磁場下Fe-,3-O-,4-粒子的合成及其有序組裝.pdf

1、在高密度磁存儲介質(zhì)、磁流體以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中的巨大應(yīng)用前景的刺激下，磁性材料的合成研究受到了越來越廣泛的關(guān)注。此外，磁性的有序納米結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)單元的空間取向和排列而具有許多嶄新的性質(zhì)，因此將磁性納米粒子組裝成各種有序結(jié)構(gòu)具有顯著的科學(xué)意思和應(yīng)用價值。特別是單疇的磁性納米粒子二維(2D)或3D的有序陣列所展現(xiàn)在高密度信息儲存方面的特性，使其在越來越受到人們的關(guān)注。本論文旨在研究磁場在制備磁性有序材料方面的應(yīng)用，對磁性納米粒子的組裝有序結(jié)

2、構(gòu)進行了較為深入的探討，在前人的基礎(chǔ)上研究了磁場誘導(dǎo)磁性粒子自組裝的本質(zhì)，并探索有效的自組裝手段來獲得有序的磁性納米結(jié)構(gòu)。詳細內(nèi)容歸納如下：
　　 為了研究磁場下粒子自組裝的規(guī)律，我們首先需要選擇一個適合加磁場的體系，并在這個體系下合成結(jié)晶性很好的Fe3O4八面體。為了這個目的，我們首先研究了水熱、溶劑熱條件下Fe3O4粒子的形成和結(jié)晶習(xí)性，特別是Fe3O4八面體單晶，并研究了它們的磁性質(zhì)。在合成Fe3O4八面體的過程中“原位”

3、引入一個外加磁場，成功地觀測到磁場對Fe3O4八面體的自組裝反應(yīng)的影響。在鏈中，F(xiàn)e3O4八面體主要沿著＜111＞方向以面對面的形式連接，而并不是兩個易磁化軸——＜111＞和＜110＞——方向機會均等?；趯嶒灲Y(jié)果，我們提出了一種理想的生長模型來解釋這種現(xiàn)象。對于有多個易磁化軸的多面體，在磁場下成鏈時，易磁化軸的方向和磁性粒子的形貌共同決定了哪個易磁化軸優(yōu)先取向。這種模型為研究有多個易磁化軸的磁性多面體晶體在磁場下的自組裝行為提供了理論

4、依據(jù)。
　　 利用同步輻射實驗室的X射線吸收精細結(jié)構(gòu)(XAFS)技術(shù)觀測到反應(yīng)中的外加磁場能引起的Fe3O4微結(jié)構(gòu)變化，定性地研究了磁性原子的配位環(huán)境受磁場的影響規(guī)律，為磁學(xué)性能的研究提供了理論和實驗依據(jù)。從測試結(jié)果看，隨著磁場強度的增大，F(xiàn)e(Ⅱ)-O鍵的鍵長不變而Fe(Ⅲ)-O鍵的鍵長縮小，從而使得磁交換路徑縮短，最終改變了磁體的磁性。表明磁場可以作為一種手段來調(diào)控磁性材料的磁性。如果能在材料合成過程中引入一個強磁場，可以更

5、好地調(diào)控材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。總結(jié)實驗結(jié)果，我們可以定性地認為，磁場對磁性材料的微結(jié)構(gòu)是有影響的，一般體現(xiàn)在金屬原子與O原子的配位鍵鍵長的縮小。我們認為磁場對磁性弱鍵能小的樣品影響較大；如果能使用強磁場，這種現(xiàn)象會更明顯。
　　 嘗試利用磁場誘導(dǎo)Fe3O4粒子在氧化鋁(AAO)模板上組裝成有序的2D陣列。目標(biāo)是在磁場下誘導(dǎo)磁性納米球均勻的分布在模板的表面，每個孔洞填入一個Fe3O4粒子。當(dāng)每個Fe3O4粒子為一個單疇結(jié)構(gòu)時，此2D磁