納米磁流體的磁光性質(zhì)及其在新型磁性光學(xué)材料中的應(yīng)用研究.pdf

1、磁流體是一種具有磁性的,可調(diào)諧的光學(xué)功能納米材料。它是由納米級(jí)的強(qiáng)磁性顆粒高度彌散于某種液體之中所形成的穩(wěn)定的膠體體系。本論文在研究納米磁流體的相關(guān)光學(xué)性質(zhì),以及討論其在光子器件中的應(yīng)用基礎(chǔ)上,探討了基于納米磁流體的各種新型磁性納米光學(xué)材料。
　　 磁流體在磁場(chǎng)作用下顯示出比較顯著的雙折射效應(yīng)。我們研究了磁性顆粒半徑為10nm的水基Fe3O1磁流體雙折射效應(yīng)對(duì)于外加磁場(chǎng)的強(qiáng)度和入射激光波長(zhǎng)依賴關(guān)系的理論分析和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象研究。結(jié)果表

2、明,磁致雙折射效應(yīng)的強(qiáng)弱和磁流體中磁性顆粒的團(tuán)簇程度成正比,并建立了磁致雙折射效應(yīng)和磁性顆粒團(tuán)簇效應(yīng)的半定量關(guān)系。
　　 在傳統(tǒng)的磁流體基礎(chǔ)上,我們還討論了在磁流體中摻雜非磁性的納米二氧化硅粉末的體系。對(duì)摻雜磁流體體系的磁光效應(yīng)進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)的研究。經(jīng)過研究我們發(fā)現(xiàn),摻雜以后,磁流體中的磁性顆粒的團(tuán)簇效應(yīng)被抑制了,并且其摻雜比可以作為調(diào)控磁流體的雙折射性質(zhì)的一個(gè)有效的參數(shù)。
　　 我們運(yùn)用Monte-Carlo方法模擬

3、了新型納米磁性顆粒的自組裝效應(yīng)以及磁化強(qiáng)度的演化過程。研究結(jié)果表明,顆粒的直徑大小對(duì)于顆粒的自組裝形貌來說,是一個(gè)非常重要的因素。即使在未加磁場(chǎng)的情況下都非常容易使顆粒間發(fā)生團(tuán)簇,影響體系的穩(wěn)定性。磁性膠體中的顆粒大小,粒子表面單位面積內(nèi)表面活性劑長(zhǎng)鏈分子數(shù),以及濃度等參數(shù),對(duì)于體系磁化強(qiáng)度的演化過程都會(huì)產(chǎn)生非常大的作用。同時(shí),我們也在實(shí)驗(yàn)上觀察到了,在存在磁場(chǎng)的情況下,新型磁性納米顆粒的自組裝行為。
　　 由于磁流體的吸收系數(shù)

4、相對(duì)較大,影響了其在光子器件以及光通信領(lǐng)域的應(yīng)用。為此我們研究了一種基于納米磁流體和多孔氧化鋁薄膜的新型納米磁光材料。對(duì)這種新型的磁性光學(xué)納米結(jié)構(gòu)的制備過程,光透過率以及磁光效應(yīng)進(jìn)行了研究。與傳統(tǒng)的磁流體相比,該材料具有更好的光透射性質(zhì)。同時(shí),發(fā)現(xiàn)了該材料的一個(gè)獨(dú)特磁光性質(zhì):負(fù)梯度磁線性二向色性,與傳統(tǒng)磁流體的郎之萬(wàn)型的磁線性二向色性有很大的區(qū)別。該現(xiàn)象可以用兩種平均直徑不同的磁疇間的反鐵磁耦合現(xiàn)象來解釋。該新型材料將對(duì)未來集成光器件有