نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه فیزیک، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

2 کارشناسی ارشد، دانشکده نانوفیزیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شاهین شهر، ایران

چکیده

نانوذرات Fe3O4 به روش هم‌رسوبی با نسبت استوکیومتری و نااستوکیومتری در اتمسفر هوا و دمای C ° 78 ساخته شد. بررسی ساختاری نمونه‌ها توسط الگوی پراش پرتو ایکس (XRD) انجام شد. خواص مغناطیسی نانو ذرات با استفاده از دستگاه مغناطش سنج شیب نیروی متناوب (AGFM) و ترازوی فارادی بررسی شد. الگوی XRD حاکی از تک فاز بودن نمونه‌ها و تشکیل فاز مکعبی اسپینل مگنتایت بود. قله‌های پراش الگوی XRD با کارت‌ مرجع ۰۸۶۶-۰۸۸-۰۱ مربوط به فاز مگنتایت هم‌خوانی داشت. دمای ‌کوری برای نمونۀ نااستوکیومتری با افزایش Fe2+/Fe3+ نسبت به نمونۀ حجیم (°C585) کاهش می‌یابد که ناشی از کاهش اندازۀ نانو ذرات است. با کوچک شدن اندازۀ ذرات، تعداد برهمکنش‌های ابرتبادلی بین جایگاه‌های ساختار بلوری اسپینلی کاهش می‌یابد و با انرژی گرمایی کمتر نظم اسپین‌ها برهم‌زده می‌شود و گذار فاز فری مغناطیس به پارامغناطیس رخ می‌دهد. بنابراین با افزایش نسبت کاتیون دو ظرفیتی آهن به کاتیون سه ظرفیتی آن می‌توان نانو ذراتی با مغناطش اشباع و نیروی وادارندگی مشابه و دمای‌کوری متفاوت تولید‌ کرد. بررسی بیناب ‌رامان برای هر دو نمونۀ استوکیومتری و نااستوکیومتری، قله‌های مشخص مربوط به ساختار مگنتایت را در cm-1 ۳۳۶ و cm-1 ۴۹۰ نشان داد. مقایسۀ بیناب ‌رامان نمونه‌ها بعد از اعمال میدان‌ مغناطیسی دلالت بر افزایش تعداد قله‌ها و ارتفاع قله‌ها داشت که ناشی از جهت‌گیری نانو ذرات در راستای میدان ‌مغناطیسی بود.

