بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش، نانوذرات فریت نیکل آلایش یافته با کروم با فرمول 0/7 - NiCrx Fe2xO4و0/5و0/3و0/1و - x = 0 به روش سل-ژل خوداحتراقی ساخته شد. خواص ساختاري و مغناطیسی نمونههاي جانشانیشده با استفاده از پراش پرتو ایکس - - XRD ومغناطیس سنج ارتعاشی - VSM - اندازهگیري شده است. نتایج XRD نشان داد که ساختار بلوري نمونهها، مکعبی اسپینلی است. بررسی منحنی پسماند مغناطیسی نشان داد که مقدار مغناطش اشباع با افزایش مقدار کروم رفتار منظمی ندارد. همچنین میدان وادارندگی براي نمونه x=0/7 بیشترین مقدار - - 165 Oe را داراست.
مقدمه
فریتهاي اسپینلی به سبب ویژگیهاي الکتریکی، مغناطیسی وشیمیایی کاربردهاي زیادي در زمینههاي مختلف دارند.[2 ,1] فریت نیکل از جمله فریتهاي اسپینلی نرم است، ویژگیهاي مختلفی از جمله مقاومت الکتریکی بالا، تلفات پسماند کم و جریان گردابی قابل اغماض براي بسامدهاي بالاي الکترومغناطیسی دارد. این فریتها کاربردهاي زیادي در زمینههاي مختلف صنعتی و پزشکی از جمله ارتباطات ماکروویو، ذخیره، حسگرها، افزایش وضوح تصاویر در MRI، دارورسانی هدفمند، درمان سرطان و ... دارند. از خاصیت ابرپارامغناطیسی فریتها میتوان براي انتقال دارو و یا جداسازي آنزیمها، پروتئینها و DNA استفاده کرد.
با قرار دادن نانوداروها در کپسولهاي ابرپارامغناطیس و تزریق آنها به جریان خون و اعمال یک میدان خارجی متناوب میتوان این داروها را به منطقه موردنظر در بدن هدایت کرد و به این صورت توده سرطانی را در معرض داروي موردنظر قرار داد. تودههاي سرطانی به تغییرات دمایی حساس هستند. با انتقال فریتهاي ابرپارامغناطیس به منطقهاي که شامل توده سرطانی است و همچنین اعمال میدان مغناطیسی متناوب میتوان تودههاي سرطانی را از بین برد.[4 ,3] فریتهایی که ساختار اسپینلی دارند با فرمول MFe2O4 نشان داده میشوند که جاي M کاتیونهاي دو ظرفیتی مانند Ni، Co، Cu، Zn وMn قرار میگیرد.
ساختار اسپینلی از دو جایگاه چهاروجهی - - A و هشتوجهی - - B تشکیل شده است که کاتیونها در این دو جایگاه قرار میگیرند. براساس توزیع کاتیونها در دو جایگاه سه نوع ساختار اسپینلی نرمال، معکوس و آمیخته شکل میگیرد.[5 ,1] ویژگیهاي مغناطیسی فریتهاي اسپینلی به روش ساخت، ترکیب شیمیایی، دماي بازپخت، نوع آلایش و نحوه توزیع کاتیونها در جایگاههاي چهاروجهی و هشتوجهی بستگی دارد.[6] روشهاي مختلفی از قبیل سل-ژل هیدروترمال، هم رسوبی و روشهاي مکانیکی براي ساخت نانوذرات فریت نیکل بهکار برده میشود.
روش سل-ژل خوداحتراقی به دلیل به کارگیري پیشماده ارزان، مسیر آسان ساخت، کنترل استوکیومتري، تولید ذرات در یک فرایند زمانی نسبتا کوتاه و در دماهاي پائین روش خوبی براي تهیه نانوذرات است.[8 ,7] یکی از راههاي بهبود خواص مغناطیسی فریتهاي اسپینلی به منظور کاربردهاي ذکر شده، آلایش عناصر مختلف در این ترکیبات است که به همین منظور در این تحقیق ترکیب فریت نیکل با آلایش کروم را مورد بررسی قرار میدهیم.
مواد و روش تحقیق
در این تحقیق از روش سل ژل جهت ساخت نانوذرات استفاده شده است. براي ساخت نمونه از نیترات آهن Fe - NO3 - 3.9H2O ، نیترات نیکل Ni - NO3 - 2.6H2O ، استات کرومCr - CH3COO - 3 ، اسید سیتریک و آمونیاك به عنوان مواد اولیه استفاده شده است. براي تهیه محصول نهایی ابتدا نیتراتها را با نسبت استوکیومتري مناسب در آب یونزدایی شده حل شد، بعد از گذشت یک ساعت و نیم محلول EDTA آماده شده به محلول آبی تهیه شده افزوده گردید. سپس محلول اسید سیتریک را به محلول اضافه میکنیم و سل تشکیل میشود.
سل تشکیل شده به مدت 6 ساعت در دماي 60 درجه سانتیگراد قرار داده شد. در این مرحله ژل تشکیل می- شود. سپس دما را کم کم افزایش دادیم تا در دمايدرجه300 سانتیگراد خوداحتراقی صورت گرفت و فریت سپستشکیل شد. به منظور حذف ناخالصیها وتشکیل فار اسپینلی نمونهها به مدت 3 ساعت در دماي 1000 درجه سانتیگراد در کوره بازپخت شدند. در این پژوهش ساختار بلورین نمونههاي آلایش یافته با استفاده از روش پراش اشعه ایکس - XRDهمچنین - بررسی شد و ویژگیهاي مغناطیسی نمونهها با استفاده از مغناطیس سنج ارتعاشی - VSM - اندازهگیري شده است.
بحث و نتایج
شکل 1 الگوهاي پراش ایکس نمونهها با آلایش مختلف Crرا نشان میدهد. صفحات بلوري - 220 - ، - 311 - ، - 222 - ، - 400 - ، - 422 - ، - 511 - ، - 440 - ، - 620 - ، - 533 - و - 622 - در ساختار نمونهها مشخص شدهاند. نتایج حاصل نشان میدهد که نمونههاي با آلایش مختلف Cr ساختار اسپینلی مکعبی با گروه فضایی Fd - 3m دارند و قله اضافی که نشاندهنده ناخالصی باشد، وجود ندارد. با استفاده از نرمافزار MAUD نوع ساختار بلوري نمونهها تعیین شد و توزیع کاتیونها در جایگاههاي چهاروجهی و هشتوجهی، ثابت شبکه و مختصات اتمها محاسبه شد.[9]
