ساخت و بررسی خواص ساختاری و مغناطیسی نانوذرات فریت نیکل (nife??o??)

فریت های اسپینلی گروهی از مواد مغناطیسی هستند که در حوزه ی نانومتری، کاربردهای وسیعی در عرصه های پزشکی و صنعتی دارند. در حال حاضر، از جمله مشکلات موجود در این زمینه ، ساخت نانوذرات خالص، همگن و با اندازه های قابل کنترلاین گروه از مواد می باشد. در این تحقیق برای تهیه ی نمونه ای خالص از فریت نیکل در دماهای پایین، چند روش مختلف از جمله روش سل-ژل با تغییر پارامترهایی مثلph و عامل کمپلکس دهنده و همچنین روش همرسوبی به کار گرفته شد. در همه ی نمونه های ساخته شده، اثر دما بر ساختار و خواص مغناطیسی نمونه ها،توسط طیف پراش پرتوی ایکس (xrd)، تحلیل فوریه ی طیف مادون قرمزز (ftir)، تصویربرداری میکروسکوپی(sem)و اندازه گیری مغناطش توسط مغناطش سنج ارتعاشی (vsm) مورد بررسی قرار گرفت. طیف پراش پرتوی ایکس نمونه های تهیه شده به روش سل-ژل و با تغییر عامل ph، نشان داد که افزایش ph، دمای تشکیل فاز خالص فریت نیکل تهیه شده به این روش را کاهش می دهد. همچنین نتایج نشان داد که افزایش ph محلول اولیه تا 7 با کاهش در اندازه ی ذرات همراه است و در محیط بازی (ph>7)،مجدداً اندازه ی ذرات افزایش می یابد. در نمونه های ساخته شده به روش همرسوبی، مشاهده شد که افزایش دما ، سبب تشکیل فاز دوم ?-fe??o??در نمونه ها می شود. در انتها با به کارگیری عامل کمپلکس دهنده ی edta در ساخت نمونه ها به روش سل-ژل، موفق به ساخت نمونه ای خالص از فریت نیکل در دماهای پایین شدیم. عامل کمپلکس دهنده edta، با احاطه کردن یون های فلزی، علاوه بر اینکه امکان اکسید شدن یون های فلزی را کاهش می دهد، برهم کنش یون ها را نیز کاهش می دهد و سبب ایجاد ذرات ریزتری می شود. اثر دمای بازپخت بر نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج ناشی از تحلیل طیفxrdنشان داد که افزایش دمای پخت ثانویه، سبب بزرگ شدن اندازه ی ذرات می شود. تصاویر sem نیز بزرگ شدن ذرات با افزایش دما را تأیید می کند. همچنین کرنش در این نمونه ها با کاهش در دمای پخت، کاهش یافته است که نشان دهنده ی تبدیل ساختار اسپینلی معکوس به اسپینلی آمیخته یا جزئی معکوس می باشد. با کاهش دمای پخت و در نتیجه کاهش اندازه ی ذرات، ساختار معکوس نمونه ها، دستخوش تغییر شده و با بازتوزیع در چینش کاتیون ها در جایگاه های 4 وجهی و 8 وجهی، ساختار جزئی معکوس ایجاد شده است. تغییر در شدت نسبی قله های براگ موید این امر است. منحنی های مغناطش نمونه ها، افزایش مغناطش اشباع با بزرگ شدن اندازه ی ذرات را نشان می دهد. طبق مدل مغزه-پوسته، هر ذره از یک قسمت مرکزی با نظم مغناطیسی به نام مغزه و یک لایه ی سطحی بی نظم به نام پوسته تشکیل شده است. با بزرگ شدن اندازه ی ذرات، سهم مغزه نسبت به پوسته افزایش می یابد و بنابراین مغناطش اشباع نمونه ها نیز افزایش می یابد. البته تبدیل ساختار اسپینلی معکوس به آمیخته نیز در تغییر مغناطش تأثیر داشته است.همچنین مشاهده شد که میدان وادارندگی نمونه ها با افزایش اندازه ی ذرات تا 33nm افزایش یافته و سپس با افزایش بیشتر در اندازه ی ذرات، کاهش یافته است. بیشینه ی میدان وادارندگی، در اندازه ی بحرانی تک حوزه شدن، رخ می دهد که این اندازه ی بحرانی برای نمونه های تهیه شده به روش edta در بازه ی 25-33 nm رخ داده است.