آرایه¬های نانوسیم¬های مغناطیسی الکتروانباشت شده در قالب¬های نانوحفره¬دار توجه و تلاش¬های تحقیقاتی بسیار زیادی را در دهه¬های اخیر به خود جلب کرده¬اند. نانوسیم¬های co کاربرد موثری در دستگاه¬های ثبت مغناطیسی عمودی دارند. هرچند، وادارندگی بسیار زیاد آن¬ها برای استفاده در این دستگاه¬ها نامطلوب می¬باشد. بنا براین، این مورد چالشی برای محققان است تا وادارندگی آرایه¬های co را کاهش دهند بطوریکه برای دستگاه¬های ثبت مغنلطیسی قابل استفاده باشند. اضافه کردن یک ماده¬ی غیرمغناطیسی مثل cu، ag، pd،cr و pt به آرایه¬ی مغناطیسی می تواند روش خوبی برای تنظیم خواص مغناطیسی آرایه باشد. ما نیز در این پروژه برآن بودیم تا با ساخت نانوسیم های کبالت-مس و بررسی خواص مغناطیسی آن ها سهم ناچیزی در راستای پیشبرد این هدف داشته باشیم. بنابراین، اقدام به تولید آرایه ی نانوسیم های آلیاژی کبالت– مس درون قالب اکسید آلومینای حفره دار با روش الکتروانباشت متناوب نمودیم. در این کار اثر شرایط ساخت نظیر فرکانس و ولتاژ بر چگونگی انباشت مس و کبالت و همچنین اثر تابکاری و اثر درصد آلیاژی ماده غیرمغناطیسی مس بر میکروساختار و خواص مغناطیسی نانوسیم ها الکتروانباشت شده را مطالعه کردیم. نمونه های ساخته شده به این روش را با استفاده از مغناطوسنج گرادیان نیروی اتمی(agfm)، xrd و edsآنالیز کردیم. آنگاه با محاسبه و مقایسه ی کمیت هایی نظیر وادارندگی، نسبت مربعی به تحلیل روندهای حاکم و تعیین شرایط لازم جهت بهینه سازی خواص مغناطیسی پرداختیم.

حسگرهای گازی به ویژه حسگرهای رطوبتی با توجه به گستره وسیع کاربردها در صنایع مختلف غذایی، بهداشتی، شیمیایی و هوا شناسی مورد توجه ویژه بوده و دارای اهمیت خاص می باشند. با به عرصه آمدن فناوری نانو، بهینه کردن حسگرهای گازی بر اساس ساختارهای نانو حفره و نانو سیم (به جای لایه های نازک) مورد توجه ویژه قرار گرفته است و انتظار می رود پارامترهایی نظیر حساسیت و زمان پاسخ به طور قابل ملاحظه ای (تا ده ها مرتبه) بهبود یابد. در این تحقیق، نانو حفره های مختلفی با استفاده روش آندیزاسیون سخت در محلول های ترکیبی اسید های سولفوریک و اکسالیک با غلظت های مختلف تولید شد. پس از آندایز، طرحی با استفاده از لایه نشانی به وسیله ی باریکه ی الکترونی، بر روی نمونه ها برای ساخت نانو حسگرهای رطوبت ایجاد شد. اثر پارامترهای مختلف ساخت نانو حفره های آلومینا از جمله: 1. نوع و غلظت الکترولیت،2. ولتاژ آندیزاسیون و 3. قطر حفره ها مطالعه گردید. همچنین اثر میزان آنیون های شرکت کننده در عمل حسگری و همچنین اثر فرکانس بر حساسیت نانو حسگر های آلومینا برای حسگری رطوبت، با استفاده از روش طیف سنجی امپدانس در فرکانس های 90هرتز و 1کیلو هرتز با ولتاژ اعمالی 0.1 ولت، مورد بررسی قرار گرفت. با این بررسی ها به این نتایج رسیدیم که حسگرهای ساخته شده در محلول های اسید سولفوریک با غلظت بالاتر، حساسیت کمتری به رطوبت دارند. افزایش قطر حفره، به افزایش قابل توجه حساسیت و کاهش نسبتاً زیاد زمان های پاسخ و بازیافت منجر می شود. بررسی نتایج حاصل ازاندازه گیری تمام نمونه ها نشان می دهد که در فرکانس های پایین تر میزان حساسیت بیشتر بوده و با افزایش فرکانس مقدار آن کم می شود. با کنترل شرایط آندیزاسیون می توان حسگرهای رطوبت بسیار مطلوبی با استفاده از نانو حفره های آلومینا ساخت که قادر به حسگری در دامنه های مختلف رطوبت بوده و زمان های پاسخ و بازیافت بسیار کمی داشته باشند.

چکیده: پتانسیل کاربردی، اهمیت و ضرورت ساخت نانوسیم های مغناطیسی دارای ناهمسانگردی عمودی و نیز روش های متنوع آماده سازی چنین ساختار هایی به همراه پارامتر هایی که بر این ساختار اثر گذارند، باعث شده تا محققان زیادی خواص مغناطیسی نانوسیم ها را مورد مطالعه قرار دهند. از اینرو در فعالیت حاضر، پس از ساخت قالب اکسید آلومینای آندی (aao) خاصی (حفره های موازی به قطر تقریبی 30 نانومتر و فاصله بین حفره ای 104 نانومتر و ارتفاع 20 میکرومتر با نظم بلند برد) با روش آندایز نرم دو مرحله ای، اثر اسیدیته، تقارن و عدم تقارن ولتاژ و فرکانس مورد بررسی قرار گرفت. برای ساخت قالب aao، الکترولیت، ولتاژ آندایز و دما به ترتیب؛ اسید اگزالیک، 40 ولت و 17 درجه سانتیگراد بودند. علاوه بر آن، خواص مغناطیسی و میکروساختار نانوسیم ها با استفاده از مغناطومتر گرادیان نیروی تناوبی (agfm) و پراش پرتو ایکس (x-ray) مورد بررسی قرار گرفت. اندازه گیری مغناطش نمونه ها نشان داد که با افزایش عدم تقارن ولتاژ کاهش و اکسایش، مقدار مغناطش نمونه ها افزایش یافت. از سوی دیگر میدان وادارندگی و نسبت مربعی نمونه ها نشان داد که بهینه فرکانس، hz 1000 است که این فرکانس به ازای تمام ولتاژها و اسیدیته ها برقرار است، بطوریکه در این فرکانس سیستم، در پایدارترین وضعیت خود است. با افزایش تقارن ولتاژ، بر مقدار وادارندگی و بلورینگی نانوسیم ها افزوده می شود. ممکن است کاهش نرخ رشد دلیلی برای افزایش بلورینگی و وادارندگی نانوسیم ها باشد. آنالیز پرتو ایکس نشان داد که هر دو فاز با ساختار) bcc(110 و hcp در این فعالیت ساخته شده است.

نانوسیم های مغناطیسی به جهت کنترل میکروساختار و خواص مغناطیسی آن به واسطه تنظیم پارامترهای انباشت و پارامترهای دخیل در ساخت قالب از جایگاه خاصی برخوردارند. در این میان آرایه نانوسیم های کبالت به دلیل کاربردهای پتانسیلی فراوان در ثبت مغناطیسی با چگالی بالا، ساخت حسگرهای مغناطیسی و ... دسته ی مهمی از نانوساختارهای مغناطیسی را شامل می شوند. در متن حاضر نتایج فعالیت های انجام شده در ارتباط با ساخت نانوحفره ها درون فیلم اکسید آلومینیوم و پرنمودن آن ها برای ساخت نانوسیم های کبالت و بررسی خواص مغناطیسی آورده شده است. بدین منظور ابتدا قالب آلومینا با آرایش شش گوشی منظم توسط آندایز دو مرحله ای با استفاده از محلول اسید اکسالیک 3/0 مولار در دمای 17 درجه سانتیگراد و ولتاژ 40 ولت ساخته شد. سپس نانوسیم های فرومغناطیسی کبالت تحت شرایط مختلف الکتروانباشت پالس شامل ولتاژ اکسایش، زمان خاموشی و زمان کاهش- اکسایش متغیر تهیه شدند. با انجام آزمایش پراش پرتو ایکس (xrd) و آنالیز مغناطیسی توسط دستگاه مغناطومتر نیروی گرادیان متناوب (agfm) میکروساختار و خواص مغناطیسی نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت. دریافتیم که با افزایش زمان خاموشی، جهت محور c ساختار hcp کبالت از حالت عمود بر محور سیم به حالت موازی با آن می چرخد که موجب افزایش وادارندگی می شود و نیز دیده شد که با افزایش ولتاژ اکسایش، بلورینگی کاهش می یابد که با توجه به اینکه محور c در چه راستایی باشد، بر وادارندگی تأثیر می گذارد. عامل موثر دیگر زمان کاهش- اکسایش بود که با کاهش آن، به وادارندگی و نسبت مربعی بالاتری دست یافتیم. در نهایت، شرایط بهینه در زمان کاهش- اکسایش 5-5 میلی ثانیه برای نمونه با زمان خاموشی 400 میلی ثانیه و ولتاژ کاهش- اکسایش 18-14 مشاهده شد در حالی که شرایط بهینه برای زمان کاهش- اکسایش 1-1 میلی ثانیه در زمان خاموشی 200 میلی ثانیه و با ولتاژ کاهش- اکسایش 18-14 بدست آمد.

کاربردهای فوق العاده ی نانوسیم های مغناطیسی و اهمیت و ارزش پدیده gmr در نانوسیم های متشکل از مواد مغناطیسی و غیرمغناطیسی ما را بر آن داشت تا برای تحقیق و پژوهش در این عرصه گام نهیم و سعی کنیم تا با بررسی اثر شرایط الکتروانباشت پالسی بر کاهش مقدار مغناطش در نانوسیم های آلیاژی cocu در غلظت های مختلف مس، به شرایط بهینه برای ساخت نانوسیم های چند لایه ای دست یابیم. در تحقیق و پژوهش حاضر علاوه بر تلاش برای دست یابی به هدف بیان شده در بالا، خواص مغناطیسی از جمله مغناطش اشباع و میدان وادارندگی نانوسیم های آلیاژی کبالت- مس رشد یافته در قالب های آلومینای حفره دار و همچنین اثر تابکاری بر روی آنها بررسی شده است. بنابراین ابتدا نانو حفره های منظم به روش آندایز نرم دو مرحله ای ساخته شد و سپس نانوسیم ها با استفاده از روش الکترو انباشت پالسی و متناوب در داخل آن ها رشد داده شد و در نهایت اثر شرایط الکتروانباشت و اثر غلظت مس بر رفتار نانوسیم ها با استفاده از میکروسکوپ پروبی روبشی (spm) و مغناطو گرادیان نیروی متناوب(agfm) و طیف سنج پراش پرتوx (xrd) و آنالیز (eds) مورد مطالعه قرار گرفت.

آندایز نرم بر اساس فرایند آندایز دو مرحله ای است که زمان این فرایند 10 ساعت طول می کشد و نانوحفره های خود آرایه فقط در رنج محدودی از ولتاژ به دست می آیند. در این روش نانوحفره های خود آرایه در 25 ولت، 40 ولت و 195 ولت به ترتیب در اسید سولفوریک، اسید اکسالیک و اسید فسفریک به دست می آید. آندایز سخت که به عنوان روش ساخت سریع به کار می رود در رنج وسیعی از اندازه حفره ها و فاصله بین حفره ای کاربرد دارد. در این روش نظم زیاد نانوحفره ها با ایجاد چگالی جریان 800-400 ma/cm2 در مدت زمان یک ساعت به دست می آید. روش دیگر که توسط گروه تحقیقاتی قبلی ما بیان شد روش آندایز نرم شتابدار بود که در آن چگالی جریان یک مقدار میانگین و مدت زمان آندایز 2 ساعت می باشد، جریان بالای آندایز در ولتاژ ثابت از اختلاف دمای دو طرف نمونه ایجاد می شود. ما با استفاده از روش آندایز سخت با کاهش نرخ افزایش ولتاژ سعی کردیم در ولتاژهایی که تا کنون با استفاده از روشهایی شیمیایی به نظم نرسیده بودند به نظم برسیم. همچنین با معرفی یک روش جدید که آن را روش ترکیبی سخت و نرم شتابدار نامیدیم توانستیم مدت زمان آندایز سخت را از یک به نیم ساعت برسانیم و در ولتاژ های مختلف و ولتاژ هایی که نتوانستیم با استفاده از روش سخت به نظم برسیم توسط این روش به نظم خوبی دست یابیم. در این روش با افزایش دمای پشت سعی کردیم نمونه را در جریان ثابت دلخواه آندایز کنیم. آندایز نیم ساعته در اسید اکسالیک 0/3 m در ولتاژ های 110 تا 150 ولت انجام شد و آندایز یک ساعته در محلول ترکیبی اسید اکسالیک 0/3 m و اسید فسفریک xm ( مقادیر x : 05/0، 1/0 و 15/0 مولار) در ولتاژ های 150 تا 185 ولت صورت گرفت. دمای پشت، غلظت بهینه اسید فسفریک و روش آندایز برای ولتاژهای 150، 160، 170، 180 و 185 به ترتیب oc 4- ، 0/05 m و روش سخت؛ oc 7/4 ، 0/05 m و روش ترکیبی؛ oc 4- ، 0/1 m و روش سخت؛ oc 5/12 ، 0/15 m و روش ترکیبی؛ oc 11 و 0/15 m و روش ترکیبی.

