• Українська
  • English
ISSN 2415-3400 (Online)
ISSN 1028-821X (Print)

Феромагнітний резонанс у наночастинках Fe1–xCoxFe2O4, осаджених з діетиленгліколю

Рубрика: 
РАДІОФІЗИКА ТВЕРДОГО ТІЛА ТА ПЛАЗМИ
Вакула, АС, Кравчук, ОО, Тарапов, СІ, Білоус, АГ
Organization: 

 

Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України
12, вул. Акад. Проскури, Харків, 61085, Україна
E-mail: vakula@ire.kharkov.ua

Харківський національний університет радіоелектроніки
14, Пр. Науки, Харків, 61166, Україна

Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна
4, Майдан Свободи, Харків, 61022, Україна

Інститут загальної та неорганічної хімії
32/34, пр. Ак. Палладіна, Київ, 03142, Україна
https://doi.org/10.15407/rej2020.03.054
Мова: англійська
Анотація: 

 

Предмет і мета роботи. Одним із шляхів підвищення ефективності методики гіпертермії є спосіб синтезу нових магнітних наноматеріалів. Такі наноматеріали повинні мати високу коерцитивну силу водночас зі збереженням біосумісності. Надійним способом є допування біосумісних матеріалів, таких як Fe3O4, атомами речовин з великою коерцитивною силою – наприклад, атомами Co. Відомі на цей час роботи інших авторів недостатньо повно відображають магнітний стан подібних наночастинок. Таким чином, предметом нашого дослідження є магнітні та магніторезонансні властивості наночастинок Fe1–xCoxFe2O4, синтезованих шляхом осадження з діетиленгліколю за температурами T = 200 К та T = 500 К. Метою роботи є визначення залежності магнітних та магніторезонансних властивостей Fe1–xCoxFe2O4 зі зміною x.

Метод і методологія роботи. Методом електронного спінового резонансу (ЕСР) в діапазоні  8…20 ГГц при T = 294 К зареєстровано спектри феромагнітного резонансу (ФМР). Магнітометричним методом досліджено петлі магнітного гістерезису наночастинок, та методом просвічуючої електронної мікроскопії отримано фотографії магнітних наночастинок.

Результати роботи. Аналіз результатів експериментальних досліджень зразків наночастинок Fe1–xCoxFe2O4 (x = 0,0; 0,5; 1,0) показав, що підвищене значення сумарного поля магнітної анізотропії в наночастинках Fe1–xCoxFe2O4 з концентрацією x = 0,5 у порівнянні з x = 0,0 та x = 1,0 викликане збільшенням поля кристалографічної анізотропії.

Висновок. Результати представлених досліджень дозволять визначити фундаментальну взаємодію магнітних атомів Co та Fe у кристалічній гратці. Отримані знання будуть корисними у розробленні магнітокерованих високочастотних фільтрів та частотних селекторів.
Ключові слова: електронний спіновий резонанс, магнетит, надвисокі частоти, феромагнітний резонанс

Стаття надійшла до редакції 15.04.2020
УДК 537.622.4
Radiofiz. elektron. 2020, 25(3): 54-59
Повний текст (PDF)

References: 

 

