مطالعه ی ویژگیهای مغناطیسی نانو ذرات فریت mnfe2o4 و بررسی تاثیر آلایش نقره و کبالت بر روی آن

در این تحقیق به ساخت و مطالعه ی ویژگی های ساختاری و مغناطیسی نانوذرات فریت اسپینلی منگنز، mnfe2o4 پرداخته شده است. در بخش اول با استفاده از نیترات های فلزی در حضور اسید سیتریک نمونه ها بطور موفقیت آمیزی ساخته شدند. این ذرات با وجود ساختار بلوری اسپینلی دارای مغناطش اشباع پایینی بودند. با توجه به کلوخگی و بهم چسبیدگی ذرات ساخته شده، انرژی های برهمکنشی قوی بوده و در دماهای پایین منجر به گذار به حالت شیشه ی ابر اسپینی می شوند. آزمایشها مربوط به پذیرفتاری مغناطیسی در بسامد های مختلف و آزمایش اثر حافظه حضور این فاز را تایید کرد. در ادامه نشان دادیم که با سایش نانوذرات کلوخه شده، بهم چسبیدگی آنها کاهش یافته و فاز شیشه ی اسپینی تضعیف می شود. در بخش بعدی به بررسی تاثیر آلایش عناصر نقره(ag) وکبالت(co) بر روی ویژگیهای ساختاری و مغناطیسی نانوذرات پرداخته شد. به دلیل غیر مغناطیسی بودن یون های ag+1 ، آلایش این یون ها در ساختار اسپینلی منجر به کاهش پاسخ ذرات به میدان های اعمالی شد. کاهش اندازه ی بلورک ها با افزایش میزان آلایش نقره و پیرو آن افزایش نسبت سطح به حجم از عوامل موثر در کاهش مغناطش اشباع این نمونه ها است. در این بخش نشان دادیم که یون های ag+1 به دلیل بزرگتر بودن شعاع یونی در مقایسه با یون های آهن fe+3 و یون های منگنز mn+2، بطور کامل وارد ساختار اسپینلی نمی شوند و در آلایش های بالاتر فاز نقره ی فلزی را در سطح تماس نانوذرات فریت منگنز تشکیل می دهند. از سوی دیگر با آلایش یون های co+2 در جایگاه یون های منگنز نشان داده شد که مغناطش اشباع با تغییر میزان آلایش تغییر نمی کند در حالیکه ناهمسانگردی و میدان وادارندگی (hc) سیستم نانوذرات به شدت تحت تاثیر قرار می گیرد. در بخش نهایی بر روی بهبود ساختار بلوری و افزایش مغناطش اشباع نمونه تمرکز کردیم. بدین منظور از حلال آلی تری اتیلن گلیکول(teg) برای کاهش بی نظمی اسپینی در سطح ذرات استفاده شد. در اینجا نشان دادیم که اکسیژن موجود در مولکول های teg کمبود اکسیژن سطحی نانوذرات فریت منگنز را جبران کرده و با منظم کردن پیوند های فلز-اکسیژن-فلز در سطح ذرات مغناطش اشباع را به مقدار قابل توجهی افزایش می دهند. با استفاده از این روش نانوذرات مغناطیسی با توزیع اندازه ی باریک قابل ساخت می باشد و علاوه بر آن این نمونه ها نسبت به نمونه های ساخته شده به روش تجزیه حرارتی از کیفیت بالایی برخوردار هستند. با مشخصه یابی های مختلف مغناطیسی نشان داده شد که افزایش نسبت مولی حلالteg به مواد اولیه منجر به کاهش برهمکنش های مغناطیس می شود بطوریکه در این نمونه ها رفتار شیشه ی اسپینی از بین رفته و در دماهای پایین سیستم در حالت ابرپارامغناطیس قفل شده ی برهمکنشی قرار دارد. در ادامه با اعمال فشار هیدواستاتیکی و افزایش تراکم این ذرات، میزان برهمکنش میان آنها بررسی شد. با استفاده از داده های قسمت موهومی پذیرفتاری مغناطیسی و محاسبه ی توان اتلافی نشان داده شد که افزایش انرژی دوقطبی-دوقطبی میان نانوذرات مغناطیسی منجر به کاهش توان اتلافی می شود.