Sinteza magneto-optičnih kompozitnih nanostruktur s spajanjem zlatih mikroploščic z magnetnimi heksaferitnimi nanoploščicamiKlun, Barbara (Avtor) Makovec, Darko (Mentor) Marinšek, Marjan (Komentor) magneto-optični kompozitni nanodelcinanoploščice barijevega heksaferitazlate mikroploščiceMagistrska naloga se osredotoča na sintezo magneto-optičnih kompozitnih delcev, ki so sestavljeni iz mikroploščic zlata in magnetnih nanoploščic barijevega heksaferita. Najprej sem sintetizirala obe vrsti delcev in jih nato spajala v kompozitne delce v etanolnih suspenzijah. Delce smo karakterizirali z različnimi metodami elektronske mikroskopije, merili magnetne lastnosti ter ovrednotili lastnosti suspenzij delcev (zeta potencial). Nanoploščice barijevega heksaferita sem sintetizirala po znani hidrotermalni metodi. Vodno suspenzijo Ba2+, Fe3+ in Sc3+ ionov, oborjenih ob velikem presežku hidroksilnih ionov, sem v zaprtem avtoklavu segrela do 240 °C. Sintetizirane nanoploščice (približno 50 nm široke in 3 nm debele) sem dispergirala v vodi s pomočjo adsorbirane citronske kisline in jih v suspenziji prevlekla z amorfnim silicijevim dioksidom s hidrolizo in polikondenzacijo tetraetoksi silana, ki sem mu dodala 3-merkaptopropiltrietoksisilan (približno 3 nm debela prevleka). S tem sem na površino magnetnih nanoploščic uvedla tiolne skupine, ki izkazujejo veliko afiniteto do površine zlata. Mikroploščice zlata sem sintetizirala z redukcijo tetrakloroaurične kisline v etilenglikolu z anilinom. Kot produkt sem v vzorcu poleg mikroploščic dobila tudi izotropne delce. Mikroploščice so bile široke več µm, a le nekaj deset nm debele. Izotropni delci so imeli obliko petkotne bipiramide velikosti okrog 1 μm. S sistematičnim spreminjanjem pogojev sinteze sem ovrednotila vpliv različnih parametrov, kot so temperatura, koncentracije reagentov in razmerje med reducentom anilinom in Au3+ delci, na morfologijo delcev produkta. Določila sem velikost obeh vrst delcev in ocenila volumsko razmerja med ploščatimi in izotropnimi delci. Za to sem razvila novo metodo, temelječo na računalniški obdelavi SEM slik. Rezultati analiz so pokazali, da tako mikroploščice kot izotropni delci nastanejo z mehanizmom pretirane rasti primarnih nanodelcev zlata, ki nastanejo ob hitri redukciji Au3+ pri povišani temperaturi. Pretirano rastejo nanodelci, ki vsebujejo ploskovne defekte – dvojčične meje (111). Kompozitne nanodelce sem sintetizirala z dodajanjem suspenzije zlatih mikroploščic v koloidno stabilno suspenzijo nanoploščic barijevega heksaferita v etanolu. Nanoploščice so se homogeno vezale na bazalne površine mikroploščic, predvidoma zaradi prevladujočih kemijskih interakcij med površinskimi tiolnimi skupinami na nanoploščicah in površino mikroploščic zlata. Zasedenost površine mikroploščic z nanoploščicami sem uravnavala s spreminjanjem koncentracije delcev v suspenzijah. Povezovanje med obema vrstama delcev je poteklo tudi elektrostatsko, brez predhodne funkcionalizacije silike na nanoploščicah s tiolini skupinami, vendar je bil nanos nanoploščic v tem primeru manj homogen. Kompozitne mikroploščice v suspenziji so se močno odzivale na zunanje magnetno polje. Zaradi prečnega permanentnega magnetnega momenta heksaferitnih nanoploščic so se kompozitne ploščice v suspenziji orientirale pravokotno na smer polja. To je omogočilo močan magneto-optični učinek v suspenziji kompozitnih nanoploščic – zlat odblesk suspenzije kompozitnih mikroploščic se močno spreminja glede na orientacijo magnetnega polja.20202020-09-22 11:30:01Magistrsko delo/naloga120550sl