Диссертация (1145403)
Текст из файла
ПРАВИТЕЛЬСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ"САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"На правах рукописиГригорьева Наталья АнатольевнаИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНЫХ НАНОСТРУКТУРМЕТОДАМИ МАЛОУГЛОВОЙ ДИФРАКЦИИ НЕЙТРОНОВИ СИНХРОТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ01.04.07 — физика конденсированного состоянияДиссертация на соискание учёной степенидоктора физико-математических наукНаучный консультант:д.ф.-м.н.,старший научный сотрудникГригорьев С.В.Санкт-Петербург 20162ОглавлениеВведение71 Методы малоугловой дифракции нейтронов и синхротронного излучения для исследования наносистем.
Описаниетемплатного способа синтеза нанокомпозитов481.1 Методы малоугловой дифракции синхротронного излучения491.1.1Ультрамалоугловое рассеяние синхротронного излучения. Переход к малоугловой дифракции . . . . . .1.1.249Рефлектометрия синхротронного излучения. Малоугловое рассеяние синхротронного излучения в скользящей геометрии . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .631.2 Методы малоугловой дифракции нейтронного излучения . .671.2.1Малоугловое рассеяние поляризованных нейтронов.Переход к малоугловой дифракции . . . . . . . . . . .69Рефлектометрия поляризованных нейтронов . . . . .781.3 Описание экспериментальных установок . . . . . . . . . . . .831.2.21.3.1Установка малоугловой дифракции нейтронов .
. . .1.3.2Установка рефлектометрии поляризованных нейтронов 851.3.3Установка ультрамалоуглового рассеяния синхротронного излучения . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1.3.48388Установка рефлектометрии синхротронного излучения 9231.4 Описание способов синтеза магнитных наносистем с различной степенью упорядочения .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .941.4.1Синтез наночастиц в упорядоченных матрицах . . . .941.4.2Синтез наноматериалов c использованием процессовсамоорганизации изотропных коллоидных частиц . . 1031.4.3Синтез наночастиц в аморфных матрицах с неупорядоченным распределением пор . . . .
. . . . . . . . . 1072 Структурные и магнитные свойства нанокомпозитных материалов на основе мезопористой матрицы диоксида кремния (пример исследования 1D нанокомпозитов с ближнимпорядком)1092.1 Постановка задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1092.1.1Образцы . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1102.2 Аттестация структурных свойств нанокомпозитных материалов на основе мезопористой матрицы диоксида кремния . . 1112.2.1Электронная микроскопия. . . . . . . . . . . . . . . 1112.2.2Дифракция синхротронного излучения . . . .
. . . . 1142.2.3М¨ессбауэровская спектроскопия . . . . . . . . . . . . 1192.2.4Электронный парамагнитный резонанс . . . . . . . . 1232.3 Магнитные свойства нанокомпозитных материалов на основемезопористой матрицы диоксида кремния . . . . . . . . . . . 1302.3.1Магнитометрические измерения . . . . . . . . . . . . 1302.3.2Малоугловая дифракция поляризованных нейтронов1412.4 Выводы . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15543 Структурные и магнитные свойства пленочных гетероструктур SiO2 (Co)/GaAs, обладающих эффектом гигантского инжекционного магнитосопротивления (пример исследования неупорядоченных 2D нанокомпозитов)1583.1 Постановка задачи . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 1583.2 Постановка эксперимента . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1603.3 Аттестация структурных свойств гранулированных пленокCo(x ат.%)/SiO2 на подложке GaAs . . . . . . . . . . . . . . 1623.4 МагнитныесвойствагранулированныхпленокCo(xат.%)/SiO2 на подложке GaAs . . . . .
. . . . . . . . . . . . 1693.4.1Рефлектометрия поляризованных нейтронов . . . . . 1693.4.2Магнитометрические измерения . . . . . . . . . . . . 1743.5 Обсуждение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1783.6 Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 1824 Структурные и магнитные свойства нанокомпозитов на основе мезопористых матриц Al2 O3 (пример исследования 1Dнанокомпозитов с дальним порядком)1854.1 Структура пленок анодированного оксида алюминия методом малоугловой дифракции нейтронов . . . . . . . . . . . . 1864.1.1Постановка задачи . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 1864.1.2Образцы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1864.1.3Результаты измерений и их обсуждение . . . . . . . . 18854.2 Пространственно-упорядоченные массивы магнитных нанонитей: исследование методом малоугловой дифракции нейтронов . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1964.2.1Постановка задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1964.2.2Образцы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1964.2.3Результаты измерений и их обсуждение . . . . . . . . 1974.3 Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2065 Малоугловая дифракция в исследовании структурных имагнитных свойств опалоподобных нанокомпозитов (пример исследования 3D нанокомпозитов с дальним порядком)2095.1 Искусственные опалы - опалоподобные структуры на основешаров из диоксида кремния и полистирола .
