|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Создание ансамблей монодоменных наночастиц высокоанизотропных ферритовНИР
- Руководитель НИР: Казин П.Е.
- Участники НИР: Вишняков Д.А., Гордеева К.С., Зыкин М.А., Кушнир С.Е., Трусов Л.А., Усович О.В.
- Подразделение: Кафедра неорганической химии
- Срок исполнения: 1 января 2010 г. - 31 декабря 2012 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 10-03-00694
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Функциональные материалы, наноматериалы и технологии
- ПН России: Индустрия наносистем
- Направление технологического прорыва России: Энергоэффективность и энергосбережение
-
Рубрики ГРНТИ:
- 31.17.15 Неорганическая химия
-
Ключевые слова:
нанокристаллы, магнитные свойства, стеклокерамика, магнитные оксиды, ферриты, пространственная организация наночастиц, стеклообразование
-
Описание:
Проект направлен на разработку методов получения и изучение ансамблей монодоменных нанокристаллов высокоанизотропных ферритов с контролируемой морфологией, на определение способов управления магнитными свойствами таких частиц и установление вариантов их организации в структуры в жидких и твердых матрицах. В задачи проекта входят: синтез неагрегированных наночастиц ферритов с использованием в качестве основного метода кристаллизации оксидного стекла; введение ансамблей наночастиц с определенным размером и формой в состав коллоидных растворов, пленок и композиционных материалов; проведение модификации поверхности наночастиц с целью воздействия на их магнитные свойства и устойчивость в растворах; изучение пространственной организации частиц в растворах и твердых матрицах, в том числе под действием магнитного поля; установление взаимосвязей между химическим составом, морфологией, характером поверхности, способом пространственной организации наночастиц и их функциональными свойствами. Проект поможет заполнить существующий пробел в знаниях по свойствам наночастиц магнитотвердых ферритов, которые, в отличие от более изученных наночастиц магнитомягких веществ, могут характеризоваться существенно большим диапазоном коэрцитивной силы, изменяющейся от нуля в суперпарамагнитном состоянии до нескольких тысяч эрстед в магнитотвердом.
-
Основные результаты:
Разработаны методы получения ансамблей монодоменных нанокристаллов высокоанизотропного гексаферрита стронция в твердых и жидких средах, характеризующихся различной пространственно-структурной организацией и новой совокупностью магнитных и магнитооптических свойств. Изучено образование нанокристаллической магнитной фазы в процессах начальной кристаллизации стронций-железо-боратного стекла в широком диапазоне составов. Выявлены три области составов стекол, при кристаллизации которых в матрице поликристаллических боратов образуется фаза гексаферрита различной морфологии: (1) изолированные пластинчатые монокристаллические наночастицы, (2) однородные субмикронные агрегаты частиц, (3) связные (каркасные) структуры. В результате растворения матричных фаз боратов в кислотах получены ансамбли неагрегированных пластинчатых магнитотвердых наночастиц гексаферрита различного размера, а также пористые материалы на основе чистого гесаферрита, в том числе с упорядоченной системой субмикронных пор-каналов. Путем гидротермальной обработки щелочной суспензии гидроксидов железа и стронция синтезированы ансамбли пластинчатых магнитотвердых наночастиц гексаферрита с повышенным аспектным отношением, достигающим 30. Получены устойчивые водные коллоидные растворы, содержащие неагрегированные монодоменные наночастицы гексаферрита, которые обладают большим постоянным магнитным моментом, достигающим 3000000 м.Б. Показано, что частицы в таких растворах легко ориентируются вдоль силовых линий магнитного поля даже в малых полях в единицы эрстед, при этом время релаксации составляет от сотых долей миллисекунды до десятков миллисекунд. Установлено, что растворы проявляют сильный линейный дихроизм в магнитном поле во всем видимом диапазоне длин волн. Отношение коэффициентов поглощения при перпендикулярной и параллельной ориентации магнитного поля по отношению к электрическому вектору поляризации света достигает 4.5 при 650 нм. Определены магнитные и магнитооптические свойства растворов и установлена их взаимосвязь с размером и анизотропией формы частиц гексаферрита. Проведено теоретическое описание намагниченности и оптической анизотропии таких коллоидных растворов в магнитном поле.