حسگرهای رطوبتی کاربردهای فراوانی در فرایندهای صنعتی، کشاورزی وکیفیت مواد غذایی دارند. افزایش نیاز به کنترل بخار آب منجر به ایجاد علاقه برای توسعه مواد حسگر شده است. در این تحقیق خواص حسگری آلومینای حفره دار ساخته شده با استفاده از آندایز نرم شتابدار و آلومینیوم خالص و ناخالص مورد بررسی قرار گرفته است. برای اینکار نمونه ها در سه ولتاژ 165، 175 و 185 با استفاده از روش آندایز نرم شتابدار آندایز شدند. حسگرهای ساخته شده در رطوبت های نسبی 20، 30، 40، 50، 60، 70، 80 و 90 درصد مورد آزمایش قرار گرفتند. در این تحقیق علاوه بر استفاده از آلومینیوم بسیار خالص از آلومینیوم با درصد خلوص پایین(98%) هم استفاده شده است و سعی شده خواص حسگری آلومینیوم ناخالص بهینه شود. این نوع آلومینیوم در مقایسه با نوع خالص خود بسیار ارزانتر می باشد و بنابراین با استفاده از آن هزینه های ساخت حسگر بسیار کاهش می یابد. میزان حساسیت نمونه های ساخته شده آزمایش شد. حساسیت حسگرهای ساخته شده از آلومینیوم خالص در ولتاژ 165 و 185 در عریض شدگی 16 دقیقه و حسگرهای ساخته شده در ولتاژ 175 در عریض شدگی 40 دقیقه بهینه شد. حساسیت حسگرهای ساخته شده از آلومینیوم ناخالص تقریبا حدود 3/2 حساسیت حسگرهای ساخته شده از آلومینیوم خالص بدست آمد. زمانهای پاسخ و بازیافت در آلومینیوم های خالص و ناخالص تقریبا یکسان است. زمانهای پاسخ زیر 11 ثانیه و زمانهای بازیافت که تقریبا همگی زیر 1 ثانیه هستند این حسگرها را در زمره حسگرهای سریع رطوبتی ساخته شده قرار می دهد می دهد.

با توجه به اهمیت و کاربردهای ویژه نانوسیم های آلیاژی مغناطیس-غیرمغناطیس در افزایش ذخیره ی اطلاعات حافظه های مغناطیسی عمودی و هم چنین در پدیده gmr، اقدام به ساخت آرایه نانوسیم های مغناطیسی cozn در قالب حفره دار آلومینا کردیم. در این روش، ابتدا نانوحفره های منظم با آرایش شش گوشی با قطر 30 نانومتر و فاصله بین حفره ای 100 نانومتر، با روش آندایز دومرحله ای ساخته شدند. سپس نانوسیم های cozn به روش الکترونهشت پالس متناوب داخل نانوحفره ها رشد داده شدند. اثر زمان های خاموشی مختلف 0 ، 10 ، 20 ، 50 ، 100 ، 200 ، 400 و ms 600 و غلظت های مختلف 0.015 ، 0.03 ، 0.045 ، 0.06 ، 0.09 ، 0.12 و m 0.15 روی، بر خواص مغناطیسی و ساختاری و ترکیب آلیاژی نانوسیم های cozn مورد بررسی قرار گرفتند. در نانوسیم های cozn در هر غلظت، پس از کاهشی که در درصد کبالت از زمان خاموشی صفر به زمان خاموشی پایین به خاطر پدیده مربوط به ph کف حفره ها وجود دارد با افزایش زمان خاموشی (به خصوص زمان های خاموشی بالاتر از ms 200) با توجه به پدیده الکترولس، درصد کبالت در نانوسیم ها افزایش می یابد، این پدیده ها ما را قادر می سازد که در یک محلول ثابت، با تنظیم زمان خاموشی نانوسیم هایی با درصدهای مشخص کبالت و روی را بدست آوریم، این روش می تواند روش ساده و مقرون به صرفه ای برای بدست آوردن نانوسیم های چندلایه با استفاده از یک محلول ثابت باشد. با افزایش ماده مغناطیسی کبالت در نانوسیم های cozn، وادارندگی و مغناطش و نسبت مربعی افزایش می یابند. پس از بررسی دماهای مختلف تابکاری، عمل مهم تابکاری در دمای بهینه 580 درجه سانتی گراد بر روی نانوسیم ها انجام شد. عمل تابکاری تاثیر چشمگیری در بهبود خواص مغناطیسی نانوسیم های cozn ایجاد کرد که میزان تاثیر آن روی خواص مغناطیسی به شرایط الکترونهشت و غلظت محلول بستگی داشت، در عمل تابکاری با پیوستن دانه های کوچک کبالت و قرار گرفتن دانه های روی در بین دانه های بزرگ کبالت، وادارندگی و نسبت مربعی افزایش می یابند. در نانوسیم های cozn با درصد کبالت کمتر، با تابکاری به خاطر تشکیل خوشه-های کبالت، مغناطش نیز افزایش می یابد درحالیکه در نانوسیم های در زمان خاموشی بالاتر که درصد کبالت بیشتری دارند خوشه های کبالت تشکیل شده اند و تابکاری تاثیر چندانی روی مغناطش ندارد. بیشترین وادارندگی oe 2176 برای نمونه ای در زمان خاموشی ms 200 در غلظت m 0.03 روی و بیشترین نسبت مربعی 0.96 برای نانوسیم های در غلظت m 0.015 روی، بعد از تابکاری مشاهده شد. در همه زمان های خاموشی به شرایط بهینه ای مربوط به مقدار وادارندگی و شکل حلقه پسماند در غلظت m 0.03 رسیدیم. نتایج آنالیز پرتو اشعه x برای نانوسیم های cozn ساختاری شبه آمورف همراه با ریزبلورها را نشان داد که بیان کننده ی این است که عامل ساختار بلوری، تاثیر مهمی را در تغییر خواص مغناطیسی ایجاد نمی کند.

در این تحقیق برای اولین بار نانوسیم های کبالت به روش الکترونهشت پالسی مستقیم در داخل نانو حفره های آلومینای حفره دار که به روش آندایز دو مرحله ای ساخته شده بود رشد داده شد. برای فراهم آمدن شرایط نهشت به روش مستقیم، لایه سدی آلومینای حفره دار در یک آندایز غیر تعادلی بر اساس یک تابع نمایی تا 2 ولت نازک گردید و سپس الکترونهشت پالسی مستقیم در اسیدیته های مختلف 4، 5/4، 75/4، 5، 25/5، 5/5 و 6 و در زمان های خاموشی 0، 10، 20، 50 و 100 میلی ثانیه به انجام رسید. بررسی تحلیلی نتایج اندازه گیری -های مغناطیسی توسط مغناطومتر نیروی گرادیان متناوب (agfm) انجام شد و بیشینه و کمینه وادارندگی های بدست آمده به ترتیب 3320 و 675 اورستد در اسیدیته های 25/5 و 6 حاصل شد. بررسی های میکروساختاری توسط تداخل سنجی اشعه ایکس (xrd) نشان داد که بهینه شدن خواص مغناطیسی نانوسیم های کبالت به طور عمده به دو پارامتر درجه تبلور و ناهمسانگردی بلوری وابسته است و همبستگی این دو پارامتر می تواند به بیشینه شدن وادارندگی و نسبت مربعی حلقه پسماند منجر شود. افزایش اسیدیته از 4 تا 25/5 باعث می شود که درجه تبلور نانوسیم ها به صورت قابل ملاحظه ای افزایش یابد و تنظیم زمان خاموشی باعث می شود که اثر ناهمسانگردی بلوری با قرار گرفتن امتداد c شبکه شش گوشی تنگ پکیده کبالت در امتداد محور نانوسیم ها به حداکثر برسد و بر هم نهی دو پدیده افزایش تبلور و ناهمسانگردی بلوری به بهینه شدن خواص مغناطیسی منجر شود. همچنین اثر تابکاری بر روی نمونه های با اسیدیته 4 و 25/5 مورد مطالعه قرار گرفت و مشاهده شد که با افزایش زمان خاموشی ساختار بلوری و خواص مغناطیسی نانوسیم ها بهبود یافته است.

در این تحقیق برای اولین بار از قالب آلومینای آندی که به روش آندایز سخت با الکترولیت اسید اگزالیک در ولتاژ130 ولت تولید شده بود به عنوان قالب برای ساخت نانو سیمهای آلیاژی fe0.5co0.5استفاده شد. برای مطالعه ی میزان و شدت برهمکنش های مغناطواستاتیک بین آرایه ی نانوسیمها از سیستم آنالیز forc که با مشارکت و پشتیبانی شرکت مغناطیس دقیق کویر برای اولین بار در غرب آسیا طراحی و ساخته شده است، استفاده گردید. اثر تغییر طول و قطر این نانوسیمها روی خواص مغناطیسی از جمله وادارندگی و نسبت مربعی، مورد مطالعه قرار گرفت. برای مطالعه ی اثر طول روی خواص مغناطیسی، طول نانوسیم ها از 20% تا 80% به فواصل 10% کوتاه تر از حالت اول خود گردیدند و در مراحل 20%، 50% و80% آنالیز forc به عمل آمد و هم زمان در هر 10% کوتاه سازی حلقه ی پسماند گرفته شد. با کوتاه کردن طول نانوسیم ها نسبت مربعی نانوسیم هایی به قطر 50 نانومتر بیشترین افزایش را داشته و از 53.1% به 98% درصد رسید. همچنین در این فرآیند بیشترین میزان وادارندگی نیز برای همین نانوسیم ها از oe 756 به oe 1012 بدست آمد. با کاهش طول نانوسیم ها توزیع برهمکنش های مغناطواستاتیک یا به عبارتی ارتفاع و پهنای دیاگرام های forc در امتداد محور hu کاهش قابل ملاحظه ای را نشان داد که به معنای افزایش وادارندگی و نسبت مربعی می باشد. همچنین با کاهش طول، مجموعه ی نانوسیم ها از رفتارذرات چند حوزه ای md به سمت رفتار ذرات تک حوزه ای sd و شبه تک حوزه ای psd پیش می رود. در نمونه هایی با طول یکسان مشاهده شد که با افزایش قطر نانوسیم ها پهنا و ارتفاع دیاگرام های forc که نشان دهنده ی توزیع و شدت برهمکنش های مغناطواستاتیک هستند افزایش می یابند. تمامی نانوسیم ها با قطرها و طول های متفاوت دارای فاز بلوری bcc با جهت رشد ترجیحی(110) می باشند که از آنالیز xrd بدست آمد. ترکیب آلیاژی نانوسیم ها نیز توسط آنالیز eds تایید شد.

در دهه ی اخیر، نانوسیم های آلیاژی مغناطیسی مرکز توجه بسیاری از فعالیت ها واقع شده اند که به دلیل کاربردهای وسیع شان در زمینه های مختلف به خصوص دستگاه های ضبط مغناطیسی با چگالی فوق العاده بالا، gmr و ... می باشد. در این پروژه به ساخت و توصیف مشخصه های نانوسیم های سه آلیاژی مغناطیسی cofezn پرداخته شده است. روش ساخت این نانوسیم ها مشتمل بر دو بخش است:1) تهیه قالب آلومینیوم آندی به روش آندیزاسیون نرم دو مرحله ای و 2) رسوب محلولی شامل سولفات های fe، co و zn درون حفرات به روش الکترونهشت جریان پالسی و متناوب. تأثیر غلظت های مختلف zn در الکترولیت، افزایش زمان خاموشی میان پالس ها و اعمال تابکاری بر خواص مغناطیسی، ساختاری و ترکیب آلیاژی نانوسیم ها بررسی شدد. الگوهای xrd ساختار hcp zn را در نانوسیم ها نشان داد در حالی که پس از تابکاری فاز متبلور zn ذوب و قله ی متناظر با ساختار bcc cofe ظاهر می شود. انـدازه گیری حلقه های پسماند مغناطیسی در دو حالت میدان مغناطیسی اعمالی موازی و عمود بر محور سیم، ثابت کرد که نانوسیم ها دارای ناهمسانگردی مغناطیسی عمودی قوی با محور آسان مغناطشی در راستای محور سیم می باشند و به دلیل عدم حضور ناهمسانگردی مغناطوبلوری، تقویت ناهمسانگردی توسط افزایش ناهمسانگردی-های شکلی و تنشی توضیح داده می شود. این مزیت، نانوسیم های آمورف را تبدیل به کاندیدای خوبی برای سیستم های ضبط مغناطیسی عمودی با چگالی بالا نموده است. اعمال تابکاری موجب بهبود چشمگیر خواص مغناطیسی نمونه ها می شوند، مثلاً در نانوسیم های co34fe27zn39 سبب افزایش میدان وادارندگی از 700 به oe2500 شده است. همچنین معلوم شده است که آلیاژهای توده ای zn با فلزات گروه آهن(یعنی fe، co و zn) مقاومت خوردگی و پوششی فوق العاده ای دارند و در صنایع مختلف به خصوص صنعت خودرو بسیار کاربرد دارند. در نمونه های ما رفتار نهشت نابهنجار که در آلیاژهای توده ای zn با فلزات گروه آهن گزارش شده، مشاهده شده است یعنی طبق آنالیز edx مقدار zn در نانوسیم ها نسبت به مقدار آن در الکترولیت بیشتر می باشد.

