АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Особенности магнитных свойств наноразмерных частиц. Понятия о диамагнетиках, парамагнетиках и ферромагнетиках. Их применение в промышленности.

Магнитные свойства. Как известно большинство неорганических веществ обладают магнитной проницаемостью (µ). В зависимости от значения этой величины вещества могут быть отнесены либо к классу парамагнетиков (µ≥ 1), либо к классу диамагнетиков (µ ≤ 1). Но ряд веществ (например, железо), относятся к так называемым ферромагнетикам, которые обладают более выраженными магнитными свойствами. Для объяснения особенностей магнитных свойств у наночастиц, необходимо вначале дать некоторые основные представления о различии между указанными классами.

К парамагнетикам относятся вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении магнитного поля (рис.2). Атомы (молекулы или ионы) парамагнетика обладают собственными магнитными моментами, которые под действием внешних полей частично ориентируются по полю и слегка усиливают его (рис.2, а). Парамагнетики втягиваются в магнитное поле. В отсутствие внешнего магнитного поля парамагнетик не намагничен, так как из-за теплового движения собственные магнитные моменты атомов ориентированы совершенно беспорядочно (рис. 2, б).

а) – упорядочение атомов парамагнетика во внешнем магнитном поле

б) – упорядочение атомов парамагнетика в отсутствии внешнего магнитного поля

Рисунок 2 Парамагнитное упорядочение

Диамагнетики вещества, намагничивающиеся против направления внешнего магнитного поля. В результате такие вещества ослабляют внешнее поле. Диамагнитные материалы не притягиваются, а наоборот выталкиваются магнитным полем. В отсутствие внешнего магнитного поля диамагнетики немагнитны.

Ферромагнетики такие вещества, которые при охлаждении ниже определѐнной критической температуры, так называемой точкой Кюри (Тс), при которой они приобретают магнитные свойства, становятся парамагнетиками. Однако в отличие от них ферромагнетики сохраняют свою намагниченность и в отсутствие действия внешнего магнитного поля. Кроме того, здесь наблюдается довольно существенное усиление внешнего поля. Для ферромагнетиков характерным является магнитный гистерезис, когда кривые намагниченности при увеличении и последующем уменьшении поля не совпадают друг с другом, образуя характерную «петлю» (рис.3).

Рисунок 3. Петля гистерезиса и основные параметры ферромагнитных материалов

В достаточно сильном магнитном поле образец намагничивается до насыщения (точка А). При этом образец состоит из одного домена с намагниченностью насыщения Ms, направленной по полю. При уменьшении напряжѐнности внешнего магнитного поля Н до нуля у образца сохраняется т. н. остаточная намагниченность Мr (точка В). Образец полностью размагничивается лишь в достаточно сильном поле противоположного направления, называемое коэрцитивным полем (коэрцитивной силой) Нс (точка С). При дальнейшем увеличении магнитного поля обратного направления образец вновь намагничивается вдоль поля до насыщения (точка D).

Магнитные размерные эффекты проявляются очень ярко у кластеров палладия. Макроскопические образцы палладия обладают парамагнетизмом и их магнитная восприимчивость почти не зависит от температуры вплоть до температуры жидкого гелия. Магнитная восприимчивость гигантских кластеров палладия в несколько раз меньше, чем макроскопического металла, но они остаются парамагнитными. При значительном уменьшении размеров кластера (до десятков атомов палладия) они становятся диамагнитными.

Очень перспективно использование нанодисперсных намагниченных частиц диаметром около 10 нм для приготовления ферромагнитных жидкостей – коллоидных растворов, в которых дисперсной фазой являются наномагнитные частицы, а дисперсионной средой – жидкость, например вода или керосин. При наложении внешнего магнитного поля наночастицы начинают двигаться и включают в движение окружающую жидкость. Перспектива промышленного использования этого эффекта весьма велика (например, для охлаждения мощных трансформаторов в электротехнике, для магнитного обогащения руд, для очистки водных бассейнов от нефтяных загрязнений). В области медицины магнитные наночастицы могут использоваться, в частности, в качестве доставщиков лекарственных средств направленного действия.

Дата добавления: 2015-10-11 | Просмотры: 780 | Нарушение авторских прав