磁场诱导钴纳米粒子一维组装与生长

摘要

在高密度磁存储介质、磁流体以及生物医学等领域中的巨大应用前景的刺激下，磁性纳米材料的合成研究受到了越来越广泛的关注。此外，磁性有序纳米结构由于结构单元的空间取向和排列而具有许多崭新的性质，也是制备微型化纳米器件的基础，因此将磁性纳米粒子组装成各种有序结构具有显著的科学意义和广泛的应用价值。本论文旨在探索磁性纳米材料液相合成的新途径，如磁场诱导合成，研究磁性能与纳米材料微观结构之间的关联性，研究出简单有效的组装技术和新方法以获得新颖有序的磁性纳米结构。详细内容归纳如下：
　　 1.制备了两种不同粒径及间距的钴纳米链状结构，在每条链中Co纳米粒子沿外磁场的磁力线方向规则排列成一维链型结构，这种链状结构是分两步反应而形成的，第1步主要是生成钴纳米粒子，第2步是在磁场下自组装为链状结构。在第1步反应中PVP的用量，滴定速度和搅拌速度的变化对粒子的大小和间距有很大影响；只有生成大小适中、均一性良好的钴纳米粒子才能自组装成一定间距的链状结构；在第2步的反应中磁场强度和磁化时间的长短控制了链的长短但是对间距和粒子的大小并没太大的作用。这种钴纳米链状结构在室温是呈超顺磁性，而在10 K时呈弱铁磁性(矫顽力：198oe，剩磁比MR/MS：0.26)，该结果表明“豆荚”中的Co纳米粒子间存在明显的铁磁耦合相互作用，即这种一维链纳米结构的磁学性能类似于一个整体的磁性纳米线而不是单个的纳米粒子的简单集合。
　　 2.在水热合成时施加0.12T外磁场，在100℃的温和条件下大量合成了钴纳米线，这种钴纳米线直径约在20～40纳米，长度为几百到上千纳米，为测量单根纳米线的磁学，电输送性能提供了可能。深入研究了纳米线的生成过程，提出了圆饼状非晶Co纳米粒子在磁场诱导下一维组装并缓慢结晶而最终生成纳米线的模型，我们的纳米线在室温下显示铁磁性，在低温10K下显示强铁磁性且磁滞回线不对称，这是由于铁磁性Co纳米线表面氧化形成了反铁磁氧化层(Co3O4或CoO)，铁磁-反铁磁界面具有交换偏置作用的原因。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章背景简介与文献综述

1.1纳米科技简述

1.1.1什么是纳米科技

1.1.2纳米材料研究方法

1.2自组装的相关介绍

1.2.1关于自组装的定义和分类

1.2.2静态自组装

1.2.3动态自组装

1.3外磁场诱导组装形成有序磁性纳米结构

1.3.1基本知识背景

1.3.2一维有序磁性纳米结构

1.3.3磁场诱导组装法在微电子工业方面的应用

1.4本论文的选题背景以及研究内容

参考文献

第二章磁场诱导制备不同间距钴纳米链

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1反应用仪器试剂

2.2.2结构性能表征仪器

2.2.3钴纳米粒子的制备与组装

2.3结果与讨论

2.3.1产物的形貌分析

2.3.2产物的成分及物象表征

2.3.3不同条件的影响

2.3.4磁性能的讨论

2.4本章小结

参考文献

第三章磁场诱导生长钴纳米线

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1反应用仪器试剂

3.2.2结构性能表征仪器

3.2.3单晶钴纳米线在温和动态反应下的自组装

3.3结果与讨论

3.3.1产物的形貌分析

3.3.2样品的物性分析

3.3.3不同条件对纳米线生长的影响

3.3.4产物磁性能测量与分析

3.3.5样品可能的生长机理的探讨

3.4本章小结

参考文献

攻读硕士期间完成的论文

致射