Ferromagnetische Resonanz an oxidfreien magnetischen Fe und FeRh Nanopartikeln

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In dieser Arbeit wurden die strukturellen und magnetischen Eigenschaften von kolloidalen Fe/FexOy-Nanowürfeln (13nm) und FexRh100-x Kern/Hülle-Nanopartikeln (2nm) untersucht. Im Gegensatz zu vielen anderen Arbeiten, bei denen die Nanopartikel nur im oxidierten Zustand gemessen werden konnten, war es in dieser Arbeit zusätzlich möglich, auch magnetische Untersuchungen an den entsprechenden nicht oxidierten Nanopartikeln durchzuführen. Um die Fe-Nanowürfel im nicht oxidierten Zustand untersuchen zu können, wurden diese mittels Sauerstoffplasma gereinigt und vom Ligandensystem befreit, um anschließend mittels Wasserstoffplasma reduziert zu werden. Danach wurden die nicht reduzierten Fe-Würfel mit einer Ag/Pt-Schutzschicht abgedeckt, um die erneute Oxidation zu vermeiden. Im Folgenden wurden die magnetischen Messungen an nicht oxidierten Fe-Nanowürfeln durchgeführt. Sowohl mikromagnetische Simulationen als auch Simulationen der Hochfrequenzsuszeptibilität wurden bei der Auswertung der experimentellen Daten eingesetzt. Es ergab sich, dass der g-Faktor g=2.09±0.01 und die Anisotropiekonstante K4=(4.8±0.5)e4J/m^3 mit den Werten für das Volumenmaterial von Eisen übereinstimmen. Die ermittelte Sättigungsmagnetisierung Ms(5K)=(1.2±0.12)e6A/m weicht jedoch um 30% von der Fe(bulk)-Magnetisierung ab. Der kleine Wert für die Magnetisierung der Partikel kann die folgenden Ursachen haben: a) die Anwesenheit einer unteren Oxidschicht (ca 10at.%), die nicht reduziert werden kann; b) die anti-parallele Anordnung der magnetischen Momente von Fe-Kern und möglicherweise antiferromagnetischem Eisenoxid; c) eine veränderte Struktur an der Oberfläche nach der Plasmabehandlung. Der bestimmte Dämpfungsparameter α=0.03±0.005 ist 10mal größer als für die Fe-Schichten, was aber für Nanopartikel-Systeme generell gefunden wird. Die FexRh100-x Kern/Hülle-Nanopartikel (x=50, 80) wurden unter Ar-Atmosphäre hergestellt und direkt in Quarzröhrchen eingeschweißt, um eine Oxidierung zu vermeiden.Die Analyse der g-Faktoren zeigt, dass die Fe80Rh20-Nanopartikel mit Fe-reichem Kern einen größeren Wert g=2.08±0.01 besitzen, der im Rahmen der Fehlerbalken mit dem g(Fe-bulk)=2.09 übereinstimmt. Die weitere Analyse der Anisotropiekonstanten und der mittleren magnetischen Momente pro Partikel ergab ebenfalls die größeren Werte für diese Art der Nanopartikel:Ka(Tbl=3.3K)=2.2e5J/m^3 und m=358.7μB. Die kleinsten Werte wurden für die Fe50Rh50-Nanopartikel mit Rh-reichem Kern ermittelt. Diese Unterschiede in den Parametern sind auf Legierungsbildung und Verspannungen an der Kern/Hülle-Grenze zurückzuführen.
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Dokumententyp:
Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Fakultät / Institut:
Fakultät für Physik » Experimentalphysik
Dewey Dezimal-Klassifikation:
500 Naturwissenschaften und Mathematik » 530 Physik
Stichwörter:
Nanopartikel, Magnetismus, Ferromagnetische Resonanz
Beitragende:
Prof. Dr. Farle, Michael [Betreuer(in), Doktorvater]
Prof. Dr. Wende, Heiko [Gutachter(in), Rezensent(in)]
Sprache:
Deutsch
Kollektion / Status:
Dissertationen / Dokument veröffentlicht
Datum der Promotion:
25.05.2009
Dokument erstellt am:
08.09.2009
Promotionsantrag am:
02.02.2009
Dateien geändert am:
08.09.2009
Medientyp:
Text