  1. Mozul, K.A., Olkhovik, L.P., Sizova, Z.I., 2013. Surface magnetic anisotropy of CoFe2O4 nanoparticles with giant low-temperature hysteresis. Low Temperature Phys., 39(4), pp. 469–474 (in Russian).
  2. Hafeli, U., Schott, W., Teller, J., 1997. Scientific and clinical applications of magnetic carriers. New York: Springer. 610 р.
  3. Torres, T.E., Roca, A.G., Morales, M.P., Ibarra, A., Marquina, C., Ibarra, M.R. and Goya, G.F., 2010. Magnetic properties and energy absorption of CoFe2O4 nanoparticles for magnetic hyperthermia. J. Phys.: Conf. Ser., 200, pp. 072101 (4 p.). DOI: 10.1088/1742-6596/200/7/072101.
  4. Tartaj, P., Morales, M.P., Veintemillas-Verdaguer, S., Gonzalez-Carreño, T., Serna, C.J., 2006. Synthesis, properties and biomedical applications of magnetic nanoparticles. In: Handbook of magnetic materials, 16, pp. 403–482. Ch. 5. DOI: 10.1016/S1567-2719(05)16005-3.
  5. Gandha, K., Elkins, K., Poudyal, N., Liu, J.P., 2015. Synthesis and characterization of CoFe2O4 nanoparticles with high coercivity. J. Appl. Phys., 117(17), 17A736. DOI: https://doi.org/10.1063/1.4916544.
  6. Bañobre-López, M., Teijeiro, A., Rivas, J., 2013. Magnetic nanoparticle-based hyperthermia for cancer treatment. Rep. Pract. Oncol. Radiother., 18(6), pp. 397–400. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rpor.2013.09.011.
  7. Vakula, A.S., 2015. Temperature dependent microwave properties of Fe3O4 nanoparticles syhthezed by various techniques. Radiophys. electron., 6(20)(3), pp. 62–65 (in Russian). DOI: https://doi.org/10.15407/rej2015.03.062.
  8. Singh, A.K., Srivastava, O.N., Singh, K., 2017. Shape and Size-Dependent Magnetic Properties of Fe3O4 Nanoparticles Synthesized Using Piperidine. Nanoscale Res. Lett., 12(1), pp. 298–305. DOI: 10.1186/s11671-017-2039-3.
  9. Poole, C., 1997. Electron Spin Resonance: A comprehensive treatise on experimental techniques. New York: Dover Publ. 810 p.
  10. Vakula, A., Bereznyak, E., Gladkovskaya, N., Dukhopelnikov, E., Herus, A., Tarapov, S., 2016. Spectral investigation of magnetite nanoparticles interaction with charged drugs. In: 9th Int. Kharkiv Symposium on Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter and Submillimeter Waves (MSMW 2016). Proc. Kharkiv, Ukraine, 21–24 June 2016. Kharkiv: IEEE. A-30.
  11. Shabarchina, M.M., Tsapina, A.I., Malenkov, A.G., Vanin, A.F., 1990. The behavior of magnetic metallic iron particles in animals. Biofizica, 35(6), pp. 985–988 (in Russian).
  12. Yelenich, O.V., Solopan, S.O., Trachevskii, V.V. and Belous, A.G., 2013. Synthesis and Properties of AFe2O4 (A  Mn, Fe, Co, Ni, Zn) Nanoparticles Produced by Deposition from Diethylene Glycol Solution. Russ. J. Inorg. Chem., 58(8), pp. 901–905. DOI: https://doi.org/10.1134/S0036023613080068.
  13. Gubin, S.P., Koksharov, Yu.A., Khomutov, G.B., Yurkov, G.Yu., 2005. Magnetic nanoparticles: production methods, structure and properties. Russ. Chem. Rev., 74(6), pp. 539–574. DOI: 10.1070/RC2005v074n06ABEH000897.
  14. Tarapov, S.I., Machekhin, Yu.P., Zamkovoy, A.S., 2008. Magnetic Resonance for Optoelectronic Materials Investigating. Kharkov: Collegium. 144 p. ISBN 978-966-8604-42-3.
  15. Chi-Kuen Lo, 2013. Instrumentation for Ferromagnetic Resonance Spectrometer. In: Orhan Yalcin, ed. 2013. Ferromagnetic Resonance - Theory and Applications. Publisher: InTech. Ch. 2, pp. 47–62. DOI: http://dx.doi.org/10.5772/56069.
  16. Morgunov, R.B., Dmitriev, A.I., Dzhardimalieva, G.I., Pomogaĭlo, A.D., Rozenberg, A.S., Tanimoto, Y., Leonowicz, M., Sowka, E., Ferromagnetic resonance of cobalt nanoparticles in a polymer shell. Phys. Solid State, 49(8), pp. 1436–1441 (in Russian).
  17. Krupichka, S., 1976. Physics of ferrites and related magnetic oxides. Translated from German. M: Mir Publ. Vol. 2 (in Russian).
  18. Durneata, D., Hempelmann, R., Caltun, O. and Dumitru, I., 2014. High-Frequency Specific Absorption Rate of CoxFe1−xFe2O4 Ferrite Nanoparticles for Hipertermia Applications. IEEE Trans. Magn., 50(11), pp. 5201104 (4 p.). DOI: 10.1109/TMAG.2014.2324011.