Demir bazlı nanoparçacıkların sentezi, yapısal ve manyetik karakterizasyonu

Abstract

Bu tez çalışmasında, medikal görüntüleme teknikleri, yüksek ısıyla tedavi yöntemleri, manyetokalorik soğutma, yüksek yoğunlukta bilgi depolama gibi geniş uygulama alanlarına sahip, kimyasal yöntem ile sentezlenen kobalt ferrit (CoFe2O4) ve mangan ferrit (MnFe2O4) nanoparçacıkların yapısal ve manyetik özellikleri açığa çıkarılmıştır. Sentezlenen örneklerin yapısal özellikleri x-ışını toz kırınımı (XRD), yüksek çözünürlüğe sahip geçirimli elektron mikroskobu (HRTEM) ve enerji dağınımlı x-ışını spektroskopisi (EDS) yöntemleri kullanılarak, manyetik özellikleri ise manyetik özellik ölçüm sistemi (MPMS) kullanılarak belirlenmiştir. XRD sonuçları CoFe2O4 ve MnFe2O4 örneklerin kübik spinel yapıda olduğunu göstermiştir. Ayrıca XRD ölçümleri kullanılarak kristal örgü parametreleri hesaplanmıştır. Scherrer eşitliğine göre de ortalama parçacık boyutları CoFe2O4 için 11,21 nm ve MnFe2O4 için 6,51 nm olarak hesaplanmıştır. Bu sonuçlar yüksek çözünürlüklü görüntüler üzerinden istatiksel analiz ile belirlenen ortalama parçacık boyutları ile uyum içerisindedir. Örneklerin içerdiği element miktarları EDS ile belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, üretilen örneklerin kompozisyonlarının hedeflenen kompozisyon değerine yakın olduğunu göstermiştir. Seçilmiş alan kırınım fotoğrafları üzerinden kırınım desenleri alınarak kristal düzlemleri belirlenmiş ve düzlemler arası uzaklıklar hesaplanmıştır. Manyetik özellikleri belirlemek için yapılan çalışmalar sonucunda, MnFe2O4 nanoparçacıkların sıcaklığa bağlı mıknatıslanma ölçümleri bu parçacıkların oda sıcaklığında süperparamanyetik özellikler sergilediğini göstermiştir. CoFe2O4 nanoparçacıkların sıcaklığa bağlı mıknatıslanma eğrilerinde görülen değişimler yapıda karışık manyetik etkileşimlerin olduğuna işaret etmektedir.Anahtar Kelimeler: Kobalt Ferrit (CoFe2O4), Mangan Ferrit (MnFe2O4), Kimyasal Üretim Yöntemi, Nanoparçacık, Yapısal Karakterizasyon, Manyetik Karakterizasyon

In this study, structural and magnetic charaterization of synthesized by chemical method cobalt ferrite (CoFe2O4) and manganese ferrite (MnFe2O4) nanoparticles that have broad applications include medical imaging, hyperthermia treatments, magnetocaloric refrigeration, high-density information storage have been revealed. The synthesized nanoparticles structural properties were determined by x-ray diffraction (XRD), high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS), and also magnetic properties were determined by magnetic properties measurement system (MPMS). The XRD pattern of the sample revealed that CoFe2O4 and MnFe2O4 nanoparticles had a cubic spinel structure. Moreover, lattice parameters of samples were calculated from XRD measurements. The average particle diameter was calculated 11.21 nm for CoFe2O4 and 6.51 nm for MnFe2O4 from Scherrer?s formula. It is consistent with that determined by statistical analysis of the high resolution transmission electron microscopy observations. The elemental analysis of the samples determined with EDS. The results showed that stoichiometry of the elements in synthesized sample is as almost expected. The crystal planes were shown and the distance between adjacent lattice planes were calculated from selected area electron diffraction observations. Temperature dependent magnetization measurements of MnFe2O4 showed that nanoparticles were superparamagnetic at the room temperature. The variations in the temperature dependent magnetization measurements of CoFe2O4 referred to mixed anisotropies.Keywords: Cobalt Ferrite (CoFe2O4), Manganese Ferrite (MnFe2O4), Nanoparticle, .Chemical Synthesis Method, Structural Characterization, Magnetic .Characterization