Магнітні властивості наночастинок Co10Cu90, отриманих методом «мокрої» хімії

Актуальність теми: Виготовлення та характеризація магнітних наночастинок мають велике значення як з точки зору застосування (магніторезонансна візуалізація, запис інформації, феромагнітні рідини, каталіз, біотехнологія і біомедицина тощо), так і з наукової точки зору (наявність нестандартних фізичних та хімічних властивостей, пов’язаних з появою розмірних квантових ефектів, що виникають у випадках, коли розміри об’єктів порівняні з довжинами хвиль де-Бройля електронів, фотонів та екситонів, що в них розповсюджуються). Дослідження властивостей наночастинок (зокрема магнітних), є актуальним для підвищення ефективності та тривалості роботи приладів та пристроїв. Об’єкт дослідження: наночастинки Co10Cu90, виготовлені сонохімічним методом «мокрої хімії» Предмет дослідження: магнітні властивості наночастинок Co10Cu90 виготовлених сонохімічним методом «мокрої хімії» Мета роботи: з’ясування особливостей магнітних та структурних властивостей наночастинок Co10Cu90, виготовлених сонохімічним методом «мокрої хімії». Аналіз отриманих даних та надання рекомендацій щодо використання виготовлених наночастинок Co10Cu90. Методи дослідження:трансмісійна електронна мікроскопія, феромагнітний резонанс.Відомості про обсяг звіту, кількість ілюстрацій, таблиць, додатків і літературних найменувань за переліком використаних джерел: обсяг звіту - 70 сторінок: рисунків - 18 , таблиць – 5, використаної літератури – 39. Мета індивідуального завдання, використані методи та отримані результати: методом феромагнітного резонансу дослідити наночастинки Co10Cu90, синтезовані сонохімічним методом мокрої хімії. Проаналізувати кореляцію отриманих результатів з даними магнітометрії та структурних досліджень для даних зразків, а також порівняти властивості отриманих наночастинок з властивостями гранулярних плівок СоСu. Встановлено особливості магнітних та структурних властивостей наночастинок Co10Cu90, виготовлених сонохімічним методом «мокрої хімії». Показано, що для отриманих зразків, як і для гранулярних плівок, спостерігається розділення системи CoCu з формуванням гранул кобальту в немагнітній матриці міді. Однак, на відміну від гранулярних плівок, отриманих розпиленням, розмір гранул кобальту є значно більшим і вони є феромагнітними, а не суперпарамагнітними. Суттєвою відміною від гранулярних плівок є також те, що відпал наночастинок не призводить до подальшого розшарування системи, а навпаки веде до утворення метастабільної фази CoCu з низькою намагніченістю насичення. В гранулярних плівках підвищення температури відпалу зазвичай, крім розшарування призводить до того, що гранули стають більш сферичними. Але в наночастинках, це відбувається лише при низькотемпературному відпалі. Це призводить до того, що існує оптимальна температура, при якій коерцитивність нанопорошку досягає мінімуму. Відпал при високих температурах дає можливість отримати метастабільні фази, які практично неможливо отримати в масивних матеріалах. Синтезовані наночастинки Co10Cu90, можна використовувати для створення нанорозмірних датчиків магнітного поля та в системах запису та обробки інформації, а також в якості каталізаторів хімічних реакцій. Actuality: Manufacture and characterization of magnetic nanoparticles are of great importance both in terms of application (magnetic resonance imaging, information recording, ferromagnetic fluids, catalysis, biotechnology and biomedicine, etc.) and from a scientific point of view (the presence of non-standard physical and chemical properties associated with the appearance of dimensional quantum effects that occur when the size of objects is comparable to the de Broglie wavelengths of electrons, photons, and excitons propagating in them). The study of the properties of nanoparticles (including magnetic) is relevant to increase the efficiency and duration of devices and instruments. Object of research: Co10Cu90 nanoparticles, made by sonochemical method of “wet chemistry”. Subject of research: magnetic properties of Co10Cu90 nanoparticles, made by sonochemical method of “wet chemistry”. Purpose of work: definition of the features of magnetic and structural properties of Co10Cu90 nanoparticles made by the sonochemical method of "wet chemistry". Analysis of the obtained data and providing recommendations for the use of manufactured nanoparticles Co10Cu90. Research methods: transmission electron microscopy, ferromagnetic resonance. The article contains:used literature - 39, pages: - 70, pictures –18, tables – 5. The purpose of the individual task, the methods used and the results obtained: to study Co10Cu90 nanoparticles synthesized by the sonochemical method of wet chemistry using the method of ferromagnetic resonance. To analyze the correlation of the obtained results with the data of magnetometry and structural studies for these samples, as well as to compare the properties of the obtained nanoparticles with the properties of granular CoCu films.Peculiarities of magnetic and structural properties of Co10Cu90 nanoparticles made by the sonochemical method of "wet chemistry" have been defined. It is shown that for the obtained samples, as well as for granular films, separation of the CoCu system with the formation of cobalt granules in a nonmagnetic copper matrix is observed. However, in contrast to the granular films obtained by spraying, the size of the cobalt granules is much larger, and they are ferromagnetic rather than superparamagnetic. A significant difference from granular films is also that the annealing of nanoparticles does not lead to further stratification of the system, but on the contrary leads to the formation of a metastable phase of CoCu with low saturation magnetization. In granular films, an increase in the annealing temperature in addition to delamination usually also leads to the fact that the granules become more spherical. But in nanoparticles, this occurs only at low-temperature annealing. This leads to the fact that there is an optimal temperature at which the coercivity of the nanopowder reaches a minimum. Annealing at high temperatures makes it possible to obtain metastable phases, which are almost impossible to obtain in massive materials. Synthesized Co10Cu90 nanoparticles can be used to create nanosized magnetic field sensors and in information recording and processing systems, as well as catalysts for chemical reactions.