. . . . . . . . . 2095.1.1Постановка задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2095.1.2Образцы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2115.1.3Исследование структурного упорядочения искусственных опалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2135.1.4Выводы . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 2275.2 Инвертированные опалоподобные структуры на основе ферромагнитных материалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2305.2.1Постановка задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2305.2.2Образцы . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 2315.2.3Исследование структурных свойств инвертированныхопалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23465.2.4Исследование магнитных свойств инвертированныхопалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2425.2.5Выводы . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 269Основные результаты и выводы273Литература2777ВведениеАктуальность темыИсследования физических свойств магнитных наноструктурированных материалов стало одним из основных направлений в современной науке. Это связано, во-первых, с быстрым развитием технологий синтеза,что позволяет создавать наноструктуры со сложным химическим составом, сложной геометрией, а значит труднопредсказуемыми физическимисвойствами.
Во-вторых, исследование пространственно упорядоченных наноструктур позволяет решать фундаментальные задачи коллективного поведения ансамблей наночастиц, связанные, например, с процессами самоорганизации. В-третьих, сочетание магнитных свойств материалов с упорядоченностью наноразмерных элементов, как правило, приводит к появлению сложной магнитной структуры, исследование которой чрезвычайноинтересно с точки зрения развития теории магнетизма. В-четвертых, магнитные наноструктурированные материалы активно используются в высокотехнологичных отраслях промышленности:• для нужд вычислительной техники и других магнетоэлектронныхустройств как магнитные материалы, позволяющие увеличиватьплотность записи и хранения информации за счет уменьшения геометрических размеров отдельного бита, или как элементы магнитнойлогики [1–11];8• в стелстехнологиях для создания универсальных экранов и перестраиваемых фильтров электромагнитного излучения в областях от 1 ГГцдо 100 ТГц [12–14];• в микро- и наноэлектронике как материалы, обладающие гигантскиммагнетосопротивлением [15–17];• в биомедицине и фармакологии [18–33]и так далее.
Таким образом, исследование магнитных наноматериалов интересно проводить для решения, как фундаментальных вопросов в областиматериаловедения, так и прикладных задач, связанных с использованием магнитных наночастиц. А определение взаимосвязи функциональныхсвойств с топологией, структурой, размерностью и параметрами магнитных наносистем дает возможность производить направленный поиск и оптимизацию процессов синтеза наноструктур для их практического применения.В 1995 году Глайтером [34] была предложена первая классификациянаноструктурированных материалов, включающая нульмерные 0D, одномерные 1D, двумерные 2D и трехмерные 3D структуры.
В 2000 и 2007годах Скороход с соавторами модифицировали и дополнили первоначальную классификацию, но принцип деления наноструктур по их размерностисохранился [35, 36]. К нульмерным наночастицам относятся массивы однородных или гетерогенных частиц (квантовые точки), квантовые точки соструктурой ядро-оболочка, с луковичной формой, в форме полых сфер,нанолинзы.
На основе 0D наноматериалах работают лазеры светоизлучающие диоды, одноэлектронные транзисторы, солнечные батареи [37–45]. На-9нопроволоки, наностержни, нанотрубки, нанополоски, наноленты, иерархические наноструктуры принадлежат к классу одномерных наноструктур 1D [46–62]. В качестве фотокатализаторов, сенсоров, нанореакторов инаноконтейнеров, шаблонов для синтеза двумерных структур с другимифизическими свойствами используются такие 2D наноструктурированныематериалы как нанопризмы, нанопластины, нанолисты, нанодиски, наносоединения (непрерывные островки), разветвленные структуры [63–73]. Кклассу трехмерных 3D наноструктур относятся нанотаблетки, наношары(дендритные структуры), наноконусы, нанокатушки, наноцветы.
Эти наноматериалы характеризуются большой удельной поверхностью и эффектами размерного квантования, что определяет области их применения: катализ, молекулярный транспорт, магнитные и оптомагнитные материалы,электроды для батарей [74–87].В зависимости от размерности и состава магнитных наноматериалов,их топологии и формы, в системе могут формироваться различные магнитные состояния. Например, изотропные наночастицы с диаметром порядкаразмер одного домена обычно являются пара- или суперпарамагнетиками,которые характеризуются малыми значениями температур блокировки ипрактически нулевой коэрцитивной силой при комнатной температуре [88].Если увеличенивать анизотропию формы магнитных наночастиц, вынуждая магнитный момент ориентироваться вдоль продольной оси частицы,это приведет к существенному улучшает ее магнитных свойств, в частности к увеличению коэрцитивной силы [89]. Пространственное распределение наночастиц и их взаимная ориентация (топология магнитных наносистем) позволяют контролировать наличие контактов между магнитными10частицами, то есть создавать объекты с различной величиной обменных идипольных взаимодействий, приводящих к коррелированному поведениюмагнитных моментов соседних наночастиц в процессе перемагничивания.В настоящее время наиболее широкое распространение получили магнитные носители информации, использующиеся для записи звука и изображения, для хранения любой цифровой информации.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
