Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2022, выпуск 12 » Статья стр. 1884
<<<>>>
Магнитные наночастицы ZnxFe3-xO4 (0 ≤ x≤ 1.0), функционализированные полиакриловой кислотой (ZnxFe3-xO4@ПАК)
DOI: 10.21883/JTF.2022.12.53756.152-22
Переводная версия: 10.21883/TP.2022.12.55201.152-22
Камзин А.С.1, Caliskan G.2, Dogan N.2, Bingolbali A.3, Семенов В.Г.4, Бурьяненко И.В.5
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Department of Physics, Gebze Technical University, Kocaeli, Turkey
3Department of Bioengineering, Yildiz Technical University, Istanbul, Turkey
4Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
5Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия
Email: ASKam@mail.ioffe.ru, val_sem@mail.ru, iburyanenko@ritverc.com
Поступила в редакцию: 9 июня 2022 г.
В окончательной редакции: 24 июля 2022 г.
Принята к печати: 13 августа 2022 г.
Выставление онлайн: 31 октября 2022 г.
PDF версия
Представлены исследования свойств магнитных наночастиц ZnxFe3-xO4 (x=0, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0), синтезированных модифицированным гидротермальным методом в сравнении со свойствами этих же наночастиц, стабилизированных полиакриловой кислотой ZnxFe3-xO4@ПАК. Структура, размер, морфология и магнитные свойства образцов изучены методами рентгеновской дифракции (РД), инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR), сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), системой измерений физических свойств (PPMS) и мессбауэровской спектроскопии. Установлено, что синтезированные наночастицы являются однофазными, без дополнительных примесей, обладают узким распределением по размерам и находятся в суперпарамагнитной фазе. Из РД измерений установлено, что при повышении содержания Zn от x=0 до 1.0 размеры наночастиц меняются в диапазоне от 20 до 17 nm. Анализ данных мессбауэровской спектроскопии показал, что при допировании ионами Zn от x = 0 до 1.0 размеры наночастиц меняются от 15 до 5 nm. Результаты мессбауэровских исследований показали, что как частицы ZnxFe3-xO4, так и ZnxFe3-xO4@ПАК обладают структурой типа ядро/оболочка, в которой ядро магнитоупорядочено, тогда как оболочка не имеют магнитного упорядочения. Мессбауэровские исследования показали, что покрытие частиц полиакриловой кислотой приводит к изоляции частиц друг от друга, что уменьшает или устраняет сверхтонкие взаимодействия между частицами. При этом толщина парамагнитного поверхностного слоя уменьшается, и за счет этого увеличивается диаметр магнитоупорядоченного ядра частицы. Ключевые слова: наночастицы феррита-шпинели, гидротермальный синтез, функционализация полиакриловой кислотой, мессбауэровская спектроскопия, свойства, кристаллическая и магнитная структуры. DOI: 10.21883/JTF.2022.12.53756.152-22
