دنیای نانو

دنیای نانو

بررسی اثر اندازه و دما بر خواص مغناطیسی نانوذرات اکسید آهن با استفاده از معادله لانگوین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرمان هیت علمی گروه فیزیک
2 معلم تیزهوشان آموزش پرورش بافت
چکیده
این پژوهش به بررسی تأثیر اندازه و دما بر خواص مغناطیسی نانوذرات اکسید آهن می‌پردازد. نانوذرات اکسید آهن به دلیل خواص منحصربه‌فردشان در زمینه‌های مختلف از جمله پزشکی، الکترونیک و محیط زیست کاربرد دارند. در این مطالعه، از مدل لانگوین برای تحلیل رفتار پارامغناطیسی نانوذرات در ابعاد و دماهای مختلف استفاده شده است. نتایج شبیه‌سازی‌های عددی نشان می‌دهد که با افزایش دما، مغناطش اشباع نانوذرات کاهش می‌یابد، که این پدیده به دلیل افزایش نوسانات حرارتی اسپین‌هاست. در مقابل، با افزایش اندازه ذرات، مغناطش اشباع نانوذرات افزایش می‌یابد، که ناشی از کاهش اثرات سطحی و تقویت تعاملات مبادله‌ای بین اسپین‌ها است. این یافته‌ها می‌توانند در طراحی و بهینه‌سازی نانوذرات اکسید آهن برای کاربردهای مختلف، به ویژه در فناوری‌های نوین، مفید واقع شوند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Investigation of the Effect of Size andTemperature on the magnetic Properties of Iron Oxide Nanoparticles Using theLangevin Equation

نویسندگان English

kazem naghavi 1
Mahshid salari 2
1 islamic azad universityof kerman faculty of physics
2 teacher ministry of education
چکیده English

his study comprehensively examines the effects of particle size and temperature on the magnetic properties of iron oxide nanoparticles. These nanoparticles are highly sought after due to their exceptional properties, which make them suitable for a wide range of applications, including medicine, electronics, and environmental remediation technologies. In this research, the paramagnetic behavior of iron oxide nanoparticles is analyzed using the Langevin model under varying particle sizes and temperature conditions. Numerical simulations indicate that an increase in temperature reduces the saturation magnetization of the nanoparticles. This behavior is attributed to the enhanced thermal fluctuations of the spins, which disrupt magnetic alignment. Conversely, larger particle sizes result in higher saturation magnetization, a phenomenon primarily linked to diminished surface effects and stronger exchange interactions among the spins. These findings provide fundamental insights into the relationship between structural and thermal parameters and the magnetic properties of iron oxide nanoparticles, offering valuable guidelines for their optimization in cutting-edge technologies, including biomedical devices, magnetic storage systems, and environmental solutions.

کلیدواژه‌ها English

nanoparticles
iron oxide
langevin equation
paramagnetism
[1] Gupta, A. K., & Gupta, M. (2005). Synthesis and surface engineering of iron oxide nanoparticles for biomedical applications. Biomaterials, 26(18), 3995–4021.
[2] Roco, M. C. (2003). Nanotechnology: convergence with modern biology and medicine. Current Opinion in Biotechnology, 14(3), 337–346.
[3] Bai, Y., et al. (2014). Iron oxide nanoparticles: Synthesis, characterization, and applications. Journal of Materials Chemistry B, 2(32), 5103–5112.
[4] Langevin, P. (1908). On the theory of brownian motion. CR Acad Sci (Paris), 146, 530.
[5] Knobel, M., Nunes, W. C., Socolovsky, L. M., De Biasi, E., Vargas, J. M., & Denardin, J. C. (2008). Superparamagnetism and other magnetic features in granular materials: a review on ideal and real systems. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 8(6), 2836–2857.
[6] Kittel, C., & McEuen, P. (2018). Introduction to solid state physics. John Wiley & Sons.
[7] Engelmann, U. M., Shalaby, A., Shasha, C., Krishnan, K. M., & Krause, H. J. (2021). Comparative modeling of frequency mixing measurements of magnetic nanoparticles using micromagnetic simulations and Langevin theory. Nanomaterials, 11(5), 1257.
[8] Gossuin, Y., Gillis, P., Hocq, A., Vuong, Q. L., & Roch, A. (2009). Magnetic resonance relaxation properties of superparamagnetic particles. Wiley Interdisciplinary Reviews: Nanomedicine and Nanobiotechnology, 1(3), 299–310.
[9] Pisane, K. (2015). Effects of size and size distribution on the magnetic properties of maghemite nanoparticles and iron-platinum core-shell nanoparticles. West Virginia University.
[10] Knobel, M., Nunes, W. C., Winnischofer, H., Rocha, T. C. R., Socolovsky, L. M., Mayorga, C. L., & Zanchet, D. (2007). Effects of magnetic interparticle coupling on the blocking temperature of ferromagnetic nanoparticle arrays. Journal of Non-Crystalline Solids, 353(8–10), 743–747.
[11] Chantrell, R. W., El-Hilo, M., & O’Grady, K. (1991). Spin-glass behavior in a fine particle system. IEEE Transactions on Magnetics, 27(4), 3570–3578.
[12] Pisane, K. (2015). Effects of size and size distribution on the magnetic properties of maghemite nanoparticles and iron-platinum core-shell nanoparticles. West Virginia University.
دوره 21، شماره 81
زمستان 1404
صفحه 63-72

  • تاریخ دریافت 01 آذر 1404
  • تاریخ بازنگری 20 بهمن 1404
  • تاریخ پذیرش 27 اسفند 1405