نانوسیم های مغناطیسی آلیاژی در سال های اخیر، بواسطه ی خواص gmr فوق العاده ای که در چند لایه های مغناطیسی / غیر مغناطیسی از خود نشان می دهند، به طور گسترده مورد تحقیق واقع شده اند. به-منظور بهینه سازی شرایط الکترو انباشت برای ساخت و آماده سازی چند لایه های مغناطیسی /غیرمغناطیسی، اثر شرایط الکتروانباشت پالسی روی کاهش مغناطش نانوسیم های آلیاژی fecocu در غلظت های مختلف cu مورد بررسی و مطالعه قرار دادیم. نانوسیم های feco و fecocu توسط الکتروانباشت پالسی در قالب اکسید آندی ساخته شدند. در این پژوهش ساختار و مورفولوژی، درصد ترکیبات آلیاژی و خواص مغناطیسی توسط آنالیزهای، xrd spm، sem، eds و vsm مورد آنالیز قرار گرفتند. تأثیر پارامترهای مختلف از جمله زمان خاموشی بین پالس های اعمالی، غلظت عنصر غیر مغناطیس cu و فرایند عملیات حرارتی بر ساختار بلوری، ترکیب شیمیایی و خواص مغناطیسی مورد ارزیابی قرار گرفت. افزایش زمان خاموشی بین پالس ها، مقادیر میدان وادارندگی و اشباع مغناطیسی نانوسیم ها به واسطه ی جایگزین شدن اتم های cu با عنصرهای fe و co در نتیجه ی فرایند الکترولس کاهش می یابد ولی با انجام فرایند عملیات حرارتی میدان وادارندگی و نسبت مربعی افزایش نسبی را به بواسطه ی بهبود ساختار بلوری از خود نشان دادند. از طرف دیگر اندازه گیری های مغناطیسی حضور یک ناهمسانگردی عمودی با محور آسان موازی با محور نانوسیم ها را آشکار کرد. این دسته از نانوسیم ها بصورت بس بلور ظاهر شده و عنصر غیر مغناطیس مس تمایل به شکل گیری فاز جدایی از ساختار آلیاژی feco دارد.

در این تحقیق در ابتدا سعی شد نانوسیم های آلیاژی آهن و مس به روش الکتروانباشت پالسی مستقیم در داخل نانوحفره های آلومینای حفره دار که به روش آندایز دو مرحله ای ساخته شده بود رشد داده شود. برای انجام نهشت به روش مستقیم، لایه سدی آلومینای حفره دار در یک آندایز غیر تعادلی براساس یک تابع نمایی تا 2 ولت نازک گردید و سپس الکترونهشت پالسی مستقیم در اسیدیته 5/2 و زمان های خاموشی 0، 10، 20 میلی ثانیه به انجام رسید. مشاهده شد ضمن انجام نهشت جریان تغییرات زیادی داشته و نهشت به صورت یکنواخت صورت نمی گیرد. بنابراین سعی شد با تغییر ولتاژ نهایی نازک سازی و ولتاژ نهشت، بهینه شرایط برای انجام نهشت به دست آورده شود. انجام آزمایشات در شرایط مختلف نشان داد به سبب ایجاد یک جریان بازگشتی در هنگام نهشت امکان ساخت نانوسیم های یکنواخت به این روش وجود نداشته و برای حذف این جریان لازم است ولتاژ به صورت پالسی متناوب اعمال گردد. اثر زمان های خاموشی و غلظت های مختلف مس بر خواص ساختاری، مغناطیس و ترکیب آلیاژی نانوسیم هایfecu مورد بررسی قرار گرفت. در هر غلظت با افزایش زمان خاموشی درصد مس در نانوسیم ها افزایش می یابد. این افزایش درصد مس باعث کاهش مغناطش، وادارندگی و نسبت مربعی با افزایش زمان خاموشی در هر غلظت می گردد. نتایج xrd بیانگر آن است که آهن و مس در دو فاز کاملا جدا متبلور شده اند. اثر تابکاری بر روی همه نمونه های ساخته شده مورد مطالعه قرار گرفت و مشاهده شد انجام تابکاری مغناطش همه نمونه ها را کاهش می دهد. تاثیر تابکاری در وادارندگی نمونه ها به میزان مغناطش اشباع نمونه قبل از تابکاری بستگی دارد. اگر مغناطش از میزان مشخصی (در نمونه های ساخته شدهfecu این مقدار تقریبا برابر با emu/cm20035 /0 است) بیشتر باشد وادارندگی نمونه ها پس از تابکاری افزایش می یابد در غیر این صورت پس از تابکاری وادارندگی نمونه ها کاهش می یابد

مطالعه خواص مغناطیسی و بلوری نانوسیم ها در ساخت حافظه های مغناطیسی و نانوسیم-های چند لایه بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. تا کنون آرایه هایی از این نانوسیم ها ساخته شده-اند که از آن جمله می توان به نانوسیم های فرومغناطیس تک عنصری و یا نانوسیم های آلیاژی دوتایی fm/fm مانند cofe و cozn و آلیاژهای سه تایی مانند fecocu اشاره نمود. از آنجا که افزودن هر عنصر غیر مغناطیسی به عناصر مغناطیسی رفتاری منحصر به فرد نشان می دهد، در این تحقیق عنصر قلع (sn) به عنوان جزء غیرمغناطیسی انتخاب و به عنصر فرومغناطیس کبالت (co) اضافه شد تا خواص مغناطیسی و ساختار بلوری نانوسیمهای cosn بررسی شود. در مرحله ی ساخت ابتدا قالب آلومینا توسط روش آندایز دو مرحله ای آماده شد و سپس ساخت نانوسیم های coxsn1-x با استفاده از روش الکتروانباشت پالسی در قالب آلومینا با زمان های خاموشی و غلظت های متفاوت الکترولیت صورت گرفت. درصدهای آلیاژی توسط آنالیز sem و خواص مغناطیسی و بلوری نانوسیم ها به ترتیب توسط آنالیز های vsm و xrd بررسی شد. در نهایت با بهره گیری از میکروسکوپ های الکترونی و روبشی نظیر sem و afm ریخت شناسی قالب آلومینا ونانوسیم ها مورد مطالعه قرار گرفت. خواص بلوری و مغناطیسی پس از عملیات تابکاری مجدداً مورد بررسی قرار گرفت. از بررسی های مذکور این نتیجه حاصل شد که افزایش زمان خاموشی سبب کاهش درصد اتمی کبالت می گردد که در پی آن کاهش وادارندگی و مغناطش در واحد سطح و شکل گیری فاز های آلیاژی بلوری اتفاق می افتد. تابکاری نیز سبب تغییر خواص بلوری و مغناطیسی نانوسیم-ها می گردد و افزایش وادراندگی و به طور کلی بهبود خواص مغناطیسی را به همراه دارد.

حسگرهای رطوبت از جمله مهمترین و پرکاربردترین حسگرهای گازی می باشند. در این تحقیق با استفاده از آلومینیم با خلوص 98 درصد (به دلیل قیمت پایین و استقامت در برابر ولتاژها و غلظت های خیلی بالا از آلومینیم ناخالص استفاده شد)، خواص حسگری آلومینای حفره دار ساخته شده به وسیله ی آندایز نرم در ولتاژ 195 ولت و آندایز نرم شتابدار در ولتاژهای 175 و 155 ولت مورد بررسی قرارگرفت. بررسی خواص حسگری به روش طیف سنجی امپدانس در رطوبت های 30 تا 90 درصد و با گام های 10 درصد و در فرکانس های 110، 510، 1100 و 5500 هرتز انجام شد. در ولتاژ 195 ولت از غلظت های الکترولیت 1/0 تا 9/0 مولار اسید فسفریک با گام های 2/0، و در ولتاژهای 175 و 155 ولت از غلظت-های 1 تا 3 مولار اسید فسفریک با گام های 5/0 مولار استفاده شد به این ترتیب تاثیر تغییر غلظت الکترولیت و ولتاژ ساخت بر روی خواص حسگری مورد مطالعه قرار گرفت. بهترین حسگری مربوط به حسگرهای ساخته شده در ولتاژ 175 و بهینه ی غلظت ها برای ولتاژهای 155، 175 و 195 به ترتیب 5/1، 1 و 5/0 مولار بدست آمد. بوسیله ی بررسی 5 حسگر ساخته ساخته شده در ولتاژ 175 و غلظت الکترولیت 3 مولار اسید فسفریک بهینه ی زمان عریض سازی این حسگرها 24 دقیقه بدست آمد. بهینه ی ولتاژ ساخت برای سه حسگر ساخته شده در غلظت 9/0 مولار اسید فسفریک نیز 175 ولت بدست آمد. زمان های پاسخ تمامی حسگرها از مرتبه ی چند ثانیه و زمان های بازیافت آنها کمتر از یک ثانیه بود. بنابراین این حسگرها در زمره ی حسگرهای سریع می باشند.

با توجه به قابلیت کاربرد نانوسیم ها در محیط های ثبت مغناطیسی چگالی بالا و gmr و با توجه اینکه اضافه کردن یک ماده غیر مغناطیسی به ماده مغناطیسی می تواند روش خوبی در کاهش برهمکنش های مغناطواستاتیک باشد تصمیم به ساخت نانوسیم های fezn گرفتیم. ساخت نانوسیم ها در دو مرحله انجام شد. در مرحله اول قالب آلومینا توسط آندیزاسیون دو مرحله ای ساخته شد و سپس یون های fe و zn با روش الکترونهشت پالسی ac در نانوحفره ها نهشت شدند. اثر زمان خاموشی بین پالس ها، غلظت الکترولیت و تابکاری روی خواص مغناطیسی، ترکیب شیمیایی و ساختار بلوری نانوسیم ها بررسی شد. اندازه گیری خواص مغناطیسی نشان داد در غلظت مشخصی از zn با افزایش زمان خاموشی مغناطش کاهش می یابد و با افزایش غلظت zn این کاهش شدیدتر می شود برای مثال در غلظت 08/0 مولار zn مغناطش از زمان خاموشی0 تا ms100 حدود 25 برابر کاهش می یابد. نتایج مغناطیسی همچنین نشان می دهد در سه غلظت 02/0، 035/0، و 05/0 مولار zn با افزایش زمان خاموشی وادارندگی کاهش می یابد. نتایج eds نشان داد افزایش زمان خاموشی باعث افزایش درصد اتمی zn در نانوسیم ها می- شود. تابکاری باعث کاهش خواص مغناطیسی از جمله وادارندگی، مغناطش و نسبت مربعی شد. نتایج کلی نشان داد یک حد آستانه ای برای اثر حضور zn در وادارندگی قبل و بعد از تابکاری وجود دارد مثلآ قبل از تابکاری در غلظت 05/0مولار روی، و بعد از تابکاری در غلظت 08/0مولار روی، کاهش شدیدی در وادارندگی با افزایش زمان خاموشی وجود دارد. نتایج xrd بیانگر ساختار bcc fe در زمان خاموشی ms0 بود که با افزایش زمان خاموشی ناپدید و ساختار hcp zn نمایان شد.

اهمیت روزافزون نانوساختارهای مغناطیسی و کاربرد های متنوع آنها، مطالعه دقیق رفتار مغناطیسی آنها را مورد توجه محققین قرار داده است. یکی از شیوه های مطالعه دقیق و جزئی رفتار مغناطیسی مواد که اخیراً مورد توجه بیشتری قرار گرفته است، روش منحنی-های بازگشتی مرتبه اول (forc) است. در این تحقیق با استفاده از روش forc رفتار مغناطیسی نانوسیم های cozn بر اثر تغییر درصدی zn و تغییر قطر نانوسیم های مورد مطالعه قرارگرفته است و چگونگی تغییر توزیع برهمکنش ها بین نانوسیم ها و وادارندگی آنها بررسی شده است. علاوه بر این اثر تابکاری بر رفتار مغناطیسی نانوسیم های cozn نیز مطالعه شده است. نتایج edx نشان می دهد که درصد اتمی zn در نانوسیم ها علاوه بر غلظت سولفات روی در الکترولیت، با قطر نانوسیم ها متناسب است و نهشت یون های zn در حفره های با قطر بزرگتر افزایش می یابد. نتایج آنالیز forc نشان می دهد که با افزایش درصد zn در نانوسیم ها برهمکنش های مغناطواستاتیکی بین نانوسیم ها کاهش می یابد و توزیع وادارندگی نانوسیم ها به سمت مقادیر کمتر جابجا می شود. افزایش قطر معمولاً باعث کاهش وادارندگی نانوسیم ها گردید. فرایند تابکاری بهبود قابل ملاحظه در رفتار مغناطیسی ایجاد می کند که ناشی از کاهش برهمکنش بین نانوسیم ها می باشد. همچنین مشاهده گردید که برای غلظت بزرگتر از 06/0 مولار سولفات روی، نانوسیم ها بعد از تابکاری دو فاز مغناطیسی سخت و نرم را بطور همزمان نشان می دهند. تاثیر افزایش قطر نانوسیم ها بر فرایند تفکیک فازها بعد از تابکاری و تغییر مغناطش آنها با استفاده از آنالیز forc مورد مطالعه قرار گرفت.