  1. С.А. Новопашин, М.А. Серебрякова, С.Я. Хмель. Теплофизика и аэромеханика, 22, 411 (2015)
  2. Low Viscosity Magnetic Fluid Obtained by the Colloidal Suspension of Magnetic Particles (пат. 3215572А США. Papell S.S.; заявл. 09.10.1963; опубл. 02.11.1965)
  3. R.E. Rosensweig, R. Kaiser. NTIS Rep. No. NASW-1219; NASA Rep. NASACR-91684. NASA Office of Advanced Research and Technology (Washington, DC, 1967), 238 p
  4. M.A.A. Kerroum, C. Iacovita, W. Baaziz, D. Ihiawakrim, G. Rogez, M. Benaissa, C.M. Lucaciu, O. Ersen. Int. J. Mol. Sci., 21, 7775 (2020). DOI: 10.3390/ijms21207775
  5. J.A. Ramos-Guivar, E.O. Lopez, J.-M. Greneche, F.J. Litterst, E.C. Passamani. Appl. Surf. Sci., 538, 148021 (2021). DOI: 10.1016/j.jmmm.2022.169241
  6. W. Wang, J.V.I. Timonen, A. Carlson, D.-M. Drotlef, C.T. Zhang, S. Kolle, A. Grinthal, T.-S. Wong, B. Hatton, S.H. Kang, S. Kennedy, J. Chi, R.T. Blough, M. Sitti, L. Mahadevan. J. Aizenberg. Nature, 559, 77 (2018). DOI: 10.1038/s41586-018-0250-8
  7. M. Abdolrahimi, M. Vasilakaki, S. Slimani, N. Ntallis, G. Varvaro, S. Laureti, C. Meneghini, K.N. Trohidou, D. Fiorani, D. Peddis. Nanomaterials, 11, 1787 (2021). DOI: 10.3390/nano11071787
  8. E.M. Materon, C.M. Miyazaki, O. Carr, N. Joshi, P.H.S. Picciani, C.J. Dalmaschio, F. Davis, F.M. Shimizu. Appl. Surf. Sci. Adv., 6, 100163 (2021). DOI: 10.3390/bios12080554
  9. M.G.M. Schneider, M.J. Marti n, J. Otarola, E. Vakarelska, V. Simeonov, V. Lassalle, M. Nedyalkova. Pharmaceutics, 14, 204 (2022). DOI: 10.3390/pharmaceutics14010204
  10. I.M. Obaidat, V. Narayanaswamy, S. Alaabed, S. Sambasivam, C.V.V.M. Gopi. Magnetochemistry, 5, 67 (2019). DOI: 10.3390/magnetochemistry5040067
  11. J. Majeed, L. Pradhan, R.S. Ningthoujam, R.K. Vatsa, D. Bahadur, A.K. Tyagi. Colloids Surf. B, 122, 396 (2014). DOI: 10.1016/j.colsurfb.2014.07.019
  12. M. Nedyalkova, B. Donkova, J. Romanova, G. Tzvetkov, S. Madurga, V. Simeonov. Adv. Colloid Interface Sci., 249, 192 (2017). DOI: 10.1016/j.cis.2017.05.003
  13. Size Effects in Nanostructures: Basics and Applications, ed. by V. Kuncser, L. Miu (Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg, 2014)
  14. V. v Sepelak. Ann. Chim. Sci. Mat., 27, 61 (2002). DOI: 10.1016/S0151-9107(02)90015-2
  15. J. Bennet, R. Tholkappiyan, K. Vishista, N.V. Jaya, F. Hamed. Appl. Surf. Sci., 383, 113 (2016). DOI: 10.1016/j.apsusc.2016.04.177
  16. T. Vigneswari, P. Rajib. J. Mol. Struct., 424, 267 (2017). DOI: 10.1016/j.molstruc.2016.07.116
  17. F. Ozel, O. Karaagac, E. Tokay, F. Kockar, H. Kockar. J. Magn. Magn. Mater., 474, 654 (2019). DOI: 10.1016/j.jmmm.2018.11.025
