• 제목/요약/키워드: Superparamagnetic behavior

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Preparation and Physical Characterizations of Superparamagnetic Maghemite Nanoparticles

  • Yoon, Sunghyun
    • Journal of Magnetics
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    • 제19권4호
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    • pp.323-326
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    • 2014
  • Superparamagnetic maghemite nanoparticles were prepared by chemical co-precipitation, followed by a temperate oxidation stage, and investigated using FE-SEM, XRD, TGA, VSM, and M$\ddot{o}$ssbauer spectroscopy. Through SEM image and XRD analysis, its average particle size was found to be 13.9 nm. While VSM magnetic measurement showed typical superparamagnetic behavior at room temperature, M$\ddot{o}$ssbauer spectroscopic investigation revealed that non-vanishing magnetic hyperfine structure were retained. Cation distribution estimated from M$\ddot{o}$ssbauer spectroscopy confirmed the formation of maghemite nanophase in the sample.

초상자성 나노 입자의 자기이완 특성에 관한 이론적 연구 (The Development of Theoretical Model for Relaxation Mechanism of Sup erparamagnetic Nano Particles)

  • 장용민;황문정
    • Investigative Magnetic Resonance Imaging
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    • 제7권1호
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    • pp.39-46
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    • 2003
  • 목적 : 간(liver)과 림프절 특이성 등의 다기능성을 나타내는 미세 초상자성 산화철 입자(ultrasmall superparamagnetic iron oxide: USP IO)의 자기이완(magnetic relaxation)에 대한 이론적 모델을 제시하고 이러한 이론적 모델에 근거한 미세 초상자성 산화철 입자의 자기장의 세기에 따른 자기 이완시간의 변화를 컴퓨터 모의 실험을 통해 연구하였다. 대상 및 방법 : 초상자성 산화철 입자를 조영제로 사용하기 위해서는 생체적합성 고분자로 축약(encapsulation)시키게 되고 따라서 확산(diffusion) 및 전자스핀의 fluctuation 에 기인하여 발생하는 자유 물분자와 간접 상호작용인 "outsphere " 기전에 근거하여 자기이완모델을 개발하였다. 또한 초상자성체의 경우 자기 모멘트가 상자성 입자에 비해 최소 수백배에서 최대 수만배까지 더 크므로 일반적으로 상자성 조영제의 "out sphere" 기전에서 가정하는 저자장 근사치를 사용할 수 없고 따라서 본 연구에서는 Brillouin함수로 표현되는 총자화에 대한 표현을 적용하여 저자장뿐만 아니라 고자장의 경우까지를 모두 포함하는 "out sphere" 기전에 의한 T1 그리고 T2 이완율에 대한 모델을 개발하였다. 이렇게 개발된 자기이완모델을 사용하여 미세 초상자성 산화철 입자의 자기장의 세기에 따른 자기 이완시간의 변화를 symbolic computation tool 인 MathCad(MathCad, USA)를 사용한 컴퓨터 모의 실험을 통해 조사하였다. 결과 : 미세 초상자성 산화철 입자의 T1, T2 자기이완 특성은 먼저, 저자장 영역 (<1.0 Mhz)에서는 이론적 모델의 spectral density function에 들어 있는 두 개의 correlation time중 $\tau$$_{s1}$ 중 (T2의 경우 ${\tau}_{S2}$)이 주된 역할을 하는 것을 알 수 있었고 이는 결과적으로 이러한 나노자성체 입자들이 낮은 자기장하에서는 열적으로 야기된 자기모멘트들의 재배열이 주된 역할을 하는 것으로 해석할 수 있다. 한편 고자장 영역에서는 correlation time 중 $\tau$가 주된 역할을 담당하는데는 $\tau$는 나노 입자의 크기와 연관되어 있으며 고자장에서 입자 크기에 따른 T1 이완율(R1)과 T2 이완율(R2)의 차이는 이러한 입자크기의 차이에 의해 발생하는 것으로 해석할 수 있다. 나노입자에 포함된 철 원자수를 변화시키는 경우 철 원자수가 증가 할 수록 R1과 R2가 증가하는 결과를 나타내었다. 한편 온도변화에 따른 T1, T2 자기이완시간의 변화는 정상체온 근처의 제한적인 온도범위내에서 저자장 영역에서의 아주 작은 변화를 제외하고는 큰 차이를 보이지 않았으나 T1에 비해 T2에서 이러한 변화가 상대적으로 더 작게 나타났다. 결론 : 임상적 다기능성을 나타낼 가능성이 많은 것으로 보고되고 있는 미세 초상자성 산화철 입자의 자기이완에 대한 이론적 모델을 초상자성 나노입자의 물리적 특성에 기초하여 제시하였고 이러한 이론적 모델에 근거한 미세 초상자성 산화철 입자의 자기장의 세기에 따른 자기 이완시간의 변화를 컴퓨터 모의 실험을 통해 조사하였다.다.

