotropia
12
Wyznaczenie rozkladu rozmiarów nanoczastek z
rozkladu TB
13
Wyznaczenie rozkladu rozmiarów nanoczastek z
pomiarów namagnesowania M(H)
D.-X. Chen, A. Sanchez, E. Taboada, A. Roig, N.
Sun, and H.-C. Gu
Size determination of superparamagnetic
nanoparticles from magnetization curve
JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 105, 083924 2009
14
Wyznaczanie rozkladu rozmiarów nanoczastek z widm
FMR
Ferryt magnezowy
Walter S. D. Folly, Ronaldo S. de
Biasi Determination of particle size distribution
by FMR measurements Brazilian Journal of Physics,
vol. 31, núm. 3, septiembre, 2001, pp. 398-401
15
Wyznaczanie rozkladu rozmiarów nanoczastek z widm
FMR
J. Phys. Condens. Matter 10 (1998) 85598572.
Superparamagnetic resonance of annealed
iron-containing borate glass Rene Berger, Janis
Kliava, Jean-Claude Bissey and Vanessa Baietto