마그네타이트 나노입자 분산 수용액에서의 교류 자화율 측정을 통한 완화현상의 연구 (Magnetic ac Susceptibility Study of Relaxation Mechanisms in Aqueous Magnetite Nanoparticles)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 69권 / 12호 / 1226 ~ 1230페이지
· 저자명 : 윤성현

초록

13 nm와 16 nm 크기의 마그네타이트 분산 수용액에 대해 교류 자화율의 온도 및 주파수 의존성을측정하였다. 13 nm의 마그네타이트 시료의 경우 자화율의 허수성분에서 두 종류의 열적 여기형의 완화 피크가 관측되었다. 반면 16 nm의 시료에서는 단일한 완화 피크가 나타났다. Neel-Arrhenius 와Vogel-Fulcher 모델을 이용하여 이들 완화효과의 물리적 근원을 규명하였다. 결과적으로 한 시료 내에분산된 나노입자에 의한 단독 완화효과와 뭉쳐진 입자 클러스터에 의한 완화효과가 공존할 수 있는 것으로나타났다. 클러스터를 이루는 입자의 경우 입자간의 자기적 쌍극자 상호작용으로 추가적인 이방성 에너지장벽을 경험하게 되며 이는 교류 자화율의 허수성분에서 T0 만큼의 온도 이동으로 나타난다. 이와 함께16 nm의 나노입자 시료에서 주된 완화현상이 실온부근에서 발생하는 것으로 관측됐는데, 이는 고주파자기온열치료와 같은 임상적 응용에 훨씬 효율적인 재료로 사용될 수 있음을 의미한다.

영어초록

The temperature and the frequency dependences of the ac susceptibility are measured for 13-nm and 16-nm magnetite nanoparticles in aqueous dispersions. Two kinds of thermal activation-type relaxation peaks were observed in the imaginary part of the susceptibility for 13 nm magnetite nanoparticles whereas only a single relaxation peak existed for the 16-nm sample. The physical origins for those relaxation mechanisms were identified using quantitative analyses based on the Neel-Arrhenius and the Vogel-Fulcher models. As a result, a single-particle relaxation from isolated nanoparticles and a relaxation from clusters of agglomerated nanoparticles were found to coexist in a sample. The particles in the clusters experienced an additional energy barrier represented by a simple shift T0 in the imaginary part of the ac susceptibility due to the interparticle dipolar interaction. Futhermore, dominant relaxation took place at temperature near room temperature for the 16-nm magnetite sample, which makes it a more efficient candidate for magnetic hyperthermia applications.

참고자료

· 없음