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.

در این تحقیق به بررسی تاثیر آلایش یون دیامغناطیسی ti4 و شرایط ساخت روی خصوصیات مختلف ساختاری، مغناطیسی و الکتریکی منگنایت ????? پرداخته شده است. نمونه ها به روش استاندارد واکنش حالت جامد ساخته شدند. به منظور بررسی تاثیر دمای کلوخه سازی در خصوصیات مختلف ترکیبات، نمونه ها به دو سری تقسیم شدند و در دماهای 1200 و 1400 درجه ی سانتیگراد کلوخه سازی شدند و به ترتیب نمونه های دمای پایین و دما بالا نامیده شدند. آنالیز الگوی پراش پرتوایکس تمامی نمونه های دو سری نشان داد که همه ی ترکیبات ساختاری لوزی وجه دارند و آلایش یون ti+4 تاثیر محسوسی در ساختار نمونه ها نداشته و فقط مکان قله ها تغییر کرده است. تغییر مکان قله ها در طرح پراش پرتو ایکس بانگر تغییر پارامترهای شبکه و حجم سلول واحد است. برای نمونه های دما بالا با افزایش میزان آلایش پارامترهای شبکه و حجم سلول واحد افزایش یافت. برای نمونه های دما پایین پارامترهای شبکه و حجم سلول واحد با تغییر میزان آلایش تغییر چندانی نکرد. عکس های sem نمونه های دما بالا و دما پایین نشان داد که اندازه ی دانه ها در نمونه های دما بالا بسیار بزرگتر از نمونه های دما پایین است. اندازه گیری پذیرفتاری مغناطیسی ac نمونه های دو سری نشان داد که با افزایش میزان آلایش دمای گذار کوری به سمت دماهای پاینی تر جابجا می شود که بیانگر تضعیف تبادل دو گانه در اثر وارد کردن یون دیامغناطیسی ti+4 در نمونه ها است. در نمونه های x=0/05 و x=0/075 دما بالا سیستم بعد از گذار از حالت پارامغناطیسی به فاز فرومغناطیسی قادر به حفظ نظم بلند برد فرومغناطیسی نیست و با کاهش دما و غالب شدن برهمکنش ابر تبادلی پاد فرومغناطیسی بر تبادل دوگانه ی فرومغناطیسی، منجر به گذار به فاز پادفرومغناطیسی در این دو ترکیب شد. برای نمونه های x=0/075 دما پایین و x=0/05 و x=0/075 دما بالا در دماهای پایین یک افت در منحنی حقیقی پذیرفتاری مغناطیسی ac مشاهده شد که همراه با یک قله در قسمت موهومی پذیرفتاری است. این قله مربوط به گذار فاز به حالت بی نظم شیشه ی اسپینی در این ترکیبات است. بستگی به فرکانس و میدان پذیرفتاری ac و برازش با مدل توان دینامیکی بحرانی نشان داد که این نمونه ها از خصوصیات سیستم های شیشه ی اسپینی تبعیت می کنند. نمودارهای مقاومت الکتریکی نمونه ها نشان داد که با افزایش میزان آلایش مقاومت الکتریکی افزایش می یابد و دمای گذار عایق-فلز به سمت دماهای پایین تر جابجا می شود. کاهش رسانندگی الکتریکی نمونه ها در اثر وارد کردن یون دیامغناطیسی ti+4 در نمونه ها و عدم شرکت این یون در تبادل الکترون است به طوریکه در نمونه های x=0/075 هر دو سری ترکیبات در کل بازه ی دمایی اندازه گیری رفتاری عایق گونه از خود نشان دادند. برازش نمودارهای مقاومت الکتریکی ویژه ی نمونه های دو سری با دو مدل vrh و sph نشان داد که رفتار مقاومت الکتریکی نمونه های x=0/025 و x=0/05 و x=0/075 هر دو سری با دما، مطابقت خوبی با مدل sph دارد و با افزایش میزان آلایش انرژی فعال سازی پولارون افزایش می یابد که این افزایش بیانگر تضعیف رسانندگی الکتریکی است.

مطالعات نشان می دهد که علاوه بر جنس و فرمول شیمیایی، ویژگی های ساختاری و مغناطیسی نانو ذرات به شدت تحت تأثیر اندازه ی ذرات قرار دارند. به طوری که تغییر اندازه ی ذرات محدوده ی کاربردی آن ها در زمینه های مختلف را نیز تعیین می کند. خواص مغناطیسی از قبیل: مغناطش اشباع، میدان وادارندگی، مغناطش باقی مانده و زمان واهلش اسپینی از جمله مهم ترین کمیت هایی هستند که به شدت به اندازه ی ذرات وابسته اند. یک دسته ی مهم از نانو ذرات مغناطیسی، فریت ها هستند. فریت ها به دلیل کاربرد وسیع در صنعت بسیار مورد توجه محققان می باشند. نانو ذرات فریت ها رفتار های متفاوتی نسبت به نمونه های حجمی از خود نشان می دهند که ابرپارامغناطیس یکی از این رفتار ها می باشد. هدف از این تحقیق ارائه ی روشی آسان و سریع برای سنتز نانو ذرات ابرپارامغناطیس تک حوزه می باشد. پس از تهیه ی نمونه ها اندازه گیری هایی با استفاده از دستگاه های پراش اشعه ی x (xrd)، ftir، sem، vsm و tem انجام می شود و اثر اندازه ی نانو ذرات روی ویژگی های ساختاری و مغناطیسی نمونه ها بررسی خواهد شد.