Сучасна електрометалургія, 2022, №02



2022 №02 (02)

DOI of Article 10.37434/sem2022.02.03

2022 №02 (04)

---

Сучасна електрометалургія, 2022, #2, 17-26 pages

Дисперсність та магнітні властивості наночастинок магнетиту, отриманих методом конденсації молекулярних пучків

Ю.А. Курапов, С.Є. Литвин, Г.Г. Дідікін, В.В. Борецький

ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua

Реферат
Приведено результати дослідження наночастинок заліза у конденсатах системи 10…43 мас. % Fe–NaCl, отриманих способом електронно-променевого випаровування та спільної конденсації у вакуумі молекулярних пучків Fe та NaCl (метод EB-PVD). З використанням трансмісійної електронної мікроскопії, рентгенофазового аналізу, динамічного розсіювання світла, вібраційної магнітометрії досліджено структуру та розміри наночастинок у конденсатах Fe–NaCl, їх фазовий та хімічний склад, магнітні властивості. Визначено розмір наночастинок Fe3O4 у конденсатах залежно від температури їх синтезу та розмір кристалітів наночастинок в залежності від концентрації заліза в конденсатах. Показано вплив кількості заліза в конденсатах на розмір кристалітів наночастинок. Згідно рентгенофазового аналізу, розмір кристалітів Fe3O4 у діапазоні концентрацій 2…15 ат. % Fe перебуває в межах 3…14 нм, а в діапазоні 20…30 ат. % Fe — 17…22 нм. Середній розмір кристалітів Fe3O4 (8…15 нм), отриманих при температурі підкладки 45 ºС, збільшується в міру підвищення температури підкладки до 25…40 нм (410 º С). Слід зазначити, що в наночастинках фаза чистого заліза виявляється при вмісті заліза в конденсаті більше 20 ат. % Fe. Доведено, що температуру конденсації можна розглядати як надійний фактор для регулювання розміру наночастинок в технологічному процесі. Проведено дослідження розподілу гідродинамічного розміру агрегатів наночастинок Fe3O4 у водних колоїдах з декстраном. Визначено зростання намагніченості насичення та коерцитивної сили конденсатів Fe–NaCl з наночастинками магнетиту з ростом вмісту заліза. Бібліогр. 21, табл. 1, рис. 7.
Ключові слова:: електронно-променеве фізичне осадження у вакуумі (EB-PVD); конденсат пористий; мікроструктура; наночастинки; температура конденсації; фазовий склад; кристаліти; агрегати