- Добавил в систему: Казин Павел Евгеньевич
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2010 г.-31 декабря 2010 г. | Создание ансамблей монодоменных наночастиц высокоанизотропных ферритов. Этап 1. |
| Результаты этапа: Выбраны составы для исходных оксидных стекол 14SrO*6Fe2O3*12B2O3 и 4Na2O*9SrO*5.5Fe2O3*4.5Al2O3*4B2O3; соответствующие стекла синтезированы плавлением оксидной шихты при 1250°C с последующей быстрой закалкой расплава. Путем термической обработки стекла при пониженных температурах получены образцы стеклокерамики, содержащей нанокристаллы оксидной магнитной фазы, идентифицированной как дефицитный по стронцию гексаферрит стронция. Образцы характеризуются коэрцитивной силой от 3.1 до 5.6 кЭ, средние размеры пластинчатых нанокристаллов составляют от 35х4 до 80х15 нм. Получены устойчивые водные коллоидные растворы таких магнитотвердых наночастиц гексаферрита без ПАВ, которые характеризуются дзета-потенциалом +30 - +50 мВ. Показано, что растворы обладают магнитомягкими свойствами с быстрым насыщением намагниченности выше 100 Э и временем релаксации намагниченности менее 1 мс. Обнаружен сильный эффект линейного дихроизма растворов, связанный с ориентацией частиц в слабом магнитном поле: отношение коэффициентов поглощения достигает 2.5 при длине волны 450 нм в магнитном поле 100 Э. Изучены возможности формирования ансамблей магнитных наночастиц на твердых поверхностях. Сформированы монослои ориентированных наночастиц гексаферрита стронция на стекле и монокристаллическом кремнии. Исследованы альтернативные методы синтеза: пиролиз аэрозолей растворов нитратов металлов и борной кислоты, а также гидротермальный синтез из щелочных растворов. Первым методом получены ансамбли пластинчатых наночастиц гексаферрита стронция в виде сферических агрегатов микрометрового размера с коэрцитивной силой до 5.5 кЭ. Вторым методом синтезирован гексаферрит стронция в виде очень тонких пластинчатых кристаллов диаметром в доли микрона и отношением диаметра к толщине до 30 и характеризующихся коэрцитивной силой до 1.5 кЭ. | ||
| 2 | 1 января 2011 г.-31 декабря 2011 г. | Создание ансамблей монодоменных наночастиц высокоанизотропных ферритов. Этап 2. |
| Результаты этапа: Проведено исследование влияния состава прекурсоров и параметров синтеза на образование и морфологию наночастиц гексаферрита стронция в процессах кристаллизации оксидного стекла и гидротермального синтеза. Показано, что в стеклах с составом, обедненным по оксиду железа, процессы кристаллизации протекают с существенными отличиями от ранее исследованных стекол с большим содержанием оксида железа. Установлено, что фаза гексаферрита стронция кристаллизуется в узком интервале температур 600-700°С, при этом формируется не наблюдавшаяся ранее специфическая микроструктура стеклокерамического композита «боратная матрица – гексаферрит». Растворением в кислоте матричной фазы композита получен магнитный пористый материал нового типа, характеризующийся упорядоченными порами-каналами субмикронного диаметра, стенки которых состоят из вытянутых пластинчатых наночастиц гексаферрита, а сами каналы образуют сотовую структуру. Разработана методика получения ультрадисперсных пластинчатых наночастиц гексаферрита стронция с большим аспектным отношением, основанная на гидротермальном синтезе в щелочном растворе при температурах 140-200°С. Получены стабильные коллоидные растворы, содержащие не агрегированные магнитотвердые монокристаллические пластинчатые частицы гексаферрита со средними размерами (диаметр х толщина) от 40х5 до 100х8 нанометров. Установлено, что коллоидные растворы гексаферрита стронция проявляют сильный эффект линейного магнитного дихроизма в малых магнитных полях во всем оптическом диапазоне длин волн. Отношение коэффициентов поглощения при перпендикулярной и параллельной ориентации магнитного поля по отношению к электрическому вектору поляризации света достигает 4.5 при 650 нм. | ||
| 3 | 1 января 2012 г.-31 декабря 2012 г. | Создание ансамблей монодоменных наночастиц высокоанизотропных ферритов. Этап 3. |
| Результаты этапа: Разработаны методы получения ансамблей монодоменных нанокристаллов высокоанизотропного гексаферрита стронция в твердых и жидких средах, характеризующихся различной пространственно-структурной организацией и новой совокупностью магнитных и магнитооптических свойств. Изучено образование нанокристаллической магнитной фазы в процессах начальной кристаллизации стронций-железо-боратного стекла в широком диапазоне составов. Выявлены три области составов стекол, при кристаллизации которых в матрице поликристаллических боратов образуется фаза гексаферрита различной морфологии: (1) изолированные пластинчатые монокристаллические наночастицы, (2) однородные субмикронные агрегаты частиц, (3) связные (каркасные) структуры. В результате растворения матричных фаз боратов в кислотах получены ансамбли неагрегированных пластинчатых магнитотвердых наночастиц гексаферрита различного размера, а также пористые материалы на основе чистого гесаферрита, в том числе с упорядоченной системой субмикронных пор-каналов. Путем гидротермальной обработки щелочной суспензии гидроксидов железа и стронция синтезированы ансамбли пластинчатых магнитотвердых наночастиц гексаферрита с повышенным аспектным отношением, достигающим 30. Получены устойчивые водные коллоидные растворы, содержащие неагрегированные монодоменные наночастицы гексаферрита, которые обладают большим постоянным магнитным моментом, достигающим 3000000 м.Б. Показано, что частицы в таких растворах легко ориентируются вдоль силовых линий магнитного поля даже в малых полях в единицы эрстед, при этом время релаксации составляет от сотых долей миллисекунды до десятков миллисекунд. Установлено, что растворы проявляют сильный линейный дихроизм в магнитном поле во всем видимом диапазоне длин волн. Отношение коэффициентов поглощения при перпендикулярной и параллельной ориентации магнитного поля по отношению к электрическому вектору поляризации света достигает 4.5 при 650 нм. Определены магнитные и магнитооптические свойства растворов и установлена их взаимосвязь с размером и анизотропией формы частиц гексаферрита. Проведено теоретическое описание намагниченности и оптической анизотропии таких коллоидных растворов в магнитном поле. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".