Επίδραση σιδηρομαγνητικών χαρακτηριστικών στη θερμική απόκριση μαγνητικών νανοσωματιδίων
Creators: name: Σαλματωνίδης, Απόστολος Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2012
Subjects: subject: Μαγνητικά Νανοσωματίδια
subject: Μαγνητική Υπερθερμία
subject: Νανοτεχνολογία
subject: Magnetic Nanoparticles
subject: Magnetic Hyperthermia
subject: Nanotechnology
subject: FOS: Nanotechnology

description: Ο κύριος στόχος της εργασίας αυτής είναι η μελέτη εναλλακτικών συστημάτων για μαγνητική υπερθερμία. Στο πλαίσιο αυτό, θα εξετάσουμε τη θερμική απόκριση τριών χαρακτηριστικών συστημάτων μαγνητικών υλικών με σκοπό τη εύρεση των κατάλληλων παραμέτρων μεγέθους, ανισοτροπίας και μαγνήτισης και να διαπιστώσουμε τις παραμέτρους που καθορίζουν τη θερμική απόκριση σε κάθε σύστημα. Τα συστήματα αυτά είναι το σύστημα νεοδίμιο – σίδηρος – βόριο (NdFeB), το σίδηρος – πλατίνα (FePt) και ένα σύστημα δυο διαφορετικών φερριτών (ΜFe2O4 όπου Μ=Co ή Mn). Το κύριο μέρος αυτής της διατριβής αποτελεί η πειραματική καταγραφή της θερμικής απόκρισης των δειγμάτων υπό εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο, μέσω καμπυλών μαγνητικής υπερθερμίας (θερμοκρασίας – χρόνου). Η παραμετροποίηση της θερμικής απόκρισης έγινε μέσω του υπολογισμού του ΔΘ και του δείκτη ειδικών απωλειών που αποτελεί κριτήριο σύγκρισης μεταξύ των συστημάτων υπερθερμίας. Γενικά παρατηρήθηκε μια ομαλή αναλογία μεταξύ της αύξησης της έντασης του μαγνητικού πεδίου και της ανόδου δείχνοντας τη μαγνητική προέλευση του φαινομένου. Είναι αξιοσημείωτο ότι το παραδοσιακά «σκληρό» μαγνητικό σύστημα Nd2Fe14B έχει την καλύτερη απόδοση (σε σχέση με τα αλλά συστήματα που μελετήθηκαν). Τα νανοσωματίδια του συστήματος FePt δεν απέδωσαν τα αναμενόμενα βάση βιβλιογραφίας, κυρίως λόγω του ότι κρυσταλλώνονται στη μη διατεταγμένη κυβική φάση και όχι στην τετραγωνική (FCT). Τέλος όσον αφορά το σύστημα ΜFe2O4 (όπου Μ=Co ή Mn), παρατηρήθηκε η άμεση εξάρτηση της θερμικής του απόδοσης (SLP) από τη συγκέντρωση του διαλύματος, συγκεκριμένα καθώς η συγκέντρωση μειωνόταν ο δείκτης SLP αυξάνονταν. Σε κάθε σύστημα έγινε η συσχέτιση δομικών και μαγνητικών χαρακτηριστικών με την θερμική απόκριση των μαγνητικών νανοσωματιδίων και προέκυψε ότι με κατάλληλη διαμόρφωση των μαγνητικών χαρακτηριστικών μπορεί να επιτευχθεί ενίσχυση της θερμικής απόδοσης ακόμη και σε σιδηρομαγνητικά συστήματα.
description: Three typical ferromagnetic nanoparticle systems were studied in the present work as alternate magnetic hyperthermia agents. In an effort to examine the influence of room-temperature ferromagnetism on the heating efficiency of magnetic carrier, we studied the NdFeB, the FePt and ΜFe2O4 (where Μ=Co or Mn). Magnetic hyperthermia curves were measured by subjecting nanoparticles dispersions at different AC magnetic fields as well as at different concentrations. The magnetically hard Nd2Fe14B nanoparticles were found to have the best performance (namely the NFB40 sample) relative to the other systems studied here. The FePt nanoparticles have not yield the expected results based on the literature, mostly due to their unordered cubic crystal structure. We have observed the direct dependency of the SLP from the concentration of the solution regarding the ΜFe2O4 (Μ=Co or Mn) system, the SLP ratio increased as the concentration decreased. The parameterization of thermal response played an important role in this dissertation, by measuring temperature variations and estimated SLP (Specific Loss Power) values to provide quantifiable values of heating efficacy. In general, the temperature rise was found to be proportional to the intensity of the applied magnetic field, while the solution concentration and the nanoparticle size were key parameters to this work. Eventually, alternate magnetic heating carriers may be employed selectively in order to enhance the heating efficacy just by tuning the ferromagnetic features of their entities.
description: Σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Γκρενόμπλ (Γαλλία), το ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος, και το CNRS (Centre National de la Researche Scientifique, Γαλλία)