Автореферат (Исследование магнитных фазовых переходов в системах наночастиц как задача повышения качества изображений), страница 3

Этоткачестве примера такого влияния на рис. 8 показаны температурныемеханизм влияния можно пояснить также при помощи известной кривойзависимости намагниченности наночастиц с учетом их распределения поБете-Слетера [16]. На рис. 6 оказана зависимость величины обменногоразмерам (ТСnano (0 к) = 100 К, N0 = 500, Δ = 0.5, α300К = 5⋅10–5 К–1).интеграла I от относительного расстояния между атомами r/r1 (где r1 –Сплошными линиями показаны «размытые» температурные зависимости,радиус первой незаполненной оболочки магнитноактивных атомов). Вштриховыми – «идеальные».зависимости от знака производной ∂I/∂r , поправка к ТС, вносимаятепловым расширением, может оказаться как положительной, так и80Hcritотрицательной.

Оценить ее можно по формулеΔTC(2) = constИСПМ60Δr(T) .r1(6)СПМСПМ40В разделе 5.2 обсуждаются особенности фазовых переходов«парамагнетизм – индуцированный суперпарамагнетизм» и «парамагнетизм–возвратныйнаночастиц.Насуперпарамагнетизм»рис.7показанавсистемахмагнитнаяТСжелезоподобныхфазоваяПМ200110диаграммаТС(2)(1)130150170190суперпарамагнетика, построенная на основе модели Ланжевена с учетомвлияния ангармонизма колебаний поверхностных атомов для случаянаночастиц с N = 500, TCnano (0 K) = 100 K, α300К = 5⋅10–5 К–1.

Как видно из1σ/М0системы оно соответствует примерно 40 кэ), выше которого система не0,8впарамагнитноесостояниеинаходитсявН = 60кЭ400,6магнитноупорядоченном состоянии во всей области температур (здесь идалее – это область температур вблизи ТС(1) и ТС(2)). При меньших значенияхвнешнегомагнитногополянатемпературно-полевыхзависимостяхТ, К 230Рис. 7. Магнитная фазовая диаграмма суперпарамагнетика.рисунка, существует такое значение магнитного поля H (для выбраннойпереходит210200,40,2наночастиц будет возникать «парамагнитное окно», соответствующеедиапазону температур, в котором расчетное значение температуры Кюри TCбудет меньше, чем температура Т системы наночастиц. Так же в разделе 5.2затронут вопрос о влиянии распределения размеров частиц на характертемпературно-полевых зависимостей намагниченности наночастиц.

В170050100150200250 Т, К 300Рис. 8. К вопросу о влиянии распределения размеров наночастиц натемпературно-полевые зависимости их магнитных свойств.18Раздел 5.3 посвящен вопросу реставрации магнитной фазовойКритическиеиндексыдлянаночастицоказываютсявесьмадиаграммы суперпарамагнетика при помощи метода редукции измерений.чувствительными к их «размеру».

Это хорошо видно из рис. 9, на которомПолученные результаты позволяют выявить наличие фазовых переходовпоказаны температурные зависимости удельной намагниченности σ/М0 от«суперпарамагнетизм – парамагнетизм» и «парамагнетизм – возвратныйприведенной температуры τ (≡ Т/ТС) в малом магнитном поле (Н = 100 э)ТС(1)для трех случаев «размера» наночастиц: 1 – N = 400, 2 – 1800, 3 – 5000. В«парамагнитного окна», оценить величину поля Н0, при которомтеории подобия зависимость намагниченности системы в области точкинаночастицы будут находиться в магнитноупорядоченном состоянии воКюри аппроксимируется, как известно, функцией (1 – Т/ТС)β.

Показательвсем температурном диапазоне,оценить величины среднего размераβ, характеризующий «профиль» кривых σ/М0(τ) на рисунке, оказалсянаночастиц системы и стандартного отклонения и, следовательно,существенно различным для сравниваемых зависимостей, в том числе и вполучить данные о функции распределения размеров исследуемойкачественном отношении.

В этих трех случаях имеем: для зависимости 1 –системы наночастиц, а также освободиться от вклада крупных частиц вβ > 1 (вогнутая кривая), 2 – β ≅ 1 (линейная зависимость), 3 – β < 1оценитьнамагниченностьвсейвеличинусистемыиТС(2),ширинумагнетизм»,частиц.оценитьРезультатыисследований(выпуклая кривая).магнитной фазовой диаграммы системы суперпарамагнитных частиц даютоснование надеяться на то, что с помощью методов магнитометрии, всочетании с современными методами обработки экспериментальных0,6σ/M0данных, могут быть, наконец, обнаружены магнитные фазовые переходы«парамагнетизм–индуцированныйсуперпарамагнетизм»320,4и1«парамагнетизм – возвратный суперпарамагнетизм».Глава 6 посвящена изучению критических индексов для фазовых0,2переходов «суперпарамагнетнизм – парамагнетизм» и «парамагнетизм –индуцированный суперпарамагнетизм».