کاربرد فوق العاده نانوسیم های آلیاژی مغناطیسی در حافظه های مغناطیسی و حسگرهای مغناطیسی gmr باعث اهمیت ویژه این نانوسیم ها شده است. با وجود اینکه نانوسیمهای کبالت در دستگاه های ثبت مغناطیسی عمودی مورد توجه هستند. اما برهم کنش مغناطیسی زیاد کبالت مانع از استفاده بهینه نانوسیم-های کبالت در این دستگاه ها می شود. در این تحقیق بر آن شدیم تا با افزودن یک ماده غیرمغناطیسی مانند zn شرایط مغناطیسی، وادارندگی و برهمکنش مغناطیسی آرایه نانوسیم ها را بررسی کنیم. در این تحقیق ساخت نانوسیم های cozn به روش الکتروانباشت پالسی در قالب آلومینای حفره دار که با روش آندایز نرم تهیه شده بود، انجام گردید. تغییر تدریجی درصد zn در ترکیب آلیاژی و همچنین فرآیند تابکاری عوامل موثر مورد مطالعه در این تحقیق بر روی نانوسیم های آلیاژی cozn بود. پس از ساخت نانوسیم ها، آنالیزهای eds ، xrd،sem و vsm بر روی نمونه ها انجام شد که مهمترین آنها آنالیز forc بود که با دستگاه vsm انجام شد. از دیاگرام های forc نتایج قابل توجهی راجع به چگونگی توزیع برهمکنش و وادارندگی در نانوسیم ها بدست آمد. تغییر رفتار حوزه های مغناطیسی از تک حوزه ای برهمکنش دار به تک حوزه ای بدون برهمکنش، رفتار مغناطیسی چند حوزه ای و پیدایش فاز ابرپارامغناطیس با افزایش تدریجی zn مشاهده شد. انجام فرآیند تابکاری در این کار گرچه تاثیر زیادی بر برهمکنش های مغناطواستاتیک نداشت ولی باعث انتقال توزیع وادارندگی نانوسیم ها به سمت وادارندگی های بالاتری شد. نتایج ساختار شناسی توسط اشعه xنشان داد که با افزایش مقدار zn در نانوسیم، ساختار بلوری به سرعت به سمت کاهش تبلور و در نهایت آمورف شدن پیش می رود. ولی برای نانوسیم های غنی از روی بار دیگر ساختار بلوری نمونه ها با شبکه بلوری zn ظاهر می شود. تغییرات حوزه های بدون برهمکنش و برهمکنش دار و درصد سنجی آنها در هر نمونه و همچنین در جایی که نانوسیم های مغناطیسی دو فازی می شد مورد مطالعه قرار گرفت و جمعیت فاز نرم (میدان وادارندگی پایین) و فاز سخت (میدان وادارندگی بالا) به لحاظ آماری محاسبه شد و در نهایت رفتار مغناطیسی نانوسیم ها بر اساس آن مورد تحلیل قرار گرفت.

حسگرهای گازی و رطوبتی کاربردهای گسترده و با اهمیتی در صنایع مختلف دارند. بهینه کردن این حسگرها بر اساس ساختارهای نانو مورد توجه ویژه قرار گرفته و از آن انتظار می رود، بتواند پارامترهایی حسگری را به طور قابل ملاحظه ای بهبود بخشد. در این تحقیق ابتدا قالب آلومینای حفره دار به روش آندیزاسیون سخت در ولتاژ v 130 ساخته می شود سپس قطر حفره ها به روش سونش شیمیایی افزوده می شود. برای این منظور نمونه ها به ترتیب 10، 20، 30و40 دقیقه در محلول اسید فسفوریکm 3/0 قرار داده می شوند تا نمونه هایی یکسان با قطر دهانه حفره ای متفاوت به دست آیند. یک دسته از نمونه ها به عنوان شاهد نگه داشته شد و روی دسته دیگر یک لایه مس به ضخامت nm 100 نشانده شد و به منظور اکسید شدن مس، نمونه ها به مدت 4 ساعت در کوره ای با دمای ? 400 قرار گرفتند. برای ایجاد الکترود روی نمونه ها به کمک نقره عمل متالیزاسیون انجام داده و سپس اتصال سازی شدند. در این تحقیق به بررسی اثر لایه مس و قطر دهانه حفره ها بر روی پارامترهای حسگری حسگرهای آلومینای حفره دار در سه مقوله حسگری رطوبت در دمای محیط و در دمای بالا و حسگری گاز منواکسید کربن پرداخته می شود. با استفاده از طیف سنجی امپدانس پاسخ های الکتریکی حسگر مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج بررسی ها نشان داد که لایه مس باعث کاهش زمان های پاسخ و بازیافت و افزایش حساسیت و حسگری خازنی نمونه ها می شود. نتایج حسگری رطوبت در دمای بالا نشان داد که افزایش دما از ?25 تا ?200 باعث افزایش میانگین زمان های پاسخ و بازیافت مِی شود اما آستانه حسگری نمونه ها را کاهش می دهد به طوری که می توانند رطوبت های خیلی پایین را حس کنند. در پایان از نمونه ها آزمایش حسگری برای گاز منواکسید کربن با استفاده از روش ولت متری، به عمل آمد و نتایج بررسی ها نشان داد که نانو حسگرهای ساخته شده توانایی تشخیص این گاز را تا غلظت ppm300 دارند. همچنین بهترین دمای کاری برای حسگری این نانوحسگرها ?190 تشخیص داده شد. باکنترل شرایط آندیزاسیون وبهبود کیفیت لایه های ایجادشده برروی نمونه ها و تغییر ضخامت لایه مس می توان حسگرهای گاز ورطوبتی ساخت که قادربه حسگری دردامنه های مختلف رطوبت بوده وزمان های پاسخ و بازیافت کمی داشته باشند.

چکیده: آنچه امروز بشر را به سوی ساخت و بررسی های نانوسیم های مغناطیسی سوق داده است ، اهمیت روز افزون این نانوساختارها و کاربردهای متنوع آنها در ساخت حافظه ها مغناطیسی و حسگرها می باشد. در این میان نانوسیم های کبالت به دلیل ناهمسانگردی شکلی و ناهمسانگردی مغناطوبلوری بالایی که دارند بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند. لذا در این پژوهش ساخت نانوسیم های مغناطیسی کبالت را در قالب آلومینای حفره دار و به روش الکترونهشت پالس متناوب با سه متغیر اسیدیته الکترولیت ، قطر نانوسیم ها و سرعت الکتروانباشت اتم های کبالت پیش گرفتیم. در این پژوهش به منظور مطالعه خواص میکروساختاری نانوسیم های ساخته شده ، از آنالیز پراش پرتو ایکس و برای بررسی خواص مغناطیسی از حلقه های پسماند ومنحنی های بازگشتی مرتبه اول استفاده شد. نتایج xrd تغییر جهت ناهمسانگردی مغناطوبلوری را از راستای عمود بر ناهمسانگردی شکلی در اسیدیته 3 به راستای موازی با آن در اسیدیته 25/5 و نهایتا افزایش وادارندگی با تغییر اسیدیته را نشان می دهند. در ادامه کاهش مقدار وادارندگی با افزایش جریان الکتروانباشت از تمام آنالیزهای بدست آمده نتیجه شد. همچنین تاثیر افزایش قطر در نانوسیم ها با عریض سازی نمونه ها تا 30 ، 40 و 50 دقیقه مورد مطالعه قرار گرفت . وادارندگی با افزایش قطر نیز روند کاهشی را از خود نشان داد که در نمونه های ساخته شده در اسیدیته 25/5 نحوه این تغییرات متفاوت بود. در این راستا با تغییر نگرش به دیاگرام های forc و مقایسه این دیاگرام ها با نتایج آنالیز xrd ، رابطه ای میان مکان قله در دیاگرام ها و جهت رشد صفحات بلوری مشخص شد. این مقایسه نشان داد که چون در جریان های الکتروانباشت میانی و زمان عریض سازی 30 دقیقه جهت رشد بلوری غالب تغییرمی کند، کاهش وادارندگی در این شرایط خود را بیشتر نشان می دهد.

چکیده این تحقیق برای اولین بار با استفاده از آنالیز مغناطیسیforc به بررسی برهم کنش های مغناطواستاتیکی و توزیع وادارندگی نانوسیم های آلیاژی نیکل-آهن تهیه شده به روش الکتروانباشت شیمیایی در قالب آلومینای آندی پرداخته شده است. اثر تغییر طول و قطر این نانوسیم ها بر روی خواص مغناطیسی از جمله وادارندگی و نسبت مربعی مورد مطالعه قرار گرفت. برای مطالعه اثر قطر قالب هایی با قطرهای 45، 55 و 75 نانومتر آماده شد و برای مطالعه اثر طول، نانوسیم هایی با طول های نسبتاً بلند در قالب هایی با قطر متفاوت تهیه شد. با افزایش طول توزیع برهم کنش مغناطواستاتیکی افزایش یافت یا به عبارتی پهنای دیاگرام forc در امتداد محور hu افزایش یافت که همین عامل موجب کاهش وادارندگی و نسبت مربعی در آرایه ها می باشد و همچنین با افزایش طول نانوسیم ها تغییر رفتار تک حوزه ای(sd) به سمت رفتار شبه تک حوزه ای(psd) و رفتار چند حوزه-ای(md) دیده شد. در نمونه هایی با طول های تقریباً یکسان مشاهده شد که با افزایش قطر نانوسیم ها، پهنای دیاگرام های forc که نشان دهنده ی توزیع برهم کنش های مغناطواستاتیک است افزایش می یابد و تغییر رفتار مغناطیسی از رفتار تک حوزه ای(sd) به سمت رفتار شبه تک حوزه-ای(psd) و رفتار چند حوزه ای(md) دیده شد. ترکیب آلیاژی نانوسیم ها نیز توسط آنالیز eds تأیید شد.

نانوسیمهای مغناطیسی با توجه به کاربرد آنها در زمینه ی ساخت حافظه های مغناطیسی عمودی چگالی بالا و خواص مقاومت مغناطیسی بزرگ (gmr) آنها مورد توجه بسیاری از دانشمندان و پژوهشگران قرار گرفته است. تاکنون نانوسیم های مغناطیسی مختلفی شامل نانوسیم های تک عنصری و آلیاژی مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به اثرات مطلوب افزودن عناصر غیرمغناطیسی بر خواص مغناطیسی نانوسیم ها، ساخت نانوسیم های آلیاژی nizn و بررسی خواص مغناطیسی و ساختاری آنها مورد توجه قرار گرفت. ساخت نانوسیمها به روش الکتروانباشت پالس متناوب درون قالب آلومینای حفره دار صورت گرفت. قالب آلومینای حفره دار توسط روش آندایز دو مرحله ای در اسید اکسالیک 0.3مولار و ولتاژ 40 ولت ساخته شد. در ساخت نانوسیم ها از سه الکترولیت با غلظت ثابت 0.6 مولار نیکل و غلظت های روی 0.01، 0.0075 و 0.005 مولار استفاده شد و تاثیر تغییر غلظت روی و افزایش زمان خاموشی بین پالسها بر خواص مغناطیسی نانوسیم ها مورد بررسی قرار گرفت. همچنین اثر تابکاری بر خواص مغناطیسی و ساختاری نانوسیم ها مورد توجه قرار گرفت. درصد آلیاژی نانوسیمها توسط آنالیز eds و خواص مغناطیسی و ساختاری آنها به ترتیب توسط آنالیزهای vsm و xrd بررسی شد. افزایش زمان خاموشی باعث کاهش مغناطش اشباع و وادارندگی شده است. همچنین تابکاری نانوسیمها در دماهای مختلف مغناطش اشباع را افزایش و وادارندگی را کاهش داد. بررسی طیف پراش پرتو x نشان داد که نانوسیمها دارای ساختار fcc مربوط به عنصر نیکل هستند. پهنای قله های x-ray بزرگتر از پهنای قله های مربوط به نانوسیم های نیکل خالص بود. علاوه براین با افزایش زمان خاموشی و غلظت روی قله ها به سمت زوایای کمتر رفته اند که این دو پدیده حضور عنصر روی را در ساختار نیکل تایید می کنند. طیف xrd نمونه ی تابکاری شده نشان داد که تابکاری باعث خروج اتم های روی از ساختار نیکل شده و در نتیجه قله به سمت زوایای مربوط به نیکل خالص رفته است. در انتها به بررسی علت کاهش وادارندگی نانوسیم ها بعد از فرایند تابکاری با استفاده از آنالیز forc پرداختیم. نتایج آنالیز forc نشان داد که تابکاری باعث چندحوزه ای شدن نانوسیمها و افزایش برهم کنش شده است در نتیجه در اثر افزایش تعداد حوزه ها وادرندگی کاهش یافته است.

در سال های اخیر نانوسیم های مغناطیسی چندلایه به ویژه چندلایه های مغناطیسی/غیرمغناطیسی، بواسطه هندسه ی منحصر به فرد و تغییرات بزرگ مقاومت که در حضور میدان از خود نشان می دهند، اهمیت نانومغناطیس را به طور قابل ملاحظه افزایش داده اند. در راستای تحقیق و بررسی این نانوساختارها، نانوسیم های چندلایه fe/cu، با بهینه سازی شرایط الکتروانباشت پالسی و در قالب اکسید آندی ساخته شدند. در این پژوهش ساختار و ریخت شناسی، درصد ترکیبات شیمیایی و خواص مغناطیسی توسط آنالیزهای xrd، tem و eds و vsm انجام پذیرفت. به منظور تعیین شرایط بهینه الکتروانباشت و دست یابی به نانوسیم های چندلایه fe/cu با خلوص بالا از لایه های مغناطیسی و غیرمغناطیسی، تأثیر پارامترهای نهشت از جمله زمان خاموشی بین پالس های اعمالی و ولتاژ اکسایش– کاهش بر روی خواص مغناطیسی و ساختار بلوری و ترکیب شیمیایی نانوسیم های آلیاژی fecu مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس در تک حمامی از سولفات مس با غلظت 005/0 مولار و سولفات آهن با غلظت 4/0 مولار،با تغییر تناوبی ولتاژ اکسایش- کاهش پالس متناوب، 10-14 ولت با زمان خاموشی ms10 برای نهشت لایه fe و ولتاژ اکسایش- کاهش پالس متناوب، 10-12 ولت با زمان خاموشی ms200 برای نهشت لایه cu، نانوسیم های چندلایه fe/cu ساخته شدند. مشاهده شد که طی گذار از نانوسیم های چندلایه میله مانند (با ضخامت لایه مغناطیسی حدود 75 نانومتر) به نانوسیم های چندلایه دیسک مانند (با ضخامت لایه مغناطیسی حدود 5/7 نانومتر)، محور آسان مغناطوبلوری از راستای موازی با محور نانوسیم ها به راستای عمود بر محور نانوسیم ها می چرخد.