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초상자성 코발트 페라이트 나노입자에 대한 자화 및 자기엔트로피 변화 (Magnetization and Magnetic Entropy Change in Superparamagnetic Co-Ferrite Nanoparticle)

  • 안양규;최은정
    • 한국자기학회지
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    • 제18권2호
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    • pp.63-66
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    • 2008
  • 초상자성 코발트 페라이트 나노입자를 제조하여 자화 및 자기엔트로피 변화를 조사하였다. 제조된 시료는 전형적인 입방 스피넬 구조를 띠고 있었다. 5K와 300K에서의 최대 자화는 덩어리 상태에서의 최대 자화보다 작은 값을 가졌다. 시료의 초상자성적 거동은 M vs. H/T 곡선의 겹침에 의해 확인되었다. 열역학적 이론을 바탕으로 자기엔트로피의 변화에 대한 온도 의존성을 도출한 결과, 온도가 높을수록 자기엔트로피의 변화는 더 크게 감소하는 것으로 나타났다.

Nanoscale microstructure and magnetic transport in AlN/Co/AlN/Co... discontinuous multilayers

  • Yang, C.J.;Zhang, M.;Zhang, Z.D.;Han, J.S.
    • 한국자기학회:학술대회 개요집
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    • 한국자기학회 2003년도 하계학술연구발표회 및 한.일 공동심포지엄
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    • pp.21-21
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    • 2003
  • Microstructure and magnetic transport phenomina in rf sputtered AlN/Co type ten-layered discontinuous films of nanoscaled [AlN (3 nm)/Co (t nm)]...$\sub$10/ with t$\sub$Co/=1.0∼2.0 nm have been investigated. The microstructure and tunneling magnetic resistance of the samples are strongly dependent on the thickness of Co layer. Negative tunneling magneto-resistance due to the spin-dependent transport has been observed along the current-in-plane configuration in the samples having the Co layers below 1.6 nm thick. When the thickness of Co layer was less than 1,2 nm, randomly oriented granular Co particles were completely isolated and embedded in amorphous AlN matrix, and the films showed the superparamagnetic behavior with a high MR value of Δ$\rho$/$\rho$$\sub$0/=1.8 %. As t$\sub$Co/ increases, a transition from the regime of co-existence of superparamagnetic and ferromagnetic behaviors to ferromagnetic behavior was observed. Tunneling barrier called "decay length for tunneling" for the films having the thickness of Co layer from 1.4 to 1.6 nm was measured to be ranged from 0.004 to 0.021 ${\AA}$$\^$-1/.