Received 18.04.2022

Список літератури

1. Gupta A.K., Gupta M. (2005) Synthesis and surface engineering of iron oxide nanoparticles for biomedical applications. Biomaterials, 26(18), 3995–4021. DOI: 10.1016/j.biomaterials. 2004.10.012
2. Thach C.V., Hai N.H., Chau, N. (2008) Size controlled magnetite nanoparticles and their drug loading ability. J. of the Korean Phys. Soc., 52(5), 1332–1335. DOI: https://doi. org/10.3938/jkps.52.1332
3. Шпак А.П., Горбик П.П., Чехун В.Ф. и др. (2007) Нанокомпозиты медико-биологического назначения на основе ультрадисперсного магнетита. Физико-химия наноматериалов и супрамолекулярных структур, 1, 45–87.
4. Salimi M., Sarkar S., Saber R. et al. (2018) Magnetic hyperthermia of breast cancer cells and MRI relaxometry with dendrimer-coated iron-oxide nanoparticles. Cancer Nanotechnol, 9(7), 1–19. DOI: 10.1186/s12645-018-0042-8
5. Vallabani N.V.S., Singh S. (2018) Recent advances and future prospects of iron oxide nanoparticles in biomedicine and diagnostics. Biotech., 279(8), 1–23. DOI: 10.1007/s13205-018-1286-z
6. Kopanja L., Kralj S., Zunic D. et al. (2016) Core-shell superparamagnetic iron oxide nanoparticle (SPION) clusters: TEM micrograph analysis, particle design and shape analysis. Ceramics International, 42, 10976–10984. DOI: 10.1016/j. ceramint.2016.03.235
7. Tadić M., Kralj S., Jagodic M. et al. (2014) Magnetic properties of novel superparamagnetic iron oxide nanoclusters and their peculiarity under annealing treatment. Applied Surface Science, 322, 255–264. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc. 2014.09.181
8. Мовчан Б.А. (2004) Электронно-лучевая технология испарения и осаждения из паровой фазы неорганических материалов с аморфной, нано- и микроструктурой. Наносистемы, наноматериалы, нанотехнологии, 2(4), 1103–1125.
9. Чекман І.С., Сердюк А.М., Кундієв Ю.І. та ін. (2009) Нанотоксикологія: напрямки досліджень. Довкілля та здоров’я, 48(1), 3–7. http://www.dovkil-zdorov.kiev.ua/env/48-0003.pdf
10. Kopanja L., Milošević I., Panjan M. et al. (2016) Sol–gel combustion synthesis, particle shape analysis and magnetic properties of hematite (α-Fe2O3) nanoparticles embedded in an amorphous silica matrix. Applied Surface Science, 362, 380–386. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2015.11.238
11. Movchan B.A. (2006) Inorganic materials and coatings produced by EBPVD. Surface Engineering, 22(1), 35–45. DOI: https://doi.org/10.1179/174329406X85029
12. Мовчан Б.А. (2007) Электронно-лучевая нанотехнология и новые материалы в медицине — первые шаги. Вісник фармакології та фармації, 12, 5–13.
13. Чекман И.С., Мовчан Б.А., Загородный М.И. и др. (2008) Наносеребро: технологии получения, фармакологические свойства, показания к применению. Мистецтво лікування, 51(5), 32–34.
14. Курапов Ю.А., Крушинська Л.А., Горчев В.Ф. та ін. (2009) Аналіз колоїдних систем на основі наночастинок Cu–O–H2O та Ag–O–H2O, отриманих методом молекулярних пучків. Доповіді НАН України, 7, 176–181. DOI: http:// nbuv.gov.ua/j-pdf/dnanu_2009_7_33.pdf
15. Орел В.Е., Лошицький П.П., Курапов Ю.А. та ін. (2010) Вивчення впливу магніточутливого комплексу та неоднорідного електромагнітного поля на нелінійну динаміку росту пухлин і виживаність тварин з карциномою Герена. Электроника и связь. 3-й Тематический выпуск «Электроника и нанотехнологии», 126–130.
16. Баранов Д.А., Губин С.П. (2009) Магнитные наночастицы: достижения и проблемы химического синтеза. Радиоэлектроника. Наносистемы, 1(1–2), 129–147.
17. Sadeh B., Doi M., Shimizu T., Matsui M. (2000) Dependence of the Curie temperature on the Diameter of Fe3O4 Ultra-fine particles. J. Magn. Soc. J., 24, 511–514. DOI: https://doi. org/10.3379/jmsjmag.24.511
18. Hou D.L., Nie X.-F., Luo H.-L. (1998) Magnetic anisotropy and coercivity of ultrafine iron particles. J. Magn. Magn. Mater., 188(1–2), 169–172. DOI: https://doi.org/10.1016/S0304-8853(98)00170-X
19. Веролайнен Н.В. (2009) Стабилизация водных дисперсий γ-оксида железа неионогенными поверхностно-активными веществами. Современные наукоемкие технологии, 10, 75–76. https://www.top-technologies.ru/ru/article/ view?id=25777]
20. Мовчан Б.А., Демчишин А.В. (1969) Исследование структуры и свойств толстых вакуумных конденсатов никеля, титана, вольфрама, окиси алюминия и двуокиси циркония. ФММ, 28(4), 653–660. http://impo.imp.uran.ru/fmm/ electron/vol28_4/abstract10.pdf
21. Kurapov Yu.A. Lytvyn S.Ye., Didikin G.G., Romanenko S.M. (2021) Electron-beam physical vapor deposition of iron nanoparticles and their thermal stability in the Fe–O system. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 60(7–8), 451–463. DOI: https://doi.org/10.1007/s11106-021-00256-8

---

Реклама в цьому номері:

---