磁場(chǎng)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(chǔ)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(lái)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(jià)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(chǔ)存方面的特性，使其在越來(lái)越受到人們的關(guān)注。本論文旨在研究磁場(chǎng)在制備磁性有序材料方面的應(yīng)用，對(duì)磁性納米粒子的組裝有序結(jié)

2、構(gòu)進(jìn)行了較為深入的探討，在前人的基礎(chǔ)上研究了磁場(chǎng)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(lái)獲得有序的磁性納米結(jié)構(gòu)。詳細(xì)內(nèi)容歸納如下：
　　 為了研究磁場(chǎng)下粒子自組裝的規(guī)律，我們首先需要選擇一個(gè)適合加磁場(chǎng)的體系，并在這個(gè)體系下合成結(jié)晶性很好的Fe3O4八面體。為了這個(gè)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(guò)程中“原位”

3、引入一個(gè)外加磁場(chǎng)，成功地觀測(cè)到磁場(chǎng)對(duì)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(duì)面的形式連接，而并不是兩個(gè)易磁化軸——＜111＞和＜110＞——方向機(jī)會(huì)均等?；趯?shí)驗(yàn)結(jié)果，我們提出了一種理想的生長(zhǎng)模型來(lái)解釋這種現(xiàn)象。對(duì)于有多個(gè)易磁化軸的多面體，在磁場(chǎng)下成鏈時(shí)，易磁化軸的方向和磁性粒子的形貌共同決定了哪個(gè)易磁化軸優(yōu)先取向。這種模型為研究有多個(gè)易磁化軸的磁性多面體晶體在磁場(chǎng)下的自組裝行為提供了理論

4、依據(jù)。
　　 利用同步輻射實(shí)驗(yàn)室的X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)(XAFS)技術(shù)觀測(cè)到反應(yīng)中的外加磁場(chǎng)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(chǎng)的影響規(guī)律，為磁學(xué)性能的研究提供了理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。從測(cè)試結(jié)果看，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增大，F(xiàn)e(Ⅱ)-O鍵的鍵長(zhǎng)不變而Fe(Ⅲ)-O鍵的鍵長(zhǎng)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(chǎng)可以作為一種手段來(lái)調(diào)控磁性材料的磁性。如果能在材料合成過(guò)程中引入一個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)，可以更

5、好地調(diào)控材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們可以定性地認(rèn)為，磁場(chǎng)對(duì)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(zhǎng)的縮小。我們認(rèn)為磁場(chǎng)對(duì)磁性弱鍵能小的樣品影響較大；如果能使用強(qiáng)磁場(chǎng)，這種現(xiàn)象會(huì)更明顯。
　　 嘗試?yán)么艌?chǎng)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(chǎng)下誘導(dǎo)磁性納米球均勻的分布在模板的表面，每個(gè)孔洞填入一個(gè)Fe3O4粒子。當(dāng)每個(gè)Fe3O4粒子為一個(gè)單疇結(jié)構(gòu)時(shí)，此2D磁