13.06.2009
G. Cheng, R.D. Shull and A.R. Hight Walker. Dipolar chains formed by chemically synthesized cobalt nanocubes. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, May 11, 2009, Vol. 321, issue 10, pp. 1351—1355.
G. Cheng, D. Romero, G.T. Fraser and A.R. Hight Walker. Magnetic-field-induced assemblies of cobalt nanoparticles. Langmuir, December 2005. See Oct. 20, 2007, Tech Beat article, “Magnetic Nanoparticles Assembled into Long Chains”.
На рис: В отличие от более мелких сферических кобальтовых наночастиц (слева), нанокубики (справа) плавятся при освещении трансмиссионным электронным микроскопом и имеют отличные от наносфер магнитные характеристики. Credit: NIST
Новое исследование американских ученых (the National Institute for Standards and Technology - NIST) доказывает, что изменение формы от сферической к кубической магнитных кобальтовых наночастиц может значительно изменить их поведение. Наночастицы из кобальта отличаются большим магнитным моментом, и это уникальное свойство можно использовать для хранения информации, в энергетике и медицине. Поэтому так важно знать, как форма наночастиц может влиять на их свойства.
Явное отличие в поведении двух разных типов частиц проявляется, когда включается и затем выключается внешнее магнитное поле. В отсутствии магнитного поля сферические и кубические наночастицы спонтанно выстраиваются в цепочки - микроскопические магниты. При наложении магнитного поля отдельные цепочки собираются вместе в параллельные линии и образуют колонны, вытянутые вдоль направления поля. Образование таких колонн говорит о том, что внешнее магнитное поле оказывает сильное влияние на магнитное поведение наночастиц обеих форм, объясняет участник исследования из NIST Анджела Хайт Уокер (Angela Hight Walker). Но их групповые взаимодействия отличаются. При постепенном выключении внешнего магнитного поля намагниченность сферических наночастиц в колонне также постепенно уменьшается. Но намагниченность кубических частиц в колонне падает намного медленнее, пока частицы не поменяют направление магнитных моментов при изменении порядка от линейного в колонне до кругового к небольших группах.
Ученые также показали, что нанокубики изменяют свое состояние даже во время наблюдений. Через несколько минут изучения они под влиянием освещающего луча трансмиссионного электронного микроскопа сплавляются друг с другом, образуя «нанопровода», которые больше не разделяются на отдельные наночастички. Этого не происходит с наносферами, хотя их диаметр в пять раз меньше (10 нанометров), чем сторона нанокубика (50 нанометров). «Можно было бы ожидать, что у меньших объектов будет ниже температура плавления. Однако, видимо, наличие острых граней и углов нанокубиков провоцирует более раннее плавление», - говорит Уокер.
С одной стороны, замечает исследовательница, это свойство плавления можно использовать для создания новых наноструктур, с другой стороны, его важно учитывать. «Обнаруженный эффект показывает, что необходимо тщательно изучать физико-химические свойства наночастиц для того, чтобы рассматривать вопрос их применения в биологии и медицине», - подчеркивает Уокер.
http://www.nist.gov/public_affairs/techbeat/tb2009_0616.htm#cobalt