В разделе 6.1 описана методикарасчета критических индексов для суперпарамагнетика. В разделе 6.20приведены результаты расчетов зависимости критических индексов β и δот размера наночастиц. Показано, что значения критических индексов длякрупных ферромагнитных частиц (с «размером» N ∼ 106) хорошосогласуются с «классическими» значениями критических индексов дляфазового перехода «парамагнетизм – ферромагнетизм», однако сизмельчениемчастицэтивеличины19существенноизменяются.0,60,81,0τ1,2Рис. 9. Температурные зависимости удельной намагниченностиσ/М0 от приведенной температуры τ в малом магнитномполе.В разделе 6.3 обсуждаются условия опыта по определениюкритическихсвойствсуперпарамагнетика.20Вопросамреставрациикритических индексов для суперпарамагнетика при помощи формализма4.Разработаны критерии реальных условий опыта, которые«реставрации и повышения качества изображений» посвящен раздел 6.4.могли бы обеспечить однозначную трактовку результатов реставрацииПоказано, что достоверность результата реставрации критическогоизучаемых температурно-полевых зависимостей магнитных свойствиндекса нуждается в подкреплении данными о распределении наночастицсистем наночастиц.по размерам в исследуемой системе.

Достигнутый прогресс в развитииметодов синтеза систем наночастиц и контроля за их составом иразмерамидаетоснованиянадеяться,чтозадачаопределения5.Показано, что примененные методы реставрации могут бытьиспользованы для количественной оценки величины критическогомагнитногополяперехода«парамагнетизм–индуцированный«магнитных» критических индексов для суперпарамагнетика будетсуперпарамагнетизм» и скачка магнитной восприимчивости при этомрешена в недалеком будущем.переходе.6.На основе результатов моделирования магнитных свойствВ Заключении формулируются основные результаты и выводы:наночастиц и ангармонизма тепловых колебаний их поверхностных1.атомов установлено, что с помощью методов реставрации и повышенияВпервые проведена апробация формализма «реставрации иикачества изображений могут быть существенно улучшены условия дляисследования магнитных фазовых переходов в системах наночастиц:обнаружения и исследования новой разновидности магнитных фазовых«суперпарамагнетизмпереходовповышениякачестваизображений»-взадачахпарамагнетизм»,обнаружения«парамагнетизм–индуцированный суперпарамагнетизм», «парамагнетизм – возвратныйсуперпарамагнетизм».всистемахнаночастиц«парамагнетизм–возвратныйсуперпарамагнетизм».7.По результатам моделирования и реставрации температурно-методовполевых зависимостей намагниченности и восприимчивости системыреставрации в магнитометрии наночастиц впервые была использованананочастиц в области магнитных фазовых переходов построена магнитнаямодельфазовая диаграмма суперпарамагнетика.2.ДляизученияЛанжевена,молекулярногополявозможностейсовременныхмодифицированнаявприменениикприслучаюпомощитеориилогарифмически-нормального распределения частиц по размерам.8.Полученныерезультатыисследованийдаютоснованиянадеяться на то, что применение методов «реставрации и повышенияНа примере трех различных методов – метода редукциикачества изображений» позволит получить количественные оценкиизмерений, «метода невязки» и метода интервальной редукции – показано,критических показателей для магнитных фазовых переходов в реальныхчто исходные экспериментальные данные о магнитных свойствах системсистемах наночастиц.3.наночастиц при магнитных фазовых переходах могут быть преобразованык такому виду, как если бы они были получены с помощью «приборов»более высокого качества, чем это было в реальном эксперименте.2122Основные результаты диссертации опубликованы в работах:11.

В.И. Николаев, О.П. Третьякова. О задаче реставрациикритических индексов суперпарамагнетика. // Материалы ежегоднойнаучной конференции «Ломоносовские чтения». – 2008, 16 – 25 апреля. –Москва.1. Т.А. Бушина, В.И. Николаев, О.П. Третьякова. О возможностиобнаружениянаночастицвсостоянии«индуцированногосуперпарамагнетизма». // Материалы 6-го Всероссийского совещаниясеминара МВТУ им. Н.Э. Баумана. – 2001. – С.3.2. T. A. Bushina, V.

I. Nikolaev, O. P. Tretykova. On the “soft”magnetic phase transitions in the systems of nanoparticles. // Book of abstractsof the International Conference «Physics of liquid materials: modernproblems». – 2001, May 31. – Kyiv. – P. 79.3. Т. А. Бушина, А. В. Быков, В. И. Николаев, О. П. Третьякова. Обаналоге «метода невязки» в магнитометрии. // Материалы 8-ойВсероссийской научно-технической конференции «Состояние и проблемыизмерений».