Transcript Wyznaczanie rozmiarów nanocząstek z pomiarów

Wyznaczanie rozmiarów nanocząstek
magnetycznych
z
pomiarów magnetycznych
Janusz Typek
Instytut 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
• Superparamagnetyzm nanocząstek magnetycznych
• Magnetyczne metody wyznaczania rozmiarów nanocząstek
magnetycznych i ich rozkładów:
• z wartości temperatury blokowania TB
• z funkcji namagnesowania M(H)
• z widm FMR (Ferromagnetic Resonance)
Rozmiary nanocząstek, rozkłady rozmiarów nanocząstek
Rozkład logarytmicznie normalny
(log-normal distribution)
Niemagnetyczne metody wyznaczania rozmiarów
nanocząstekTEM
magnetycznych:
TEM, HRTEM
Niemagnetyczne metody wyznaczania rozmiarów
nanocząstekSTM
magnetycznych:
SEM
SEM image of Cu-coated MF particles
Niemagnetyczne metody wyznaczania rozmiarów
nanocząstekDLS
magnetycznych:
DLS (Dynamic Light Scattering)
Niemagnetyczne metody wyznaczania rozmiarów
AFM
nanocząstek
magnetycznych:
AFM
Niemagnetyczne metody wyznaczania rozmiarów
nanocząstek magnetycznych:
XRD
Simulated XRD patterns of Pt nanoparticles
using Materials Toolkit Program
Niemagnetyczne metody wyznaczania rozmiarów
nanocząstek magnetycznych:
Analiza wielkości powierzchni (BET)
S. Brunauer, P. H. Emmett and E. Teller, J. Am. Chem. Soc.,
1938, 60, 309
D [nm]=6000/(S[m2/g]·ρ[g/cm3])
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
W temperaturze T=TB
mamy τN= τm
,
Dla τm=10 s i τ0=10-10 s otrzymamy
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
Wyznaczenie rozkładu rozmiarów
nanocząstek z rozkładu TB
Wyznaczenie rozkładu rozmiarów nanocząstek 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
Wyznaczanie rozkładu rozmiarów nanocząstek 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
Wyznaczanie rozkładu rozmiarów nanocząstek z
widm FMR
J. Phys.: Condens. Matter 10 (1998) 8559–8572.
Superparamagnetic resonance of annealed iron-containing borate glass
Rene Berger, Janis Kliava, Jean-Claude Bissey and Vanessa Baıetto