|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Динамика движения магнитотвердых наночастиц гексаферрита стронция в вязких средахдипломная работа (Магистр)
- Научный руководитель: Трусов Л.А.
- Автор: Королёв Владимир Викторович
- Тип: Магистр
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2021
- Аннотация: Ансамбли анизотропных наночастиц магнитотвердых материалов привлекают к себе в последние годы большой интерес. Совокупность магнитокристаллической анизотропии материалов и анизотропии формы частиц в этих системах открывают путь к возникновению экзотических магнитных явлений: структурных фазовых переходов и выраженного линейного дихроизма в магнитных жидкостях, гигантских магнитореологических эффектов. Анизотропные агрегаты наночастиц могут выступать в роли многофункциональных зондов — наномагнитов. С их помощью были исследованы реологические свойства цитоплазмы клеток, разработаны методики вискозиметрии и термометрии, предложены биомедицинские диагностические и терапевтические применения. В большинстве этих подходов в качестве аналитического сигнала используется динамическая намагниченность системы. В то же время суспензии анизотропных наночастиц проявляют и оптический линейный дихроизм — зависимость оптических свойств от ориентации частиц в ансамбле. Коллоиды нанопластинок гексаферрита стронция SrFe12O19 демонстрируют одну из самых высоких величин линейного дихроизма среди аналогичных систем. Целью настоящей работы является исследование динамического поведения ферримагнитных анизотропных наночастиц гексаферрита стронция в жидких средах различной вязкости оптическими и магнитными методами. Коллоиды нанопластинок гексаферрита стронция были синтезированы путем термокристаллизации стекла состава 4Na2O∙4,5Al2O3∙9SrO∙5,5Fe2O3∙4B2O3 с последующим растворением боратной матрицы. Стабильность образцов была охарактеризована с помощью методов ДСР. Магнитный и оптический отклик коллоидов были измерены с помощью методов СКВИД магнитометрии и фотометрии оптической плотности коллоидов в переменном поле. Для теоретического описания магнитных свойств коллоидов было проведено численное моделирование поведения частицы в переменном магнитном поле, учитывающее броуновское движение, вязкость среды, распределение частиц по размерам, а также частоту и амплитуду приложенного поля. Нами использовались два метода численного моделирования динамики наночастиц: итеративное решение уравнения Ланжевена (интегрирование по схеме Эйлера-Маруямы) и решение уравнения Фоккера-Планка. Полученные результаты позволяют качественно и количественно описывать типы движения наночастиц. Также нам удалось смоделировать магнитооптический отклик систем магнитотвердых наночастиц с распределением по размерам, в том числе предсказать зависимость фазы запаздывания магнитооптического отклика от вязкости системы и частоты приложенного переменного магнитного поля. В серии экспериментов нам удалось установить взаимосвязь между динамическими магнитными свойствами, измеренными оптическими методами и вязкостью дисперсионной среды коллоида. Теория линейного отклика Дебая позволяет качественно описать зависимость фазы запаздывания магнитооптического сигнала от вязкости и линеаризовать эту зависимость. На основе полученных данных мы продемонстрировали возможность определения вязкости дисперсионной среды коллоида в сверхмалых объемах оптическими методами, используя калибровочные зависимости. Предложенный нами метод позволяет проводить in situ измерения вязкости, что также было продемонстрировано. Диапазон вязкостей, измеряемых данным методом, составляет по меньшей мере три порядка величины. Также нами показано, что динамический оптический отклик коллоидов анизотропных частиц позволяет наблюдать коллективные эффекты в коллоидах, такие как образование динамических агрегатов, не заметное в данных СКВИД магнитометрии. Таким образом, исследование магнитооптического отклика коллоидов анизотропных магнитотвердых наночастиц является не только комплементарным методом исследования динамического поведения систем, но и позволяет получать дополнительную информацию, по сравнению с магнитометрией в переменных полях.
- Добавил в систему: Трусов Лев Артемович