با توجه به آن ساختار آلومینا حفره دار آندیز شده به عنوان یک بلور نوری دو بعدی شناخته شده است. و به لحاظ سهولت ساخت و پایداری حرارتی، ویژگی های منحصر به فردی دارد. شناخت ساختار آن از اهمیت خاصی برخوردار شده است. بررسی شکل تغییرات ضریب دی الکتریک آلومینا حفره دار، نقش بسزایی در تعیین ساختار نواری آن دارد، لذا ما با استفاده از محاسبات ساختاری نواری به روش مرتبه n، تغییرات نمار شکست آلومینا حول حفره های آن در بلور دو بعدی ساخته شده به روش آندیزاسیون را مورد مطالعه قرار دادیم و با ارایه مدل های متفاوت برای تغییرات نمار شکست آلومینا در ناحیه خارجی و انجام محاسبات گاف نواری و مقایسه با نتایج تجربی به توزیع بهینه نمار شکست دست یافتیم. در این محاسبات که برای دو مد tm و te انجام گرفته با استفاده از نتایج تجربی اندازه گیری گاف نواری، در دو مرحله تغییرات نمار شکست آلومینا مورد مطالعه قرار گرفت. در مدل اول فرض شد که نمار شکست از سطح حفره (r= 0/18 a) تا انتهای لایه اکسید خارجی (r=0/4a) به صورت صعودی از 54/1 به 67/1 افزایش پیدا می کند. در مدل دوم با توجه به گزارش نفوذ آنیون های po4)3) در لایه اکسید خارجی، فرض شد ابتدا نمار شکست در سطح حفره تا عمق نفوذ معینی کاهش می یابد و سپس با روند صعودی در انتهای لایه اکسید به مقدار 67/1 افزایش می یابد. با استفاده از تابع توزیع گاوسی برای آنیون ها، با تعیین عمق نفوذ آن ها، بهترین تطابق با نتایج تجربی (34) به دست آمد. در نهایت با استفاده از توزیع نمار شکست به دست آمده، ساختار نواری بلور آلومینا برای شعاع های حفره r=0/29a,r=0/18a و r=0/4a در خطوط تقارن اصلی انجام گرفت.

در دهه اخیر تحقیقات زیادی در زمینه ساخت نانو سیم های مغناطیسی به روش های مختلف و کاربرد آن ها برای ساخت حافظه های مغناطیسی صورت گرفته و همچنین بررسی تاثیر شرایط ساخت و پارامترهای هندسی نانوسیم ها بر خواص مغناطیسی آن ها مورد توجه بوده است. یکی از روش های ساخت نانو سیم های مغناطیسی استفاده از قالب های حفره دار آلومینا و پر نمودن آن ها به روش الکتروشیمی می باشد. در متن حاضر نتایج فعالیت های انجام شده در ارتباط با ساخت نانو حفره ها درون فیلم اکسید آلومینیوم و پر نمودن آن ها برای ساخت نانوسیم های کبالت و بررسی خواص مغناطیسی آن ها آورده شده است. به عنوان فعالیت اول به ساخت نانو حفره ها به روش آندیز تک مرحله ای در محلول اسید اکسالیک 3/0 و 5/0 مولار و بازمان ها‍ی مختلف پرداخته شد و سپس با گرفتن عکس های sem از اثرهای بجامانده از حفره های روی بستر آلومینیوم اقدام به بررسی ویژگی های حفره های از قبیل قطر، فاصله بین حفره ای، ابعاد حوزه ها و میزان نظم ساختار حفره ای شد. همچنین با آنالیز کمی و کیفی fft عکس های سطح تاثیر غلظت اسید و زمان آندیز بر میزان نظم ساختار و یافتن شرایط بهینه برای نظم مورد بررسی قرار گرفت. اما بخش دوم فعالیت های انجام شده. توجه به ساخت نانوسیم های کبالت درون قالب اکسید آلومینای آندی به روش الکتروانباشت معطوف گردید. در این فعالیت به عنوان کار اصلی، نمونه های نانوسیم کبالت با طول و قطرهای متفاوت ساخته شد و سپس با رسم منحنی پسماند در میدان عمود بر سطح فیلم توسط سیستم agfm به بررسی تاثیر تغییر طول و قطر نانوسیم ها بر روی وادارندگی مغناطیسی و نسبت مربعی بودن منحنی پسماند آن ها پرداخته شد. و نیز اثر تابکاری بر روی وادارندگی نانو سیم ها مورد بررسی قرار گرفت. سر انجام برای بدست آوردن درک بهتری از نتایج بدست آمده، از الگوی پراش اشعه ایکس نانو سیم ها استفاده شد.

در این تحقیق، نانوسیم های مغناطیسی نیکل به روش الکترونهشت پالس ac درون قالب آلومینای آندی ساخته شده به روش آندایز دو مرحله ای رشد داده شدند. لایه سدی کف حفره ها در یک آندایز غیر تعادلی بر اساس یک تابع نمایی تا ولتاژهای 16، 14، 12، 10 و 8 ولت نازک-سازی شد. اثر جریان های 10 و 20 میلی آمپر در ولتاژهای نازک سازی و زمان های خاموشی متفاوت بر درصد راندمان الکترونهشت، درصد پر شدگی حفره ها وکیفیت نانوسیم های نیکل توسط آنالیزهای vsm و xrd مورد مطالعه قرار گرفت. تحت جریان 20 میلی آمپر، با افزایش ولتاژ نازک سازی به علت افزایش توانایی لایه سدی در حفظ یکسو کنندگی جریان در ضخامت-های بالاتر و نیز با افزایش زمان خاموشی با فراهم نمودن زمان کافی برای تثبیت یون های نهشت شده و خروج گرمای تولید شده در حین انباشت راندمان الکترونهشت بهبود می یابد. راندمان الکترونهشت، کیفیت نانوسیم ها و پرشدگی حفره ها تحت جریان 10 میلی آمپر نسبت به جریان 20 میلی آمپر افزایش یافت. بالاترین راندمان الکترونهشت تحت جریان های 20 و 10 میلی آمپر به ترتیب 80% و 88% محاسبه گردید. بهینه شرایط جهت بهبود راندمان الکترونهشت تحت جریان 20 میلی آمپر ولتاژهای نازک سازی 16-12 ولت و زمان های خاموشی 2/19-6/9 میلی ثانیه به دست آمد، در حالی که تحت جریان 10 میلی آمپر، به ترتیب 16-14 ولت و 6/9-8/4 میلی-ثانیه مشخص شد. طبق نتایج حاصل از xrd افزایش راندمان الکترونهشت، تاثیری در میزان بلورینگی نانوسیم های نیکل ندارد. بررسی نوع قطبش اکسید/ احیا نسبت به احیا/ اکسید نشان داد که نوع قطبش نیز تاثیری در راندمان الکترونهشت و کیفیت نانوسیم های نیکل و پر شدگی حفره ها ندارد.

نانوسیم های کبالت به لحاظ ناهمسانگردی مغناطوبلوری تک محوری، به شدت مورد علاقه محققان جهت ساخت حافظه های مغناطیسی عمودی می باشند. بررسیهای نظری نشان داده است که ساخت نانوسیم های تک بلور کبالت با جهت گیری مناسب، امکان دسترسی به وادارندگی های بالا را فراهم می سازد. برای ساخت نانوسیم های کبالت در تحقیق حاضر، از روش الکتروانباشت پالس در داخل قالب های آلومینا تهیه شده از روش آندایز دومرحله ای در اسید اکسالیک و اسید سولفوریک تحت شرایط بهینه برای جهت گیری بلوری مناسب، استفاده شده است. بعد از الکتروانباشت نانوسیم ها، آنالیزهایxrd، حلقه پسماند و forc از نانوسیم هاصورت می پذیرفتند که در ادامه به منظور بررسی خواص بلوری و مغناطیسی در طول آن ها، فرآیند خورده شدن نانوسیم ها در اسید فسفریک انجام می شد و زمانی که 30%،60% و90% از مغناطش اولیه کاسته می شد، آنالیزهای ذکر شده مجددا انجام می گرفتند. آنالیز xrd تغییر ساختار بلوری از حالت چند بلور در مرحله اولیه به ساختاری تک بلور در طول نانوسیم ها را آشکار کرد. از سویی دیگر، نتایج حلقه های پسماند، وادارندگی 4/9koeدر دمای اتاق و داشتن نسبت مربعی 100% را برای حالت بهینه از تبلور در طول نانوسیم ها نشان داد که این نتیجه، حاکی از بهبود وادارندگی تا حدود 50% نسبت به بیشینه وادارندگی موجود از گزارش های قبلی روی نانوسیم های کبالت می باشد. . از طرفی، آنالیز forc وجود ساختار تک حوزه مغناطیسی در آن حالت بهینه را تایید کرد ضمن آن که الگوهای saed تهیه شده نیز، وجود ساختار تک بلور در حالت بهینه را نشان دادند .

نانوسیم‏ها ساختاری ‏یک بعدی هستند که به علت نسبت سطح به حجم بالا در سال‏های اخیر مورد توجه قرار گرفته‏ اند. در این میان، نانوسیم‏ های مغناطیسی با توجه به کاربردهای مختلفی که در صنایع الکترونیک، حافظه‏های مغناطیسی، بیوتکنولوژی، پزشکی و داروسازی دارند، از اهمیت ویژه‏ای برخوردار هستند. بر این‏ اساس در این پروژه نانوسیم‏های مغناطیسی آهن در قالب آلومینای آندی توسط روش الکترونهشت پالسی ساخته شده‏ اند. نکته‏ ی برجسته‏ ی این کار پژوهشی استفاده از کمیت جدید و گزارش نشده‏ ای به نام "دمای لایه‏ ی سدی" است که اثر این کمیت بر خواص مغناطیسی و راندمان الکترونهشت نانوسیم‏ های آهن مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین اثر زیرلایه‏ ی مس، اسیدیته و جریان زیرلایه در دماهای متفاوت لایه‏ ی سدی تحقیق شده است. بررسی تحلیلی نتایج اندازه‏ گیری‏ها توسط دستگاه مغناطومتر نمونه‏ی مرتعش (vsm) حاکی از افزایش بیش از 20 برابری راندمان الکترونهشت توسط افزایش اسیدیته می‏باشد. بیشینه‏ ی راندمان به دست آمده برای نانوسیم‏های آهن بدون زیرلایه‏ ی مس در دمای لایه‏ ی سدی 24 درجه سانتیگراد، در اسیدیته‏ی 4 بیش از 60درصد به دست آمد، درحالیکه کمینه این مقدار کمتر از 3 درصد در اسیدیته‏ ی 2/6 حاصل شد. همچنین در اسیدیته‏ی 2/6 زیرلایه‏ ی مس باعث افزایش قابل ملاحظه‏ی راندمان الکترونهشت شد، به طوریکه در دمای لایه‏ ی سدی 8 درجه سانتیگراد راندمان از حدود 13 به 36 درصد ارتقاء پیدا کرد. با توجه به فعال بودن مس از رویکرد الکتروشیمیایی، با افزایش دمای لایه‏ ی سدی، افت راندمان الکترونهشت مشهود بود. بررسی‏های انجام شده برای جریان الکترونهشت زیرلایه، نشان دهنده‏ ی تاثیر مثبت افزایش این جریان بر راندمان و خواص الکتریکی لایه‏ ی سدی آلومینا می‏باشد. همچنین در این کار، راندمان نهشت نانوسیم‏های آهن توسط کمیت جدید دمای لایه‏ ی سدی بهینه سازی شد که در حالت بهینه، دمای لایه‏ی سدی 24 درجه سانتیگراد و دمای الکترولیت 30درجه سانتیگراداست. همچنین آنالیزهای مغناطیسی انجام شده، میدان وادارندگی نمونه‏های ساخته شده را در بازه‏ی‏ نسبتا گسترده‏ی oe1100 و oe1800 بیان می‏کند که نشان ‏دهنده ‏ی ساختار‏های متفاوت بلوری به دست آمده است. همچنین تحلیل طیف پراش پرتو x بیانگر این مطلب می‏باشد که نانوسیم‏ های ساخته شده در راندمان‏های بیشینه و حتی کمینه هم از بلورینگی بالایی برخوردار می‏باشند.

در میان نانوسیم‏های مغناطیسی که تاکنون ساخته شده، نانوسیم‏های کبالت به علت ناهمسانگردی مغناطو بلوری تک محور زیاد به هنگام رشد در ساختار hcp که عامل اصلی تغییر در میکروساختار این نانوسیم‏ها می باشد، مورد توجه بسیاری از محققین واقع شده است. با توجه به اینکه رفتار لایه‏ی سدی نقش کلیدی در فرآیند الکترونهشت دارد، در این پروژه برای اولین بار با تغییر دمای لایه‏ی سدی فرآیند الکترونهشت تحت تأثیر قرار گرفت. اگر لایه‏ی سدی در یک دمای یکنواخت قرار گیرد می‏تواند فرآیند الکترونهشت را کنترل کند و همچنین واکنش‏های شیمیایی را که روی سطح لایه‏ی سدی اتفاق می‏افتد را تحت تأثیر قرار دهد و بدین ترتیب خواص مغناطیسی و ساختار بلوری نانوسیم‏ها را دچار تغییر کند. نانوسیم‏های کبالت درون قالب آلومینای حفره‏دار با قطر 30 نانومتر و فاصله‏ی بین حفره‏ای 100 نانومتر توسط فرآیند الکترونهشت پالسی در سه اسیدیته 5/2، 4 و 5 ساخته شدند. اندازه‏گیری حلقه پسماند مغناطیسی در حالت میدان موازی با محور نانوسیم ثابت کرد که افزایش دمای لایه‏ی سدی منجر به افزایش وادارندگی در هر سه اسیدیته می‏شود و برای نمونه های ساخته شده با اسیدیته 4 در دمای لایه‏ی سدی °c48 مقدار وادارندگی 2595 اورستد به دست آمد که تاکنون هیچ گروهی گزارش نشده است و برای اسیدیته 5 وادارندگی در یک بازه‏ی گسترده از 1071 اورستد تا 2725 اورستد دچار تغییر شد. بررسی الگوهای xrd نشان داد که همه‏ی نمونه‏های ساخته شده در فاز hcp هستند و افزایش وادارندگی و نسبت مربعی را می‏توان به دو کمیت بلورینگی و ناهمسانگردی مغناطوبلوری نسبت داد. افرایش دمای لایه‏ی سدی باعث افزایش بلورینگی و همچنین تقویت ناهمسانگردی بلوری با قرار گرفتن محور c در امتداد محور نانوسیم‏ها گردید که در نتیجه افزایش وادارندگی و بهینه شدن خواص مغناطیسی را در پی داشت.

