Search academic texts

Registration Number

0823U100804, PhD dissertation

Status

Доктор філософії

Date

21-09-2023

popup.evolution

o

Title

Control of magnetic characteristics and hysteresis losses in ferrite nanoparticles and nanocomposites

Author

Zamorskyi Vladyslav ,

popup.head Oleksandr I. Tovstolytkin
popup.opponent Vladymyrskyi Ihor A.
popup.opponent Anatolii Chornous
popup.review Verba Roman V.
popup.review Derecha Dmytro O.

Description

Дисертаційна робота присвячена вирішенню низки важливих завдань в області фізики магнетизму – з’ясуванню закономірностей зміни статичних та динамічних магнітних характеристик наночастинок феритів-шпінелей та композитів на їх основі в залежності від їх хімічного складу. За допомогою широкого арсеналу експериментальних методик, серед яких вібраційна магнітометрія, калориметричні вимірювання, електронна мікроскопія, рентгеноструктурний аналіз, проведено деталізоване дослідження реальних ансамблів магнітних наночастинок феритів-шпінелей (Ni,Zn)Fe2O4 і композитів CoFe2O4/Fe3O4 та Fe3O4/CoFe2O4 зі структурою ядро/оболонка, магнітних наночастинок NaFeO2, які у об’ємному стані є неколінеарним антиферомагнетиком. На основі аналізу отриманих експериментальних даних та проведеного чисельного моделювання зроблено важливі висновки, які вказують можливі методи розроблення наноматеріалів з оптимізованими та керованими магнітними характеристиками, перспективних для різних технічних та медичних застосувань, таких як індуктори тепла для магнітної гіпертермії. У першому розділі дисертаційної роботи обговорюються загальні властивості магнітних наночастинок у контексті біомедичних застосувань. Обґрунтовуються необхідні вимоги для створення наноматеріалів з контрольованими та відтворюваними структурними, магнітними та тепловими характеристиками та методів впливу для отримання параметрів, що відповідають поставленим завданням. Особлива увага приділена наноматеріалам для використання у магнітній гіпертермії. На основі огляду робіт робляться висновки про вимоги до розміру таких наночастинок та їх відповідної дисперсії, про необхідність перебування феро(фери)магнітних наночастинок в однодоменному стані та про питання біосумісності магнітних наночастинок. У підсумку зроблено висновки про теперішній стан досліджень властивостей магнітних наночастинок для біомедичних застосувань, а також сформульовано мету роботи та наукові завдання, на розв’язання яких були спрямовані дослідження, що представлені у даній роботі. У другому розділі проведено детальний опис умов виготовлення та методів дослідження ансамблів наночастинок та нанокомпозитів, які вивчалися відповідно до поставлених завдань. У третьому розділі викладено результати систематичних досліджень магнітних і калориметричних властивостей ансамблів наночастинок нікель-цинкового фериту Ni1-xZnxFe2O4 в широкому діапазоні концентрацій 0 ≤ x ≤ 0,8. Експериментально підтверджено, що за умов дії змінного магнітного поля ефективність нагріву магнітних наночастинок суттєво зменшується за наближення їх температури до точки Кюрі, що дозволяє розробити системи, які унеможливлюють перегрів цільової області нагрівання. Визначено діапазон концентрацій, в межах якого параметри магнітних наночастинок задовольняють вимогам, необхідним для їх застосування у самоконтрольованій гіпертермії.. У четвертому розділі запропоновано процедуру поглибленого аналізу магнітних параметрів наночастинок, а також викладено результати досліджень композитних наночастинок з архітектурою ядро/оболонка, які складаються з магнітно-твердих і магнітно-м’яких матеріалів. Результати, викладені в цьому розділі, надають підґрунтя для розуміння впливу архітектури ядро/оболонка на намагніченість та ефективну анізотропію композитних наночастинок CoFe2O4/Fe3O4 та Fe3O4/CoFe2O4, та наведені результати говорять про високу ефективність цього способу виготовлення магнітних наночастинок з метою керовавання магнітними параметрами для різних технологічних та біомедичних застосувань. У п’ятому розділі викладено результати магнітних і калориметричних досліджень ансамблю наночастинок NaFeO2. Зазначено, що об’ємні зразки NaFeO2 є неколінеарними антиферомагнетиками з нехтовно малою результуючою намагніченістю, однак при переході до наномасштабних розмірів ці матеріали демонструють відносно велику намагніченість, яка є порівнянною з намагніченістю феритів-шпінелей. З’ясовано механізми енергетичних втрат за умов дії змінного магнітного поля. Показано, що магнітні наночастинки NaFeO2 є перспективними для використання в медицині, зокрема в якості контрастних агентів у магнітній резонансній томографії або теплових індукторів у магнітній гіпертермії.

Registration Date

2023-10-09

popup.nrat_date

2023-10-09