納米材料的新穎磁性與應(yīng)用ppt課件

1、納米資料的新穎磁性與運(yùn)用朱慧源 20系 PB05206248 指點(diǎn)教師：劉之景Research and Application of Novel Magnetic Properties of Nanostructured Materials 納米資料即三維空間尺寸中至少有一維處于1100nm的資料。 單磁疇 超順磁性高矯頑力 計(jì)算 實(shí)驗(yàn) 模型納米資料一些特殊的磁學(xué)性質(zhì)納米資料一些特殊的磁學(xué)性質(zhì)及能夠的實(shí)際解釋及能夠的實(shí)際解釋我們經(jīng)過實(shí)際計(jì)算來論證(1)單磁疇構(gòu)造 以下圖是鐵磁體未分疇與分疇后的自發(fā)磁化矢量分布簡單圖示： (a)未分疇 (b)分疇外表退磁場能202FMEF對于鐵，M=1.7110

2、6Am-1,所以F=1.810 6Jm-3 設(shè)L=0.01m，那么晶體外表單位面積的退磁場能為:E= L1=1.810 4 6Jm-2 分疇后，b圖知，片狀磁疇外表依然有交替變化磁極出現(xiàn)，設(shè)磁疇寬度為D,那么此時外表退磁場能為： F= 2=20.852110-7 2MD=1.710-7 2MD磁疇壁能 分疇后出現(xiàn)疇壁能，設(shè)晶體外表單位面積長寬均為一個單位長度，其大小等于1，厚為L,那么沿長度方向可分為1/D個磁疇，并有1/D個疇壁，每個疇壁面積為L，那么晶體中疇壁總面積為L1/D=L/D,那么單位面積中的疇壁能量代入公式 ES/EL D= 為單位面積磁疇壁能量 EEE=1.710-7 D+ /

3、L D2M求其最小值 0ED得 421017LDM所以 421017EML 對于鐵， M=1.71106Am-1 =1.5910-3Jm-2 L=0.01m，所以分疇后E=5.6Jm-2 45.611.8 103200EE比較知，分疇前后，納米磁性資料與宏觀資料有許許多多的獨(dú)特性質(zhì)，很多也是單磁疇構(gòu)造的緣由所致。(2)奇特的超順磁性與較高的矯頑力 單磁疇時，資料自發(fā)磁化，磁矩都陳列在易磁化方向資料內(nèi)部的各向異性能與熱運(yùn)動能相比較時 易磁化方向就會作無規(guī)律變化 即宏觀上顯示超順磁性 (a)鐵磁性 (b)順磁性以直徑為9nm的鎳為例 磁有序的弛豫時間 exp(/)Bkv k T k為各項(xiàng)異性常數(shù)

4、約為 10-11s V為晶粒的體積。對于9納米的鎳在T=631K時，各向異性常數(shù)K為5.810-2J。由此可得 323exp(5.83/44.5/1.38 10631) =4.1810-17s 由麥克斯韋平均自在程公式和平均熱速率公式12n n為分子數(shù)密度 為有效直徑 2/422.6/NivkT mm s =710-17s 可見磁有序的弛豫時間與熱運(yùn)動近似處于同一數(shù)量級，從而從另一個角度證明了此時的各向異性能與熱運(yùn)動能可以相比較，顯示超順磁性。 顆粒直徑D nm1018385880矯頑力HC103/4A*m-1 078195240200 用Origin作圖得曲線 010203040506070

5、8090050100150200250Y Axis TitleX Axis Title A實(shí)驗(yàn)論證 不同尺度和形貌的普魯士藍(lán)近似物晶體 如圖磁滯曲線 磁性納米資料的運(yùn)用磁性納米資料的運(yùn)用 利用磁場與磁性納米資料相互作用合成新穎的納米資料磁性納米資料的運(yùn)用磁性納米資料的運(yùn)用 以合成四氧化三鐵單晶為例 圖號外加磁場強(qiáng)度（T）產(chǎn)物形貌圖-A0全部是塊狀晶體圖-B0.15產(chǎn)物中出現(xiàn)了少量納米帶圖-C0.25產(chǎn)物中納米帶增多圖圖-D0.35產(chǎn)物為均勻的納米帶簡單的模型 納米磁性資料擁有易磁化軸，外有磁場的介入，就有能夠使粒子沿著易磁化軸的方向聚集、交融、生長 同時，在溶液中，離子定向挪動產(chǎn)生電流，當(dāng)磁場

6、在垂直于電流方向有分量時，會產(chǎn)生洛侖茲力Q*V*B，在磁場的作用下，反響體系中帶電荷的基團(tuán)外表活性劑、無機(jī)離子、帶電荷的膠團(tuán)能夠遭到洛侖茲力(Q*V*B)的擾動，呈現(xiàn)出與無磁場是不一樣的分布情況，從而產(chǎn)生不同的吸附 如以下圖運(yùn)用 強(qiáng)磁場下在砷化鎵襯底下自組裝四氧化三鐵納米顆粒，并觀測到沿磁力線方向上磁性顆粒的長程有序； 利用1T磁場把磁性鐵微球陳列成整齊的六方堆積； 利用磁場勝利合成很多納米磁性顆粒和指引碳納米管的定向陳列； 在磁場輔助下經(jīng)過簡單的水熱一步合成制備出構(gòu)造復(fù)雜的珍珠鏈狀磁鐵礦和白鐵礦微米線/棒。近期science上發(fā)表的重要文章報(bào)道了利用不同尺寸34Fe O納米資料磁學(xué)性能不同進(jìn)

7、展污水治理和復(fù)雜混合物分別的新技術(shù)。 自下而上 (bottom-up) 介觀晶體 (mesocrystal) 自組裝 (self-assemble) A顆粒 B介觀晶體 援用文獻(xiàn)1H.Zeng, J.Li, J.P.Liu. 1H.Zeng, J.Li, J.P.Liu. “Exchange-coupled nanocomposite magnets by Exchange-coupled nanocomposite magnets by nanoparticle self-assemblynanoparticle self-assembly J JNature,2002.420:395-39

8、8.Nature,2002.420:395-398.2H.L.Sun, H.T.Shi, F.Zhao, L.M.Qi.2H.L.Sun, H.T.Shi, F.Zhao, L.M.Qi.“Shape-dependent magnetic properties Shape-dependent magnetic properties of low-dimensional nanoscale Prussian blue agalogue SmFe(CN)64H2Oof low-dimensional nanoscale Prussian blue agalogue SmFe(CN)64H2O JJ

9、Chemmun.,2005.(DOI:10.1039/b507240a)Chemmun.,2005.(DOI:10.1039/b507240a)3C.B.Rong, D.R.Li, V.Nandwana.3C.B.Rong, D.R.Li, V.Nandwana.“Size-dependent Chemical and Magnetic Size-dependent Chemical and Magnetic Ordering in L10-FePt NanoparticlesOrdering in L10-FePt NanoparticlesJJAdv.Mater.,2006,18:2984

10、-2988.(DOI:10.1002/adma.200601904)Adv.Mater.,2006,18:2984-2988.(DOI:10.1002/adma.200601904)4D.B.Yu, X.Q.Sun, J.W.Zou. 4D.B.Yu, X.Q.Sun, J.W.Zou. “Oriented Assembly of Fe3O4 Nanoparticles Oriented Assembly of Fe3O4 Nanoparticles into Monodisperse Hollow Single-Crystall Microspheresinto Monodisperse Hollow Single-Crystall MicrospheresJJJ.Phys.Chem.B.,2006,110(43):21667-21671.(DOI