نانوسیم های آلیاژی nicu به روش الکترونهشت پالسی نامتقارن بر روی زیرلایه ی zn در قالب آلومینای آندی تهیه شده به روش آندیزاسیون سخت ساخته شد. با استفاده از الکترولیت های با غلظت مختلف cu2+و همچنین تغییر ولتاژ کاهش الکتروشیمیایی نانوسیم های x-1 nixcu با 5/0 -25/0 x = و قطر حدود 50 نانومتر به دست آمد. نتایج اندازه گیری اشعه ی x نشان داد که در نمونه های مورد بررسی دو فاز بلوری مرکز وجهی نیکل و فاز بلوری مرکز وجهی مس به طور همزمان حضور دارند و ساختار نانوسیم های nicu به صورت بین فلزی می باشد. اندازه گیری مغناطیسی نانوسیم ها نشان می دهد که با افزایش غلظت یون های مس در الکترولیت و در نتیجه افزایش درصد اتمی مس در نانوسیم، پارامترهای مغناطیسی نانو سیم ها از جمله مغناطش و نیروی وادارندگی کاهش می یابد. همچنین دیده شد که افزایش ولتاژ کاهش در حین الکترونهشت باعث افزایش درصد اتمی مس در نانوسیم ها می گردد که باعث افت خواص مغناطیسی نانوسیم ها می گردد. ساخت نانو سیم های nicu با درصد مس 50 تا 75 منجر به نیروی وادارندگی 493 تا 308 ارستد گردید. ساختار بین فلزی نانوسیم ها نشان می دهد که امکان ساخت نانوسیم های چندلایه ای ni/cu و یا ni/nicu با استفاده از این روش با کنترل درصد cu در نانوسیم های nicu میسر است.

پژوهش های اخیر در زمینه ی میکروساختار، خواص مغناطیسی و اثر gmr فوق العاده ی نانو سیم های cocu، اغلب به بررسی ساختار های چند لایه ای و یا آلیاژی آن پرداخته است که منجر به گزارش ظهور خصوصیات مغناطیسی ویژه ای شده است. پژوهش حاضر مشخصا به بررسی اثر مس بعنوان ناخالصی افزوده شده به نانو سیم های کبالت می پردازد. در راستای اینکه پارامترهای ساخت تعیین کننده ی خواص میکروساختار نانوسیم های مغناطیسی اند و مهمترین ویژگی مورد مطالعه در این پژوهش بوده اند نانوسیم های cocu با تغییر دادن دو پارامتر مدت زمان خاموشی و قطر حفره، به روش الکترونهشت پالس متناوب در یک قالب اکسید آلومینیوم آندی(aao) ساخته شدند و نتایج نشان داد که با وجود غلظت بسیار ناچیز مس بکار برده شده (001/0 مولار در مقابل غلظت 3/0 مولار کبالت) شاهد تغییرات قابل توجهی در مغناطش اشباع و میدان وادارندگی نانو سیم ها می باشیم بصورتیکه اثر افزودنی مس به افزایش سه برابری وادارندگی از حدود 500 اورستد برای نانوسیم های کبالت خالص به 1500 اورستد در نانوسیم های cocu انجامیده است. بعلاوه تغییرات وادارندگی بر حسب زمان عریض سازی در نانوسیم های کبالت مطابق با مدل چرخش همدوس بود. همچنین دریافتیم که با بیشینه ساختن پارامتر های مورد نظر تغییری در ساختار بلوری نانوسیم های کبالت در جهت ایجاد فازی جدید مشاهده نشد و تغییرات تنها در راستای میزان درجه ی بلورینگی نانوسیم ها بود. در حالیکه با افزودن درصد ناچیز مس شاهد فاز بلوری جدیدی در جهت افزایش ناهمسانگردی موثر در امتداد محور سیم و در نتیجه چرخش محورآسان در همان جهت بودیم. بر طبق آنالیز هایxrd و vsm با افزایش زمان خاموشی بهینه ی وادارندگی مربوط به زمان خاموشی 20 میلی ثانیه می باشد.

چکیده: در این پروژه نانوسیم¬های مغناطیسی ni در قالب حفره¬دار آلومینا رشد داده شد. ابتدا نانوحفره¬های منظم با آرایش شش گوشی با قطرnm 30و فاصله بین حفره¬ای nm 100، با روش آندایز دو مرحله¬ای ساخته شدند. از آنجا که کیفیت و چگونگی رشد نانوسیم¬ها تحت تأثیر لایه سدی آلومینا قرار می¬گیرد، به منظور بهینه سازی شرایط الکترونهشت دماهای مختلف (8، 16، 24 و 32 درجه سانتیگراد) برای لایه سدی واثر آن بر خواص مغناطیسی و میکروساختار نانوسیم¬ها مورد بررسی قرارگرفت. همچنین اثر زیرلایه مس و جریان¬های الکترونهشت متفاوت (5، 10، 15 و 20 میلی¬آمپر) بر بهره الکترونهشت و میکروساختار و خواص مغناطیسی نانوسیم¬های ساخته شده بررسی شد. مطالعات نشان داد که نهشت نانوسیم¬های نیکل به دمای لایه سدی و جریان الکترونهشت وابسته است و زیرلایه خواص مغناطیسی و ساختاری نانوسیم¬ها را به شدت تغییر می¬دهد. بهینه شرایط الکترونهشت مربوط به نمونه¬های ساخته شده با استفاده از زیرلایه مس با دمای 24 درجه سانتیگراد و جریان الکترونهشت 20 میلی¬آمپر بودند. بیشینه وادارندگی و مغناطش اشباع برای این نمونه به ترتیب برابر است با oe 1091و a.u 090/0. همچنین آنالیز xrd نشان داد که تغییر دمای لایه سدی و جریان الکترونهشت میزان بلورینگی نانوسیم¬ها را بهبود می¬بخشد. کلمات کلیدی: نانوسیم¬های مغناطیسی ni، آندیزاسیون نرم، زیرلایه، الکتروانباشت پالس متناوب، دمای لایه سدی

در این پژوهش، نانوسیم¬های مغناطیسی نیکل به روش الکتروانباشت پالس ac درون قالب آلومینای آندی ساخته شده به روش آندایز دومرحله¬ای رشد داده شدند. لایه سدی کف حفره¬ها در یک آندایز غیر تعادلی بر اساس یک تابع نمایی تا ولتاژهای 8، 12، 16و 20 ولت نازک سازی شد. برای هر ولتاژ نازک¬سازی 5 نمونه با شرایط الکتروانباشت، جریان ثابت 10 میلی آمپر، زمان خاموشی 48 میلی ثانیه با دماهای بستر 10، 20، 30، 40 و 50 درجه سانتی گراد و دمای الکترولیت 30 درجه سانتی گراد تهیه گردید. تاثیر ولتاژ نازک سازی لایه سدی و دمای بستر روی راندمان الکتروانباشت و کیفیت نانوسیم¬های نیکل بوسیله¬ی آنالیزهای vsm و xrd مورد مطالعه قرار گرفت. در ولتاژ نازک سازی 8 ولت بدلیل نازک شدن بیش از حد لایه سدی نهشت مناسبی صورت نگرفته است. در ولتاژ نازک سازی12 ولت در دمای 20 درجه سانتی گراد بستر بهترین راندمان نهشت به دست آمد ولی با افزایش دما راندمان نهشت کاهش یافت. در ولتاژ نازک سازی 16 ولت نیز همین روند ادامه داشت، ولی یکنواختی نهشت نسبت به ولتاژ 12 ولت بهبود یافت. در ولتاژ نازک سازی 20 ولت بیشینه راندمان نسبت به ولتاژ 12ولت کمتر است ولی یکنواختی در نهشت نانوسیم-های نیکل افزایش یافته است. بنابراین برای دستیابی به بیشینه راندمان می¬توان از ولتاژ نازک سازی کمتر در دمای مشخص استفاده کرد، ولی برای یکنواختی بیشتر در نهشت نانوسیم¬ها می¬توان بدون دغدغه¬ی تغییرات دما در حین فرایند نهشت از ولتاژ نازک سازی 20 ولت استفاده کرد. البته ولتاژ نازک سازی 16 ولت بهترین گزینه کاربردی است زیرا هم بیشینه راندمان و هم یکنواختی نسبی را داراست.

نانوسیم های مغناطیسی در زمینه های مختلفی مانند حافظه های مغناطیسی عمودی، مقاومت مغناطیسی بزرگ (gmr)، حسگرهای مغناطیسی و بسیاری دیگر کاربرد دارند. تاکنون نانوسیم های مغناطیسی مختلفی شامل نانوسیم های تک عنصری و آلیاژی مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به اثرات مطلوب افزودن عناصر غیر مغناطیسی بر خواص مغناطیسی نانوسیم ها، ساخت نانوسیم های آلیاژی و بررسی خواص مغناطیسی و ساختاری آن ها مورد توجه قرار گرفت. در این تحقیق، ابتدا نانو حفره های منظم با آرایش شش گوشی با قطر 30 نانومتر و فاصله بین حفره ای 100 نانومتر، با روش آندایز دو مرحله ای در اسید اکسالیک 0/3 مولار و ولتاژ 40 ولت ساخته شدند. سپس نانوسیم های nicu به روش الکترونهشت پالس متناوب داخل نانوحفره ها رشد داده شدند. در ساخت نانوسیم ها از سه الکترولیت با غلظت ثابت 0/3 مولار نیکل و غلظت های مس 0/01، 0/005 و 0/002 مولار استفاده شد و تأثیر تغییر غلظت مس و افزایش زمان خاموشی بین پالس ها بر خواص مغناطیسی نانوسیم ها مورد بررسی قرار گرفت. همچنین اثر تابکاری بر خواص مغناطیسی و ساختاری نانوسیم ها مورد توجه قرار گرفت. درصد آلیاژی نانوسیم ها توسط آنالیز xrf و خواص مغناطیسی و ساختاری آن ها به ترتیب توسط آنالیزهایvsm و xrd بررسی شد. نتایج حاصل از آنالیز xrf نشان می دهد که در هر سه غلظت با افزایش زمان خاموشی درصد اتمی نیکل کاهش و درصد اتمی مس افزایشمی یابد. حلقه های پسماند مغناطیسی نشان می دهند که با افزایش زمان خاموشی مغناطش اشباع و وادارندگی کاهش می یابد. بررسی طیف پراش پرتو x، در غلظت 0/002مولار مس، نشان می دهد که در اثر تابکاری 1- شدت قله های نیکل کاهش یافتهو 2- قله های نیکل آمورف تر شده اند.در واقع حضور عنصر غیر مغناطیسی مس در ساختار مغناطیسی نیکل باعث بروز این رخدادها و کاهش خواص مغناطیسی این نانوسیم ها شده است. در این پژوهش از آنالیز forc نیز استفاده شد تا خواص مغناطیسی نانوسیم ها با دقت بیشتری مطالعه شود.

با استفاده از آنالیز مغناطیسیforc برهم¬کنش¬های مغناطواستاتیکی و توزیع وادارندگی نانوسیم¬های آلیاژی نیکل- کبالت تهیه شده به روش الکتروانباشت شیمیایی در قالب آلومینای آندی بررسی شد. بجز تفاوت در مولاریته¬ی الکترولیت نیکل و کبالت در هنگام نهشت که باعث بوجود آمدن نانوسیم¬های نیکل – کبالت با درصد اتمی متفاوت شد بقیه شرایط ساخت در همه¬ی نمونه¬ها یکسان بود. نتایج xrf نشان داد که نهشت کبالت در نانو سیمها از پدیده¬ی غیرعادی تبعیت می¬کند نتایج حاصل از xrd نشان داد که نمونه¬های بیشتر در ساختار hcp متبلور شده¬اند و قله¬های (100) و (101) کبالت قله¬های مرجح در این آنالیز هستند که قله¬ی (101) بشدت با تغییر درصد اتمی نیکل تغییر می¬کند. با افزایش نیکل وادارندگی در حالت اعمال میدان به صورت موازی با محور نانوسیم کاهش در عین حالی که وادارندگی در حالت اعمال میدان به صورت عمود بر محور نانوسیم افزایش می¬یابد و در نهایت در آنالیز forc در هنگام اعمال میدان به صورت موازی با محور نانوسیم شاهد برهمکنش وامغناطنده¬ای هستیم که باعث بوجود آمدن خط¬الراس و لبه شده است در حالی که در حالت اعمال میدان به صورت عمود بر محور نانوسیم شاهد یک رفتار تک¬حوزه¬ی بدون برهمکنش هستیم.

