Preparation and magnetic properties of two-dimensional cobalt nanoparticle arrays

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2009
Department
Major/Subject
Fysikaalinen kemia
Mcode
Kem-31
Degree programme
Language
en
Pages
vii + 75
Series
Abstract
Tässä työssä valmistettiin kaksidimensionaalisia rakenteita kobolttinanopartikkeleista ja karakterisoitiin niiden rakennetta ja magneettisia ominaisuuksia. Tutkitut Co-nanopartikkelit olivat läpimitaltaan 8-14 nm ja ne oli stabiloitu tridodekyyliamiiniligandeilla (TDA). Conanopartikkelifilmit valmistettiin Langmuir-Schaefer (LS) -tekniikalla. Co-filmien LS-valmistuksessa testattiin lukuisia kokeellisia tekijöitä mukaan lukien alafaasin tyyppi, nanopartikkeliliuoksen konsentraatio ja liuotin, nanopartikkeliliuoksen pesu ja vapaiden ligandien läsnäolo ja polymeerien lisäys nanopartikkeliliuokseen. Valmistetut näytteet karakterisoitiin Brewster mikroskoopilla (BAM), läpivalaisuelektronimikroskoopilla (TEM) ja SQUID magnetometrilla. LS-menetelmässä alafaasina käytettiin etyleeniglykolia, sillä Co-nanopartikkelit levisivät paremmin sen pinnalle kuin veden pinnalle. Pintapaineisotermien huomattiin antavan hyvin vähän tietoa kelluvan filmin rakenteesta. Ylimääräisten ligandien poistaminen pesemällä Co-nanopartikkeliliuos oli tärkeää, jotta saatiin valmistettua filmejä korkealla pinnan peittoasteella. Co-nanopartikkeliliuoksen pesu onnistui paremmin 2-propanolilla kuin etanolilla. Co nanopartikkelit, joihin oli lisätty diblokki-kopolymeeri poly(styreeni-b-etyleenioksidia) (PS-PEO), levisivät pinnalle paremmin ja aggregoituivat vähemmän kuin filmit ilman polymeeria. PS-PEO:n moolimassa ja PS-osuus vaikuttivat muodostuvan filmin rakenteeseen. Parhaat filmit saatiin Co/PS-PEO massasuhteella 20:1 ja käyttämällä polymeeriä, jonka moolimassa oli 38 200 g/ml ja PEO-osuus 22 m- %. Magneettinen karakterisointi tehtiin LS näytteillä, joissa oli Co nanopartikkeleita ja PS-PEO:a massasuhteessa 20:1 TEM-hilalla. Saturaatiomagnetoituman arvoksi saatiin 131 emu/g (293 K, Co-nanopartikkeleiden metallisen osan massaa kohti laskettuna). Arvo on vain hieman pienempi kuin bulkkikoboltin saturaatiomagnetoituman arvo, 161 emu/g. Mittausten perusteella vaikuttaa siis siltä, etteivät käytetyt Co-nanopartikkelit olleet kokonaan hapettuneet.
Description
Supervisor
Kontturi, Kyösti
Thesis advisor
Pohjakallio, Maija
Keywords
cobalt nanoparticles, kobolttinanopartikkelit, polystyrene-b-ethylene oxide, polystyreeni-b-etyleenidioksidi, Langmuir-Schaefer, Langmuir-Schaefer, magnetization, magnetoituminen
Other note
Citation