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Nanoscale Microstructure and Magnetic Transport in AIN/Co/AIN/Co… Discontinuous Multilayers

  • Yang, C.J.;Zhang, M.;Zhang, Z.D.;Han, J.S.
    • Journal of Magnetics
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    • 제8권2호
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    • pp.98-102
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    • 2003
  • Microstructure and magnetic transport phenomina in rf sputtered AIN/CO type ten- layered discontinuous films of nanoscaled [AIN(3 nm)/Co(t nm)]…$_10$ with t$_Co$=1.0∼2.0 nm have been investigated. The microstructure and tunneling magnetic resistance of the samples are strongly dependent on the thickness of Co layer, Negative tunneling magneto-resistance due to the spin-dependent transport has been observed along the current-in-plane configuration in the samples having the Co layers below 1.6 nm thick. When the thickness of Co layer was less than 1.2 nm, randomly oriented granular Co particles were completely isolated and embedded in amorphous AIN matrix, and the films showed the superparamagnetic behavior with a high MR value of ${\Delta}p/p_0$=1.8%. As t$_Co$ increases, a transition from the regime of co-existence of superparamagnetic and ferromagnetic behaviors to ferromagnetic behavior was observed. funneling barrier called “decay length far tunneling” fur the films haying the thickness of Co layer from 1.4 to 1.6 nm was measured to be ranged from 0.004 to 0.021 ${\AA}$$^{-1}$.

코발트 나노 입자가 도입된 초상자성 고분자 박막의 제조 및 자성 연구 (Studies on the Synthesis and Magnetic Properties of Cobalt Nanoparticles in the Polymer Film)

  • 김유경;윤명근;김영미;비탈리볼코프;박일우;송호준
    • 한국자기학회지
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    • 제13권2호
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    • pp.59-63
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    • 2003
  • 고분자 재료인 이온교환수지 박막 안에서의 이온교환반응과 전기화학적 환원반응을 이용하여 코발트 나노 입자를 제조하였다. 코발트 나노 입자의 구조와 자기특성을 투과전자현미경과 초전도양자간섭기를 이용하여 고찰하였다. 투과전자현미경 결과로부터 고분자 박막(MF-4SK) 1 gram에 코발트가 $7.8{\times}10^{19}$ atoms 포함된 시편에서 코발트가 나노 크기로 입자를 형성하고 있음을 확인하였으며, 자기측정 결과로부터 코발트 나노 입자가 blocking temperature($T_{B}$) 이상에서 초상자성을 나타내는 것을 확인하였다. 온도에 따른 자화 측정 곡선으로부터 500 Oe 자기장 하에서 $T_{B}$가 대략 185 K인 결과를 얻었으며, 300 K에서의 자화곡선(M-H곡선) 결과를 이용하여 Langevin function fit하여 계산한 코발트 입자의 평균 반경은 4.0 nm로, 투과전자현미경으로 관찰한 크기와 일치하는 것을 확인하였다. 이 결과는 고분자 박막 내에서 코발트 나노 입자가 자성 단상(single domain) 구조를 이루고 있음을 보여주는 것으로, 강자성 나노 입자들의 초상자성 거동을 고찰하였다.

온열치료용 SiO2/Fe2O3 나노복합입자의 제조와 특성 (Synthesis and Characterization of SiO2/Fe2O3 Nanocomposite Particles for Hyperthermia)

  • 유지훈;이창우;이재성;좌용호
    • 한국재료학회지
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    • 제13권9호
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    • pp.613-618
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    • 2003
  • The magnetic heating effect of $SiO_2$coated $ \Upsilon-Fe_2$$O_3$nanocomposite particle due to magnetic relaxational loss of superparamagnetic regime was investigated by measuring the generated heat from nanocomposite particles in alternative applied magnetic fields. The commercial $ \Upsilon-Fe_2$$O_3$nanoparticles were coated by SiO$_2$in water solution with TEOS and the synthesized nanocomposite powders and its magnetic properties were characterized and compared with the raw$ \Upsilon-Fe_2$$O_3$nanoparticles. The 10∼30 nm sized $ \Upsilon-Fe_2$$O_3$. nanoparticles were coated by 5 nm thickness of amorphous $SiO_2$film. The nanocomposite particle has very low Mr and Hc value showing superparamagnetic behavior The magnetic heating effect of nanocomposite particle on surface coating phase of $SiO_2$was discussed in terms of superparamagnetic behaviors of each particles, and their potential for hyperthermia application was evaluated.