نانوسیم¬های کبالت-نیکل یکی از مهم ترین آلیاژهای دوتایی فرومغناطیس با خاصیت¬های مقاومت مکانیکی و پوششی بسیار بالا، مقاوم در برابر خوردگی و الکتروکاتالیزی می¬باشد. مزیت آلیاژهای کبالت-نیکل در وابستگی خواص مغناطیسی به درصد کبالت در ترکیب آن¬ها می¬باشد. در این پژوهش نانوسیم¬های کبالت-نیکل با شرایط نهشت مختلف ساخته شدند و خواص مغناطیسی و ساختاری آن¬ها، با استفاده از آنالیزهای xrf، sem، afm، tem، xrd و vsm مورد بررسی قرار گرفته اند. این کار به دو بخش اصلی تاثیر جریان بر کنترل الکترونهشت نامتعارف کبالت و تاثیر ترکیب و ساختار بلوری بر ناهمسانگردی مغناطیسی آن-ها تفکیک می¬شود. خواص مغناطیسی این نانوسیم¬ها، به شدت به ریزساختار آن¬ها بستگی دارد. ناهمسانگردی مغناطیسی این ساختارها، از بارزترین ویژگی¬های نانوسیم¬های کبالت-نیکل می¬باشد که از عوامل متعددی تاثیر می¬پذیرد. با استفاده روش آندایز دومرحله¬ای حفره¬هایی با قطر تقریبی 30 نانومتر ساختیم. این قالب¬ها بستری مناسب برای رشد نانوسیم¬ها به روش الکترونهشت پالس متناوب می¬باشند. برای الکترولیت¬های مختلف با ترکیب 015/0، 03/0، 06/0، 09/0 و 15/0 مولار کبالت و 3/0 مولار نیکل و جریان¬های نهشت 10، 20 و 30 میلی¬آمپر، نانوسیم¬های coxni1-x با درصد ترکیبی کبالت 78<x<26 را تشکیل دادند. شرایط نهشت نانوسیم¬ها تاثیر زیادی بر ترکیب، ساختار و درنتیجه ویژگی¬های مغناطیسی دارد. بررسی زاویه¬ای حلقه¬های پسماند مغناطیسی آرایه نانوسیم¬های کبالت-نیکل تایید کننده ناهمسانگردی مغناطیسی شدید آن¬ها می¬باشد که می¬توانند از عوامل متعددی از جمله ناهمسانگردی شکلی و ناهمسانگردی مغناطوبلوری تبعیت کنند.

ساخت نانوسیم های فرومغناطیس – غیرمغناطیس چندلایه نیکل- مس در قالب آلومینای حفره دار (تهیه شده با روش آندایز نرم) با استفاده از فرآیند الکتروانباشت پالسی متناوب بررسی خواص مغناطیسی و ساختاری چند لایه ای نیکل – مس با تغییر ضخامت لایه مغناطیسی بوسیله تغییر تعداد پالس مربوط به نیکل و تغییر مقدار مس موجود در محلول الکترولیت و همچنین تغییر مدت زمان عریض سازی نانوحفره ها

ساخت نانوسیمهای نیکل و آلیاژی نیکل- آهن در دما و جریان اولیه ی متفاوت در قالب آلومینای حفره دار و بررسی خواص مغناطیسی با استفاده از حلقه پسماند بدست آمده توسط دستگاه vsm و بررسی خواص ساختاری، ریخت شناسی و ترکیب شیمیایی با استفاده از دستگاه هایxrd ، semو xrf

افزودن عناصر غیر مغناطیسی به نانوسیم ها ی مغناطیسی موجب بهبود خواص مغناطیسی آنها بر اساس مطالعات اخیر شده است که به نوبه خود امکان بهبود کاربرد نانوسیم ها در ضبط مغناطیسی با چگالی بالا و مغناطومقاومت بزرگ (gmr) را فراهم کرده است. به دلیل ثابت ناهمسانگردی مغناطو بلوری بالای کبالت در مقایسه با مواد مغناطیسی مانند آهن و نیکل، ما نیز در این پژوهش آرایه های نانوسیم های کبالت را انتخاب کرده ایم. همچنین در جهت بهبود خواص مغناطیسی آن اثر افزودن ماده ی غیر مغناطیسی zn به عنوان ناخالصی در غلظت های کمتر از 015/0 مولار در اسیدیته های (5، 5/4، 4، 3) محلول الکترولیت بر روی خواص مغناطیسی، ساختاری و ترکیب آلیاژی نانوسیم ها را مورد بررسی قرار دادیم. ساخت نانوسیم ها درون قالب آلومینای حفره دار (aao) طی آندایز دومرحله ای انجام گردید. پس از ساخت نانوسیم ها، آنالیزهای مختلفی مانند eds، xrd، sem و vsm بر روی نمونه ها انجام شد. نتایج eds وxrf نشان دهنده ی افزایش درصد اتم های zn درون نانوسیم ها در هر اسیدیته با افزایش میزان غلظت روی می باشد. بررسی خواص مغناطیسی در اسیدیته 4 افزایش میدان وادارندگی را با افزایش غلظت روی در محلول الکترولیت نشان می دهد. در این اسیدیته بیشترین وادارندگی در غلظت 01/0 مولار بدست آمد. اما در اسیدیته 5 افزودن غلظت روی کاهش وادارندگی را نسبت به کبالت خالص به همراه داشت. نتایج xrd نیز افزایش بلورینگی در جهت ]002[ و افزایش تمایل چرخش محور آسان به سمت محور نانوسیم را با افزایش اسیدیته نشان می دهد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

نانوسیم های cofe با استفاده از روش الکترونهشت متناوب در داخل قالب آلومینا حفره دار به روش آندایز دو مرحله ای با الکترولیت اسید سولفوریک ساخته شد. در این کار اثر افزایش قطر بر خواص مغناطیسی و ساختار بلوری نانوسیم های cofe با درصد های آلیاژی مختلف در دو محور تجربی و نظری مورد مطالعه قرار گرفت. در بخش تجربی یافتیم که تمام نانوسیم های ساخته شده با قطر ها و درصد های آلیاژی متفاوت دارای فاز بلوری bcc با رشد ترجیحی در جهت (110) می باشند. مشاهده شد تنها با افزودن محلول 05/0 مولار آهن به محلول کبالت 95/0 مولاره فاز بلوری از hcp به bcc تغییر و خواص مغناطیسی به یکباره بهبود یافت. برای نانوسیم ها با قطر کمینه 25 نانومتر، وادارندگی از 1570 ارستد برای نانوسیم 80fe20 coبه 2330 ارستد برای نانوسیم 65fe35co افزایش یافت و برای قطر بیشینه 50 نانومتر، از960 برای نانوسیم های 80fe20co تا 1660 ارستد برای نانوسیم های 42fe58co افزایش یافت. همانگونه که انتظار می رفت با افزایش قطر و کاهش فاصله بین نانوسیم ها، وادارندگی بعلت برهمکنش مغناطواستاتیک کاهش یافت. البته کاهش وادارندگی با افزایش قطر نانوسیم هایی که درصد وزنی کبالت شان از 36 درصد بیشتر بود به آرامی صورت گرفت. نتایج آزمایشگاهیمان با دو مدل، چرخش همدوس و پیچش مقایسه شد و معین شد که خواص مغناطیسی نانوسیم ها با قطرهای کمتر از 35 نانومتر بخصوص برای نانوسیم های غنی از کبالت از مدل چرخش همدوس و با قطر های بزرگتر از 35 نانومتر به ویژه برای نانوسیم های غنی از آهن از مدل پیچش تبعیت می نماید.

آندایزم نرم بر اساس فرایند آندایز دو مرحله ای است که زمان این فرایند 10 ساعت طول میکشد و نانو حفره های خود آرایه فقط در رنج محدودی از ولتاژ به دست می آیند. در این آندایز نانو حفره های خود آرایه در 25 ولت، 40 ولت و 195 ولت به ترتیب در محلول اسید سولفوریک، اسید اکسالیک و اسید فسفریک به دست می آید. آندایز سخت که به عنوان روش ساخت سریع به کار می رود در رنج وسیعی از اندازه حفره ها و فاصله بین حفره ای کاربرد دارند. در این روش نظم زیاد نانو حفره ها با 800 در مدت زمان یک ساعت به دست می آید. -400 ma/cm?? ایجاد چگالی جریان ما یک روش جدید برای ایجاد نانو حفرههای آلومینا بیان کردیم که چگالی جریان یک مقدار میانگین و مدت زمان کوتاه است این روش آندایز نرم شتابدار نام دارد. در این روش لایه اکسید روی سطح زیر لایه آلومینیوم ایجاد می شود و از شکست آن جلوگیری می شود. در این روش جریان بالای آندایز در ولتاژ ثابت از اختلاف دمای دو طرف نمونه ایجاد می شود. 40, 50, 60 آندایز ?c 0, 5, 10, 15 برای جلو نمونه و دماهای پشت ?c در دماهای 5 برای جلوی نمونه به دست آمد. ?c انجام شد و دمای بهینه این آندایز در ولتاژها و غلظتهای متفاوت در اسید اکسالیک انجام شد و دمای پشت 0 به ترتیب /3m 50 و ?c ،0/3m 50 و ?c،0/6m 60 و ?c ،0/5m 60 و ?c وغلظت بهینه 35 ولت به دست می آید. هم چنین در این آندایز با ,40،45 , برای ولتاژهای 50 افزایش زمان آندایز تا 2 ساعت نظم افزایش می یابد اما با افزایش زمان به 4 ساعت نظم نانو حفره ها کاملا از بین می رود

در این کار یک روش موثر در ساخت نانو ساختار آلومینای آندایز شده حفره دار منظم با الکترولیت ترکیبی اسید اکسالیک و اسید سولفوریک در بازه ولتاژی 35 الی 60 ولت (که بزرگتر از ولتاژ متداول مورد استفاده در روش آندایز نرم با اسید سولفوریک،اسید اکسالیک و یا ترکیب این دو اسید است), معرفی شده, و تاثیر متغیر های مختلف در فرایند آندایز سخت بررسی گردیده است. هدف ما در این کار پوشش فواصل بین حفره ای از 70 الی 130 نانومتر در روش آندایز سخت و رسیدن به نظم بیشتر نمونه ها بوسیله تغییر الکترولیت و ولتاژ آندایز می باشد.در اینجا ما نمونه هایی با الکترولیت ترکیبی اسید اکسالیک 0/4 مولار و اسید سولفوریک با غلظت های 0/07و 0/08و 0/09و 0/10و 0/11و 0/15 و 0/20 مولار آندایز کرده ایم. در آندایز نمونه ها, چگالی جریان نسبت به ولتاژ نهایی آندایزاسیون سه رفتار متفاوت نشان می دهد.چگالی جریان تا یک ولتاژ آندیزاسیون معین نمودار نمایی نشان می دهد و پس از آن نمودار چگالی جریان در یک بازه مشخص آندیزاسیون به صورت نوسانی ظاهر می شود و در نهایت با افزایش ولتاژ نمودار جریان با نشان دادن یک بیشینه مضاعف به صورت نمایی کاهش می یابد. در بررسی دیگر به مطالعه اثرتغییر آهنگ ولتاژ بر میزان آرایه شدن و جلوگیری از سوختگی موضعی نمونه ها پرداخته شد ,که با کم کردن آهنگ افزایش ولتاژ در هنگام آندایز اثر سوختگی در نمونه ها به طور کامل مرتفع گردید. همچنین در این کار اثر جریان بر فاصله بین حفره ای مطالعه شد که در این بررسی با استفاده از ترکیب, اسید اکسالیک 4/0مولار و اسید سولفوریک 0/11 مولار در ولتاژ آندایز 40 ولت نمونه های متفاوت ساخته شده در زمان های آندایز 15 , 30 , 45 , 60 و 90 دقیقه مورد مطالعه قرار گرفت.

با پیشرفت تکنولوژی، نیاز به محیط های ثبت مغناطیسی با ظرفیت بالا کاملاً احساس می شود. سیستم های ثبت مغناطیسی عمودی بخاطر پایداری گرمایی زیادشان یکی از نامزدهای حافظه های ثبت با چگالی بالا محسوب می شوند. در این میان محیط هایی که بتوانند ناهمسانگردی عمودی لازم برای حافظه های مغناطیسی را فراهم سازند بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. نانوسیم های آلیاژی feco و feni توجه زیادی را به خود معطوف ساخته اند، زیرا با تغییر و تنظیم آلیاژ به آسانی می توان به وادارندگی و نسبت مربعی مورد نیاز برای محیط های ثبت مغناطیسی دست یافت. بعلاوه برخلاف fe، co و ni، آلیاژ feco دارای مغناطش اشباع بزرگ، ناهمسانگردی بلوری کوچک و دمای کوری بالا است که آن را برای کاربردهای دمای بالا مناسب ساخته است. هدف ما در این پروژه ساخت نانوسیم های آلیاژی fexco1-x و بررسی خواص مغناطیسی و ساختار بلوری نانوسیم ها و چگونگی بستگی این خواص به ترکیب آلیاژ و فرکانس الکترونهشت متناوب بود. اثر تابکاری بر روی خواص مغناطیسی و ساختار بلوری نانوسیم ها نیز مورد مطالعه قرار گرفت. پس از ساخت نمونه ها منحنی پسماند آنها با استفاده از مغناطومتر گرادیان نیروی متناوب(agfm) رسم شد. جهت بررسی تأثیر تابکاری روی نانوسیم های ساخته شده در شرایط مختلف، نمونه ها تحت دمای c°570 تابکاری شدند. نانوسیم ها بوسیله مُد eds میکروسکوپ الکترون روبشی ترکیب سنجی شده و بستگی ترکیب آنها به فرکانس الکترونهشت متناوب و غلظت الکترولیت بررسی شد. همچنین از میکروسکوپ الکترون روبشی(sem) و میکروسکوپ پروبی روبشی (spm) برای تعیین پارامترهای قالب و مشاهد? نانوسیم ها استفاده گردید. سرانجام با مقایس? داده ها نظیر وادارندگی قبل و بعد از تابکاری، نسبت مربعی ، طرح پراش اشع? x و تهی? نمودارهای مختلف به تحلیل و بررسی روندهای حاکم و تعیین شرایط لازم جهت بهینه سازی خواص مغناطیسی پرداختیم.

