بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش فریت کبالت - - CoFe2O4 به روش سل-ژل در حضور میدان مغناطیسی با شدت های مختلف 0، 0/4 و 0/8 تسلا در دمای 400 C̊ ساخته شد. تاثیر میدان مغناطیسی بر روی ویژگی های ساختاری و مغناطیسی نمونههای ساخته شده مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به طیف پراش پرتوی ایکس نمونه ها، مشاهده شد که افزایش شدت میدان مغناطیسی موجب کاهش پارامتر شبکه میشود. اندازهگیری حلقه پسماند نمونهها نشان داد که افزایش میدان مغناطیسی باعث کاهش مغناطش نمونهها میشود. تغییرات ساختاری و مغناطیسی نمونهها به تغییر توزیع کاتیونها در اثر میدان اعمالی نسبت داده شد.
مقدمه
در سالهای اخیر ساخت نانوساختارها در حضور میدان مغناطیسی به یک رویکرد امیدبخش در آمادهسازی ذرات مغناطیسی تبدیل شده است، تا به وسیلهی آن بتوان عواملی ازجمله اندازه، مورفولوژی و ویژگیهای مغناطیسی نانوذرات را تحت کنترل قرار داد . 1 فریتها ازجمله موادی هستند که به علت خواص الکتریکی و مغناطیسی منحصر به فرد به طور گسترده مورد مطالعه قرار می-گیرند. این مواد گسترهی وسیعی از کاربردها را در حوزههای پزشکی 2 ، فروشارهها 3 ، محیطهای ضبط مغناطیسی 4 و ... به خود اختصاص دادهاند.
فرمول کلی فریت اسپینلی است که M یون دوظرفیتی - - M= CO, Mg, Zn'… میباشد. در میان فریتها، فریت کبالت به دلیل ناهمسانگردی مغناطوبلوری مکعبی بزرگ، وادارندگی بالا و مغناطش اشباع متوسط بسیار مورد توجه قرار میگیرد. در ساختار اسپینلی کاتیونها در دو جایگاه چهاروجهی - - A و هشتوجهی - B - قرار میگیرند. فریت کبالت در حالت حجمی ساختار اسپینل معکوس دارد. نیمی از کاتیونهای Fe3+ در A و نیمی دیگر در B قرار دارند. Co2+ نیز در B قرار میگیرد .
روشهای مختلف آمادهسازی فریتهای اسپینلی، پارامترهایی ازجمله اندازه ذرات، ویژگیهای مغناطیسی و توزیع کاتیونها را تحت تاثیر قرار میدهد . 6 یکی از نکات قابل توجه بررسی اثر حضور میدان مغناطیسی در حین فرایند ساخت میباشد. تاکنون پژوهشهایی برای مطالعه اثر میدان مغناطیسی در حین فرایند ساخت صورت گرفته است که از میان آنها میتوان به کار آقای Gajbhiyeو همکارانش اشاره کرد . 7 در این پروژه فریت کبالت به روش هیدروترمال در میدانهای مغناطیسی 0، 0/2 و 0/4 تسلا ساخته شده است.
آنها مشاهده کردند که با افزایش شدت میدان مغناطیسی، مغناطش اشباع کاهش و وادارندگی افزایش یافته است. طیف موزبائر نمونهها نشاندهندهی تغییر توزیع کاتیونها در دو جایگاه است. رشد نانوسیمهای مغناطیسی Fe3O4 تحت میدان مغناطیسی به روش همرسوبی توسط Jun Wang و همکارانش بررسی شد. مشاهده شد که نمونههای آماده شده تحت میدان مغناطیسی مغناطش اشباع بزرگتری نسبت به نمونههایی که در غیاب میدان ساخته شدهاند دارند، همچنین دانههای تشکیل شده تحت میدان، ساختار بلوری بهتری دارند .
تاکنون ساخت نانوذرات فریت ها به روش سل - ژل در حضور میدان مغناطیسی گزارش نشده است. در این پژوهش تاثیر میدان مغناطیسی بر ویژگیهای ساختاری و مغناطیسی نانوذرات فریت کبالت مورد مطالعه قرار میگیرد. ویژگیهای ساختاری از طریق طیف پراش پرتوی ایکس نمونهها - XRD - و همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی - - FE-SEM و ویژگیهای مغناطیسی از طریق مغناطشسنج ارتعاشی - - VSM مورد مطالعه قرار گرفته است.
روشهای تجربی
برای تهیه فریت کبالت از نیتراتآهن>FeN3O9.9H2O]، نیتراتکبالت @CoN2O6.6H@ و اسیدسیتریک >C6H8O7.H2O] به عنوان مواد اولیه استفاده شد. ابتدا محلولی از نیتراتها در دمای60 درجه سانتیگراد تهیه شد. سپس محلول اسید سیتریک قطره قطره به محلول نیترات اضافه شد. برای تنظیم PH بر روی مقدار 7 از محلول آمونیاک استفاده شد. محلول نهایی به مدت 6 ساعت بر روی گرمکن دارای همزن مغناطیسی قرار گرفت. بعد از گذشت این مدت دمای محلول در بازههای مشخص افزایش یافت تا محلول اولیه به ژل تبدیل شد. بعد از تشکیل ژل نمونه برای فرایند خوداحتراقی و پخت به درون کورهی کوچکی که برای این منظور طراحی و ساخته شده بود منتقل شد و در حضور میدان مغناطیسی در دمای 400 C پخت شد. بعد از گذشت یک ساعت و سی دقیقه نمونه از کوره خارج شد و به صورت دستی آسیاب شد.
نتایج و بحث
طیف پراش پرتوی ایکس - - XRD برای تعیین فاز نمونههای ساخته شده طیف پراش پرتوی ایکس گرفته شد - شکل. - 1 طیف بیانگر تشکیل ساختار فریت کبالت، بدون هیچگونه ناخالصی بود و با کارت JCPDS-22-1086 تطبیق داده شد. طیفها از طریق برنامه Fullprof که براساس روش ریتولد میباشد، تحلیل شدند. مشخص شد که همهی نمونه- ها ساختار مکعبی با گروه فضایی Fd -3m دارند - شکل. - 2 با توجه به تحلیل انجام شده پارامترهای شبکه برای سه نمونه در میدانهای 0، 0/4 و0/8 تسلا به ترتیب برابر 8/3723 ،8/3694 و8/3689 به دست آمد که نشان میدهد میدان باعث کاهش اندازه پارامتر شبکه شده است.