کلیدواژه‌ها

[1] J. Young Wook, S. Jung Wook and C. Jingwoo, Nanoscaling Laws of Magnetic Nanoparticles and Their Applicabilities in Biomedical Sciences, American Chemical Society. 41 (2008) 179-189.
[2] E. C. Nnadozie and P. A. Ajibade, Green Synthesis and Characterization of Magnetite (Fe3O4) Nanoparticles Using Chromolaena Odorata Root Extract for Smart Nanocomposite, Materials Letters. 263 (2020) 127145.
[3] M. M. Elfaham, A. Mostafa and E. Mwafy, The effect of Reaction Temperature on Structural, Optical and Electrical Properties of Tunable ZnO Nanoparticles Synthesized by Hydrothermal Method, Journal of Physics and Chemistry of Solids. 154 (2021) 110089.
[4] V. Collins Arun, I. Venda, V. Thamizharasi and E. Sathya, A New Attempt on Synthesis of Spherical Nano Hydroxyapatite Powders Prepared by Dimethyl Sulfoxide-poly Vinyl Alcohol Assisted Microemulsion Method, Materials Chemistry and Physics. 259 (2021) 124097.
[5] U. Vinoditha, K. M. Sandeep, B. K. Sarojini and K. M. Balakrishna, Surface Dangling Bonds Foisted Atypical Deep Ultraviolet Emission in Zn1−xFexO Nanoparticles Synthesized by Thermal Decomposition Method under Nitrogen Atmosphere, Journal of Alloys and Compounds. 876 (2020) 158951.
[6] X. Wu, S. Zhou, L. Yuting,  Y. Sinian, Y. Xiang, J. Jiang, Z. Liu, D. Fan, H. Zhang and L. Zhu, Na-Containing Manganese-based Cathode Materials Synthesized by Sol-gel Method for Zinc-based Rechargeable Aqueous Battery, Journal of Alloys and Compounds. 858 (2021) 157744.
[7] G. Changfa, H. Yong, Q. Haisheng, N. Jiqiang and X. Shijie, Magnetite (Fe3O4) Tetrakaidecahedral Microcrystals: Synthesis, Characterization, and Micro-Raman Study, Materials Characterization. 62 (2011) 148-151.
[8] R. Hatel, S. E. Majdoub, A. Bakour, M. Khenfouch and M. Baitoul, Graphene Oxide/Fe3O4 Nanorods Composite: Structural and Raman Investigation. Journal of Physics, 1081 (2018) 012006.
[9] S. Lei, H. Yurong, H. Yanwei, W. Zinzhi, J. Baocheng and  H. Yimin, Synthesis of Size-Controlled Hollow Fe3O4 Nanospheres and their Growth Mechanism, Particuology. 49 (2020) 16-23.
[10] H. E. Ghandoor, H. M. Zidan, M. H. Khalil and M. I. M. Ismail, Synthesis and Some Physical Properties of Magnetite (Fe3O4) Nanoparticles, Journal of Electrochemical Society. 7 (2012) 5734-5745.
[11] K. Hedayati, M. Goodarzi and D. Ghanbari, Hydrothermal Synthesis of Fe3O4 Nanoparticles and Flame Resistance Magnetic Poly Styrene Nanocomposite, Journal of Nanostruc., 7 (2017) 32-39.
[12] N. C. C. Lobato, M. B. Mansur and A. D. Ferreira, Characterization and Chemical Stability of Hydrophilic and Hydrophobic Magnetic Nanoparticles, Material Research. 20 (2017) 736-746.
[13] M. Hanesch, Raman Spectroscopy of Iron Oxides and (Oxy)hydroxides at Low Laser Power and Possible Applications in Environmental Magnetic Studies, Geophysical Journal International. 177 (2009) 941-948.
[14] X. Kaichen, Z. Rui, T. Kuniharu and H. Minghui, Toward Flexible Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS) Sensors for Point-of-Care Diagnostics, Advance Science. (2019) 29000925.
[15] E. Steven, C. Gaelle, C. Emiliano, K. Janina, L. Marc, T. V and P. Marek, Towards Reliable and Quantitative Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS): From Key Parameters to Good Analytical Practice, Angewandte Chemie. 59 (2020)5454-5462.
[16] S. Das and M. Hendry, Application of Raman spectroscopy to Identify Iron Minerals Commonly Found in Mine Wastes, Chemical Geology. 290 (2011) 101-108.
[17] O. N. Shebanova and P. Lazor, Raman spectroscopic Study of Magnetite (FeFe2O4): A New Assignment for the Vibrational Spectrum,  Journal of Solid State Chemistry. 174 (2003) 424-430.
[18] I. Chamritski, G. Burns, Infrared- and Raman-Active Phonons of Magnetite, Maghemite, and Hematite:  A Computer Simulation and Spectroscopic Study, The Journal of Physical Chemistry B. 109 (2005) 4965-4968.
[19] T. Krzysztof, K. Ahmet, A. E.  Ryszard, M. Sławomir, K. Irakli, S. Błażej, L. Stefan and C. Katarzyna, Spectroscopic and Magnetic Studies of Highly Dispersible Superparamagnetic Silica Coated Magnetite Nanoparticles,.
[20] P. C. Panta and C. P. Bergmanna, Raman Spectroscopy of Iron Oxide of Nanoparticles (Fe3O4), Journal of Material Sciences & Engineering. 5 (2015) 1-3.