  18. H. Mahajan, S.K. Godara, A.K. Srivastava. J. Alloys Compd., 896, 162966 (2021). DOI: 10.1016/j.jallcom.2021.162966
  19. E.A. Perigo, G. Hemery, O. Sandre, D. Ortega, E. Garaio, F. Plazaola, F.J. Teran. Appl. Phys. Rev., 2, 041302 (2015). DOI: 10.1063/1.4935688
  20. Iron Oxide Nanoparticles for Biomedical Applications: Synthesis, Functionalization and Application. A volume in Metal Oxides, ed. by M. Mahmoudi, S. Laurent (Elsevier, 2018)
  21. P.D. Shima, J. Philip, B. Raj. J. Phys. Chem. C, 114, 18825 (2010). DOI: 10.1021/jp107447q
  22. V. Kuncser, O. Crisan, G. Schinteie, F. Tolea, P. Palade, M. Valeanu, G. Filoti. Modern Trends in Nanoscience (Editura Academiei Romane, Bucharest, 2013), v. 197
  23. M.A. Daniele, M.L. Shaughnessy, R. Roeder, A. Childress, Y.P. Bandera, S. Foulger. ACS Nano, 7, 203 (2012). DOI: 10.1021/nn3037368
  24. C. Liu, P. Huang. Soil Sci. Soc. Am. J., 63, 65 (1999). DOI: 10.2136/sssaj1999.03615995006300010011x
  25. A. Jedlovszky-Hajd, F.B. Bombelli, M.P. Monopoli, E. Tombacz, K.A. Dawson. Langmuir, 28, 14983 (2012). DOI: 10.1021/la302446h
  26. M. Nandy, B.B. Lahiri, C.H. Yadhukrishna, J. Philip. J. Mol. Liq., 336, 116332 (2021). DOI: 10.1016/j.molliq.2021.116332
  27. T.J. Daou, G. Pourroy, S. Begin-Colin, J.M. Greneche, C. Ulhaq-Bouillet, P. Legar, P. Bernhardt, C. Leuvrey, G. Rogez. Chem. Mater., 18, 4399 (2006). DOI: 10.1021/cm060805r
  28. S. Xuan, L. Hao, W. Jiang, X. Gong, Y. Hu, Z. Chen. J. Magn. Magn. Mater., 308, 210 (2007). DOI: 10.1016/j.jmmm.2006.05.017
  29. В.Г. Семенов, И.И. Панчук. Частное сообщение
  30. K. Nakamoto. Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compounds. Part B. (Wiley, N. Y., 2009), p. 424
  31. X. Wu, Z. Ding, W. Wang, N. Song, S. Khaimanov, N. Tsidaeva. Powder Technol., 295, 59 (2016). DOI: 10.1016/j.powtec.2016.03.033
  32. K. Raja, S. Verma, S. Karmakar, S. Kar, S.J. Das, K.S. Bartwal. Cryst. Res. Technol., 46, 497 (2011). DOI: 10.1002/crat.201100105
  33. B.D. Cullity. Elements of X-ray Diffraction (Addison Wesley Publishing Company, USA, 1978)
  34. Y. Tan, Z. Zhuang, Q. Peng, Y. Li. Chem. Mater., 20, 5029 (2008). DOI: 10.1021/cm801082p
  35. M. Abareshi, E.K. Goharshadi, S. Mojtaba Zebarjad, H. Khandan Fadafan, A. Youssefi. J. Magn. Magn. Mater., 322, 3895 (2010). DOI: 10.1016/j.jmmm.2010.08.016
  36. J. Liu, Y. Bin, M. Matsuo. J. Phys. Chem. C, 116, 134 (2012). DOI: 10.1021/jp207354s
  37. K. Praveena, K. Sadhana, H.S. Virk. Solid State Phenom., 232, 45 (2015). DOI: 10.4028/www.scientific.net/SSP.232.45
  38. M. Srivastava, S.K. Alla, S.S. Meena, N. Gupta, R.K. Mandal, N.K. Prasad. New J. Chem., 42, 07144 (2018). DOI: 10.1039/C8NJ00547H