در این تحقیق به بررسی قطر دهانه ی حفره بر روی پارامتر های پاسخ حسگر رطوبتی آلومینای حفره دار پرداخته می شود. برای انجام این تحقیق ابتدا یک بستر آلومینای حفره دار به روش آندیزاسیون سخت در ولتاژ 137 ولت و با فاصله ی بین حفره ای 274 نانومتر وقطر دهانه ی حفره ی 55 نانومتر ساخته می شود سپس قطر حفره ها به روش سونش شیمیایی افزوده می شود. برای این کار نمونه های آندایز شده برای زمان های 5، 10، 15، 20،25، 30، 35 و40 دقیقه در محلول اسید فسفریک 5/0 مولار قرار داده می شوند به این ترتیب نمونه ها یکسان با قطر دهانه ی حفره ای برابر با 55 ، 5/67، 80، 5/92، 105، 5/117، 130، 5/142 و 155 به دست می آیند. پس از این مرحله نمونه ها به روش تبخیر توسط باریکه ی الکترونی لایه نشانی می شوند سپس با استفاده از چسب نقره حسگرها به مدار وصل می شوند. سپس نمونه ها در معرض درصد رطوبت های مختلف قرار می گیرند و در نهایت با استفاده از طیف سنجی امپدانس پاسخ های الکتریکی حسگر به درصد رطوبت های مختلف مورد بررسی قرار می گیرند. در این مطالعه حساسیت و زمان های پاسخ و بازیافت حسگرها در فرکانس های 35، 100، 500، 1000، 2000 و 5000 نسبت به تغییر قطر حفره ی آنها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بررسی ها نشان می دهد که با افزایش قطر حفره، حساسیت حسگرها تا قطر 130 نانومتر افزایش می یابد و بعد از آن کاهش می یابد بنابراین بیشینه ی حساسیت در قطر 130 نانومتر به دست می آید همچنین درصد رطوبت آستانه برای این حسگر به 60 درصد کاهش یافت. این حساسیت مشابه حساسیت حسگرهای رطوبت گزارش شده توسط دیکی و همکارانش می باشد. مزیت این حسگر در زمان پاسخ و بازیافت سریع آن می باشد بطوریکه در این حسگر زمان پاسخ و بازیافت در حد 2 ثانیه می باشد در حالیکه حسگرهای ساخته شده توسط دیکی و همکارانش دارای زمان پاسخ در حد 30 ثانیه می باشد.

در این تحقیق پس از ساخت قالب آلومینای حفره دار به روش آندایزاسیون نرم در اسید اکسالیک 0.3 مولار ، با روش الکتروانباشت پالسی نانوسیمهای آلیاژی کبالت-مس با درصد ترکیبی مختلف ساخته شدند. با تغییر غلظت سولفات مس در محلول انباشت و همچنین تغییر پارامترهای پالسی نظیر زمان احیا و اکسید و زمان خاموشی به نتایج منحصر به فردی از جمله نیروی وادارندگی 1540 اورستد که بیش از 5 برابر تحقیقات حاضر می باشد دست یافته شد.با تابکاری نمونه ها نیز دمای 570 درجه سانتیگراد به عنوان دمای بهینه معرفی شد. با تغییر ph محلول نیز مشخص شد که با کاهش ph خواص مغناطیسی تخریب می شود و ph=6 به عنوان ph بهینه مشخص شد.بررسی نتایج حاصل از xrd نشان داد که تخریب خواص مغناطیسی ناشی از ورود مس به ساختار کبالت و یا حتی در مواردی ناشی از تغییر جهت ترجیحی کبالت می باشد.

نانوسیم های کبالت به روش الکتروانباشت شیمیایی و با استفاده از قالب های آلومینای آندی ساخته شده است. اثر اعمال میدان مغناطیسی خارجی در حین فرآیند الکتروانباشت بر خواص مغناطیسی نانوسیم های ساخته شده مورد مطالعه قرار گرفته است. بررسی منحنی های مدت زمان پر شدن کامل حفره های آلومینا نشان می دهد که بااعمال میدان مغناطیسی، سرعت انباشت یونها تحت تأثیر قرار می گیرد.الگوهای پراش اشعه x نیز نشان می دهد که ساختار بلوری نانوسیم ها تغییر می کند. نتایج مربوط به انداز ه گیری حلقه های هیسترزیس نشان می دهد که اعمال میدان مغناطیسی خارجی، جهت محور آسان مغناطش را تغییر نمی دهد؛ اما مقادیر وادارندگی و مربعی بودن نانوسیم ها را تحت تأثیر قرار می دهد. همچنین اثر ph محلول الکتروانباشت بر خواص مغناطیسی نانوسیم ها بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با تغییر ph محلول الکتروانباشت نیز، سرعت انباشت یونها، ساختار بلوری نانوسیم ها و مقادیر وادارندگی و مربعی بودن نانوسیم ها تحت تأثیر قرار می گیرند. به عنوان یک نتیجه کلی می توان گفت که احتمالاً با اعمال میدان مغناطیسی و به وجود آمدن همرفت اضافی در محلول ph موضعی محلول در لایه انتشار تغییر می کند و این موضوع سبب تغییر سرعت انباشت یونها و ساختار بلوری نانوسیم ها شده و مقادیر وادارندگی و مربعی بودن آنها را تحت تأثیر قرار می دهد.

با توجه به این نکته که آلومینای نانوحفره دار ساخته شده به روش آندیزاسیون دارای کاربردهای فراوانی در زمینه بلورهای نوری ، نیمه هادی های زیستی، نانو فیلترها، نانو سنسورهای گازی، رطوبتی و شیمیایی و حافظه های مغناطیسی است، ساخت این نانو حفره ها بانظم بالا و فاصله های بین حفره ای مختلف و کاهش زمان ساخت از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است. در این کار از یک روش جدید آندایز به نام آندایز نرم شتابدار جهت دستیابی به نظم بهینه در آلومینای نانوحفره دار استفاده شده است و تأثیر متغیر های مختلف در این نوع آندایز بررسی گردیده است. هدف ما در این کار پوشش فواصل بین حفره ای از 300 الی 400 نانومتر و دستیابی به نظم بیشینه بوسیله تغییر غلظت الکترولیت و دمای آندایز می باشد. در اینجا ما نمونه هایی با الکترولیت اسید فسفریک با غلظت 05/0، 2/0، 5/0، 6/0، 8/0، 5/1، 3، 4 مولار وترکیب 8/0 مولار فسفریک با 05/0 مولار اکسالیک به ترتیب برای ولتاژهای 190، 185، 180، 175، 170،160، 155، 150 و 165 ولت آندایز کرده ایم. اساس کار در این روش افزایش دمای آلومینیوم در حین آندایز و در نتیجه بالا بردن چگالی جریان می باشد. با این کار مدت زمان آندایز در مقایسه با روش آندایز نرم بسیار کاهش یافته و از 12 ساعت به تقریباً 2 ساعت کاهش می یابد و ضمناً در بازه ولتاژی بیشتری می توان به نظم در نانوحفره ها رسید. با توجه به بازه فاصله بین حفره ای پوشش داده شده توسط این روش امکان ساخت بلورهای نوری دربازه هایی که پیشتر دست نیافتنی می نمود امکان پذیر خواهد بود.

در ده های اخیر تحقیقات زیادی در زمینه ساخت نانوسیم های مغناطیسی به روشهای مختلف و کاربرد آنها برای ساخت حافظه های مغناطیسی صورت گرفته است. همچنین بررسی تأثیر شرایط ساخت نانوسیم ها بر خواص مغناطیسی آنها مورد توجه ویژه بوده است. یکی از روشهای ساخت نانوسیم های مغناطیسی استفاده از قالبهای حفره دار آلومینا و پر نمودن آنها به روش الکتروشیمی می باشد. این نوشتار مشتمل بر چهار فصل می باشد. در فصل اول مروری بر تئوری مغناطیسی داشته و به خواص مغناطیسی نانوسیمها به طور مختصر اشاره شده و در نهایت کاربرد نانوسیمها بررسی گردیده است. فصل دوم مروری بر کار دیگران است و در آن خواص مغناطیسی و ساختار بلوری نانوسیمهای کبالت در تحقیقات دیگران مورد بررسی قرار گرفته است. فصل سوم روشهای ساخت به طور مفصل بررسی شده است و روشهای آنالیز و سیستمهای آنالیز مورد مطالعه قرار گرفته است. و در نهایت فصل چهارم مروری است بر نتایج فعالیت های انجام شده در ارتباط با ساخت نانوحفره ها درون فیلم اکسید آلومینیوم و پر نمودن آنها برای ساخت نانوسیم های کبالت، همچنین تأثیر شرائط الکترونهشت متناوب(ac) و اسیدیته بر خواص مغناطیسی و سرعت رشد آنها آورده شده است. ما در این فعالیت تجربی ابتدا اقدام به ساخت نانوحفره ها به روش آندیز دو مرحله ای در محلول اسید اکسالیک 0/3 مولار کردیم و سپس با گرفتن عکسهای sem و spm از حفره ها روی بستر آلومینیوم اقدام به بررسی ویژگیهای حفره ها از قبیل قطر، فاصله بین حفره ای، و میزان نظم ساختار حفره ای شد. درمرحله بعد اقدام به ساخت نانوسیم های کبالت درون قالب اکسید آلومینای آندی به روش الکتروانباشت متناوب(ac) کردیم. و سپس با رسم منحنی پسماند در میدان عمود بر سطح فیلم توسط سیستم agfm به بررسی تأثیر فرکانس و اسیدیته بر روی وادارندگی مغناطیسی، نرخ رشد و نسبت مربعی بودن منحنی پسماند پرداخته شد. مشاهده شد که وادارندگی نمونه های ساخته شده در اسیدیته های2، 3، 4 و 5 در فرکانسهای50، 450، 800 و1500 هرتز و در ولتاژ احیاء- اکسیداسیون 18-12 کمتر از نمونه های مشابه در ولتاژ احیاء- اکسیداسیون18-18می باشد. در حالیکه نرخ رشد نمونه های ساخته شده در ولتاژ احیاء- اکسیداسیون 18-12 بیشتر بود. همچنین مشاهده شد که در طرح پراش اشعه x نمونه های ساخته شده در ولتاژ احیاء- اکسیداسیون 18-12 قله های (100) و (110) با شدت بالایی ظاهر می شوند در حالیکه در نمونه های ساخته شده در ولتاژ احیاء- اکسیداسیون 18-18 قله (002) ظهور و شدت بیشتری دارد و قله های (100)و (110) شدت بسیار کمتری دارند. نکته مهم تر آنکه در فرکانسهای بالا یعنی در فرکانس2500 هرتز ما شاهد بروز ساختار fcc در نانوسیمهای کبالت بودیم. که قبلاً در کارهای مشابه به روش الکتروانباشت متناوب(ac) گزارش نشده است.

در سال های اخیر نانوساختارها بدلیل خواص و کاربردهای فراوان در زمینه های مختلف مورد توجه بسیار زیادی قرار گرفته اند. دراین میان آرایه های نانوسیم آهن-کبالت بدلیل کاربردهای پتانسیلی فراوان در ثبت مغناطیسی با چگالی بالا، ساخت انواع حسگرها و....گروه مهمی از نانوساختارهای مغناطیسی را شامل می شوند. در این پایان نامه در ابتدا قالب آلومینای حفره دار با آرایش شش گوشی منظم توسط فرایند آندایزاسیون دومرحله ای با استفاده از محلول اسیداکسالیک 3/0مولار دردمای 17 درجه ی سانتی گراد و ولتاژ آندایزاسیون 40 ولت ساخته شد. بدین ترتیب نانوحفره هایی با قطر حدود 30 نانومتر و فاصله ی بین حفره ای 100 نانومتر به دست آمد. سپس نانوسیم های آلیاژی فرومغناطیس آهن- کبالت تحت شرایط مختلف الکتروانباشت متناوب شامل تغییر فرکانس، پتانسیل و غلظت محلول الکترولیت تهیه شدند. اثر پتانسیل نامتقارن، پارامتری بود که برای اولین بار در ساخت این دسته از نانوسیم ها مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد که در اغلب ترکیبات با افزایش تقارن ولتاژ انباشت بر مقدار وادارندگی ها نیز افزوده می شود. خواص مغناطیسی، میکروساختار و ترکیب آلیاژی نانوسیم های fexco1-x به ترتیب توسط دستگاه مغناطوسنج نیروی گرادیان متناوب ( agfm )، تداخل سنج پراش پرتوی ایکس xrd) ) و آنالیز تفکیک انرژی ( eds ) مورد بررسی قرار گرفت. تاثیر فرکانس انباشت پارامتر دیگری بود که در ساخت نانوسیم ها مورد بررسی قرار گرفت و فرکانس بهینه انباشت در هر ترکیب آلیاژی بدست آمد. از میان ترکیبات آلیاژی مختلف نانوسیم های آلیاژی fe0.3co0.7 و fe0.5co0.5 نمونه-هایی بودند که به شدت تحت تاثیر هر دو پارامتر فرکانس و ولتاژ انباشت قرار گرفتند. همچنین به منظور بهبود خواص مغناطیسی، عمل تابکاری در حضورمخلوطی از گازهای آرگون و هیدروژن بر روی نانوسیم های fe0.3co0.7 و fe0.7co0.3 انجام گرفت که باعث افزایش وادارندگی ها در تمامی نانوسیم ها گردید. درنهایت شرایط بهینه برای ساخت نانوسیم های fexco1-x با هدف دستیابی به بیشینه وادارندگی و نسبت مربعی درغلظت، ولتاژ و فرکانس مشخص به دست آمد.