SHPORA.net :: PDA

Login:
регистрация

Main
FAQ

гуманитарные науки
естественные науки
математические науки
технические науки
Search:
Title: | Body:

4. Магнитные частицы в нанопорах


Другой областью продолжающихся исследований в наномагнетизме является создание материалов путем заполнения пористых субстанций магнитными наночастицами. В природе действительно существуют материалы с молекулярными полостями, заполненными наноразмерными магнитными частицами. Ферритин — это биологическая молекула, содержащая 25% железа по массе, состоящая из симметричной белковой оболочки в форме полой сферы с внутренним диаметром 7,5 нм и внешним диаметром 12,5 нм. Эта молекула в биологических системах играет роль хранилища Fe3+ в организме. Одна четверть железа, присутствующего в теле человека, находится в молекулах ферритина, а 70% — в гемоглобине. Полость ферритина в нормальных условиях заполнена кристаллическим оксидом железа 5Fe203 • 9Н20. Оксид железа из окружающего раствора может попадать в полость молекулы, в которой количество атомов железа может меняться от нескольких штук до нескольких тысяч. Магнитные свойства молекулы зависят от количества и типа частиц в полости. Она может быть как ферромагнитной, так и антиферромагнитной. Температура блокирования Тв - это температура, ниже которой термоактивированные переходы между различными магнитными ориентациями заморожены. Из рис. 1.9 видно, что температура блокирования понижается, при уменьшении количества атомов в полости. При очень низких температурах в ферритине наблюдалось и квантовое туннелирование. В нулевом магнитном поле при температуре 0,2 К намагниченность когерентно туннелирует между двумя минимумами. Этот эффект проявляется резонансной линией в частотной зависимости магнитной восприимчивости. На рис. 1.10 показаны результаты измерения резонансной частоты


Рис. 1.9. Зависимость температуры вымо¬раживания Тв от количества атомов железа в полости ферритина.
Рис. 1.10. Резонансная частота ферритина f как функция количества атомов в полости молекулы.

магнитнойвосприимчивости в зависимости от количества атомов железа в каждой молекуле. Видно, что частота уменьшается с 3 • 108 Гц для 800 атомов до 106 Гц для 4600 атомов. При включении внешнего магнитного поля резонанс исчезает, так как симметрия двойной потенциальной ямы нарушается.
Цеолиты — это кристаллические силикаты с внутренними порами хоро¬шо определенных размеров и формы. Эти материалы можно использовать как матрицу для помещения в нее магнитных наночастиц. Измерения темпе¬ратурной зависимости магнитной восприимчивости частиц железа, введенных в поры цеолита, демонстрируют их парамагнитное поведение с зависимостью восприимчивости χ от температуры, подчиняющейся закону Кюри: χ = С/Т, где С — константа. Признаков ферромагнетизма в таком материале не наблюдается.