  39. M. Abbas, B.P. Rao, S.M. Naga, M. Takahashi, C. Kim. Ceram. Int., 39, 7605 (2013). DOI: 10.1016/j.ceramint.2013.03.01
  40. M.S. Angotzi, A. Musinu, V. Mameli, A. Ardu, C. Cara, D. Niznansky, H.L. Xin, C. Cannas. ACS Nano, 11, 7889 (2017). DOI: 10.1021/acsnano.7b02349
  41. Mossbauer Spectroscopy Applied to Magnetism and Materials Science, ed. by G.J. Long, F. Grandjean (Springer Science+Business Media, NY., 1993), v. 1, 479 p
  42. B. Fultz. Mossbauer Spectrometry. Characterization of Materials (John Wiley \& Sons, Inc., Hoboken, N. J., 2011)
  43. E. Umut, M. Co skun, H. Gungune s, V. Dupuis, A.S. Kamzin. J. Supercond. Nov. Magn., 34, 913 (2021). DOI: 10.1007/s10948-020-05800-y
  44. А.С. Камзин, I.M. Obaidat, А.А. Валлиулин, В.Г. Семенов, I.A. Al-Omari. ФТТ, 62, 1715 (2020). DOI: 10.21883/FTT.2020.10.49928.056
  45. А.С. Камзин, I.M. Obaidat, А.А. Валлиулин, В.Г. Семенов, I.A. Al-Omari. ФТТ, 62, 1919 (2020). DOI: 10.21883/FTT.2020.11.50071.062
  46. Magnetic Properties of Fine Particles, ed. by J.L. Dormann, D. Fiorani (Elsevier, 2012), 430 p
  47. E.C. Stoner, E. Wohlfarth. Phil. Tr. Roy. Soc. Lond. Ser. A, 240, 599 (1948). DOI: 10.1098/rsta.1948.0007
  48. А.С. Камзин, I.M. Obaidat, В.С. Козлов, Е.В. Воронина, V. Narayanaswamy, I.A. Al-Omari. ФТТ, 63, 807 (2021). DOI: 10.21883/FTT.2021.06.50944.004
  49. А.С. Камзин, I.M. Obaidat, В.С. Козлов, Е.В. Воронина, V. Narayanaswamy, I.A. Al-Omari. ФТТ, 63, 900 (2021). DOI: 10.21883/FTT.2021.07.51040.039
  50. R. Gabbasov, M. Polikarpov, V. Cherepanov, M. Chuev, I. Mischenko, A. Lomov, A. Wang, V. Panchenko. J. Magn. Magn. Mater., 380, 111 (2015). DOI: 10.1016/j.jmmm.2014.11.032
  51. М.А. Чуев. Письма в ЖЭТФ, 98, 523 (2013). [M.A. Chuev, JETP Lett., 98, 465 (2013). DOI: 10.7868/S0370274X1320006X]
  52. J.M. Byrne, V.S. Coker, E. Cespedes, P.L. Wincott, D.J. Vaughan, R.A.D. Pattrick, G. van der Laan, E. Arenholz, F. Tuna, M. Bencsik, J.R. Lloyd, N.D. Telling. Adv. Funct. Mater., 24, 2518 (2014). DOI: 10.1002/adfm.201303230
  53. P.M. Zelis, G.A. Pasquevich, S.J. Stewart, M.B.F. Van Raap, J. Aphesteguy, I.J. Bruvera, C. Laborde, B. Pianciola, S. Jacobo, F.H. Sanchez. J. Phys. D. Appl. Phys., 46, 125006 (2013). DOI: 10.1088/0022-3727/46/12/125006
  54. S.W. da Silva, F. Nakagomi, M.S. Silva, A. Franco Jr., V.K. Garg, A.C. Oliveira, P.C. Morais. J. Nanopart. Res., 14, 798 (2012). DOI: 10.1007/s11051-012-0798-4
  55. S.B. Singh, Ch. Srinivas, B.V. Tirupanyam, C.L. Prajapat, M.R. Singh, S.S. Meena, P. Bhatt, S.M. Yusuf, D.L. Sastry. Ceram. Intern., 42, 19188 (2016). DOI: 10.1016/j.ceramint.2016.09.081
  56. A.G. Roca, J.F. Marco, M. del P. Morales, C.J. Serna. J. Phys. Chem. C, 111, 18577 (2007). DOI: 10.1021/jp075133m
