Preparation and characterization of magnetic nanoparticles inserted into a polymeric matrix

Abstract

POLİMER MATRIX İÇERİSİNE YERLEŞTİRİLEN NANO PARÇACIKLARIN HAZIRLANMASI VE KARAKTERİZASYONU ÖzerBURUCU Yüksek Lisans Tezi - Fizik Ocak 2005 Tez yöneticisi: Prof. Dr. Mustafa Kumru ÖZ Bu çalışmada, Titanyum katkılı Nikel ferritler (Niı+xTixFe2-2X04, x = 0, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20) manyetik alan içerisinde yönlendirilerek manyetik özelliği bulunmayan saf polistiren polimer matrisi içerisine yerleştirilerek, sıcaklık, anizotropi ve diğer manyetik özelliklerine göre Elektron Spin Rezonans (ESR) tekniği kullanılarak karakterize edilmiştir. Örneklerin oda sıcaklığı ile çok düşük sıcaklıklar (10 K) arasında ESR ölçümleri yapılmıştır. Ölçümler yapılırken 9.7 GHz sabit mikrodalga radyasyonu (X-bandı) kullanılmış, uygulanan dış alan ise 0-6000 G arasında artan ve azalan şekilde değiştirilmiştir. Örneklerde mikrodalgaların soğurulma eğrileri bulunmuş, bu eğriler üzerinde çizgi genişliği, rezonans alam ve emilme şiddetleri gibi manyetik özellikleri elde edilmiş, düşük sıcaklıklarda ve oda sıcaklığında davranışlar incelenmiştir. Soğurulma şiddetleri ve rezonans alam değerlerinin sıcaklığın düşürülmesi ile azaldığı, çizgi genişliğinin ise arttığı bulunmuştur. Anizotropi ölçümleri oda sıcaklığında yapılmış, örnek manyetik alan içerisinde belirli açılarla döndürülerek sonuçlan incelenmiştir. Ancak sonuçlar, örneğin hazırlanması esnasında, polimer matris içerisinde manyetik yönlenmenin gerçekleştirilemediğini göstermiştir. Artan ve azalan manyetik alanlar karşılaştırılmış ve maddenin histerik özellik gösterip göstermediği araştırılmış ancak örneklerde güçlü bir histeri davranışı ölçülememiştir.VI Elde edilen veriler, benzer malzemelerle yapılan incelemelerin bilimsel makalelerde yayınlanan sonuçlan ile karşılaştırılmış ve açıklanmaya çalışılmıştır. Anahtar Kelimeler: ESR, Spinel yapılar, Polistiren matrisi, Anizotropi, Dipol etkileşmesi, Değiş-tokuş etkileşimi, Ferromanyetik, Antiferromanyetik.

m PREPERATION AND CHARACTERIZATION OF MAGNETIC NANOPARTICLES INSERTED INTO A POLYMERIC MATRIX ÖzerBURUCU M. S. Thesis - Physics January 2005 Supervisor: Prof. Dr. Mustafa Kumru ABSTRACT In this study, magnetic features of Titanium doped Nickel ferrites (Nii+xTixFe2- 2x04, x = 0, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20), which are inserted into a non magnetic and pure polymer matrix, polystyrene, in the presence of an applied magnetic field, are investigated with respect to temperature, anisotropy and other magnetic properties by using Electron Spin resonance (ESR) technique. ESR measurements were done between the room temperature and the lowest temperatures (10 K). An X-band (9.7 GHz) constant microwave radiation was used and the external field is applied in increasing and decreasing order in the range of 0-6000 G. The microwave absorption spectra was found, the parameters like the line width, resonance field and signal intensity were deduced at room temperature and the lowest temperature and the sample was tried to be characterized magnetically. It was found that the signal intensity and resonance field values decreased, whereas, the line width values increased as the temperature is decreased. The measurement of anisotropy was done at room temperature by rotating the sample with selected angles in the applied external magnetic field. But the results showed that the magnetic alignment can not be achieved in polymer substrate during the preparation. The results, obtained from field up and field down measurement, were compared to each other to see the hysteric behaviour of the sample. And no strong hysteric behaviour is measured.IV Finally, the effects of Ti dopant on the magnetic properties of nickel ferrite were measured. It was shown that the magnetic properties of the sample decreases as the Ti is doped. The results were tried to be explained with the comparison to the results of similar experiments done by similar samples found in literature. Keywords: ESR, Spinel, Polystyrene matrix, Anisotropy, Dipolar interaction, Exchange interaction, Ferromagnetic, Antiferromagnetic.