  57. Е.С. Васильева, О.В. Толочко, В.Г. Семенов, В.С. Володин, D. Kim. Письма в ЖТФ, 33, 81 (2007). [E.S. Vasil'eva, O.V. Tolochko, V.G. Semenov, V.S. Volodin, D. Kim. Tech. Phys. Lett., 33, 40 (2007). DOI: 10.1134/S1063785007010117]
  58. C.E. Johnson, J.A. Johnson, H.Y. Hah, M. Cole, S. Gray, V. Kolesnichenko, P. Kucheryavy, G. Goloverda. Hyperfine Interact., 237, 27 (2016). DOI: 10.1007/s10751-016-1277-6
  59. E.R. Bauminger, S.G. Cohen, A. Marinov, S. Ofer, E. Segal. Phys. Rev., 122, 1447 (1961). DOI: 10.1103/PhysRev.122.1447
  60. М.А. Чуев. ДАН, 438, 747 (2011). [M.A. Chuev. Dokl. Phys., 56, 318 (2011). DOI: 10.1134/S1028335811060097]
  61. M.A. Chuev. J. Phys. Cond. Matter. 20, 505201 (2008). DOI: 10.1088/0953-8984/20/50/505201
  62. М.А. Чуев. ЖЭТФ, 141, 698 (2012). [M.A. Chuev, JETP, 114, 609 (2012). DOI: 10.1134/S1063776112020185]
  63. G.A. Sawatzky, C. Boekema, F. van der Woude. Proc. Int. Conf. on the Appl. of the Mossbauer Effect (Dresden, Germany, 1971), p. 238
  64. F. van der Woude, G.A. Sawatzky. Phys. Rev. B, 4, 3159 (1971). DOI: 10.1103/PhysRevB.4.3159
  65. И.Н. Захарова, М.А. Шипилин, В.П. Алексеев, А.М. Шипилин. Письма в ЖТФ, 38, 1 (2012). [I.N. Zakharova, M.A. Shipilin, V.P. Alekseev, A.M. Shipilin. Tech. Phys. Lett., 38, 55 (2012).]
  66. S. Morup, J.A. Dumesic, H. Topsee. In: Applications of Mossbauer Spectroscopy, ed. by R.L. Cohen (Academic Press, N. Y., 1980), v. II, p. 1
  67. S. M rup, E. Brok, C. Frandsen. J. Nanomater., 720629 (2013). DOI: 10.1155/2013/720629
  68. А.С. Камзин. ЖЭТФ, 116, 1648 (1999). [A.S. Kamzin. J. Experim. Theoret. Phys. 89, 890 (1999).]
  69. C.N. Chinnasamy, A. Narayanasamy, N. Ponpandian, K. Chattopadhyay, H. Guerault, J.-M. Greneche. J. Phys. Cond. Matter., 12, 7795 (2000). DOI: 10.1088/0953-8984/12/35/314
  70. А.С. Камзин, I.M. Obaidat, В.Г. Семенов, V. Narayanaswamy, I.A. Al-Omari, B. Issa, И.В. Бурьяненко. ФТТ, 64, 712 (2022). DOI: 10.21883/FTT.2022.06.52406.298
  71. G.A. Sawatzky, F. Van der Woude, A.H. Morrish. J. Appl. Phys., 39, 1204 (1968). DOI: 10.1063/1.1656224
  72. G.A. Sawatzky, F. Van der Woude, A.H. Morrish. Phys. Rev., 187, 747 (1969). DOI: 10.1103/PhysRev.187.747
  73. E. Lima, A.L. Brandl, A.D. Arelaro, G.F. Goya. J. Appl. Phys., 99, 083908 (2006). DOI: 10.1063/1.2191471
  74. J.M.D. Coey. Phys. Rev. Lett., 27, 1140 (1971). DOI: 10.1103/PhysRevLett.27.1140
  75. S. Ferrari, J.C. Aphesteguy, F.D. Saccone. IEEE Tr. MAG, 51, 2900206 (2015). DOI: 10.1109/TMAG.2014.2377132
  76. P. Masina, T. Moyo, H.M.I. Abdallah. J. Magn. Magn. Mater., 381, 41 (2015). DOI: 10.1016/j.jmmm.2014.12.053

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme