Μαγνητικά νανοσωματίδια φερριτών Μαγγανίου, Θερμική απόκριση σε AC μαγνητικό πεδίο
Creators: name: Μουρατίδης, Θεόφιλος Κυριάκου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2013
Subjects: Νανοσωματίδια
Υπερθερμία
Φερρίτες
Nanoparticles
Hyperthermia
Ferrites

description: Αντικείμενο της παρούσας εργασίας αποτελούν τα νανοσωματίδια φερρίτη μαγγανίου MnFe2O4, τα οποία κερδίζουν συνεχώς έδαφος για χρήση σε βιοϊατρικές εφαρμογές. Μελετήθηκαν τρία δείγματα τα οποία παρασκευάστηκαν με τη σολβοθερμική μέθοδο. Χρησιμοποιήθηκαν οι ίδιες πρόδρομες ενώσεις στις ίδιες συγκεντρώσεις με μοναδική διαφοροποίηση τα επιφανειοδραστικά. Πραγματοποιήθηκε δομικός και μαγνητικός χαρακτηρισμός και στη συνέχεια έγινε μία εκτίμηση για χρήση τους στην υπερθερμία με τη μελέτη της απόκρισής τους σε εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο. Στόχος μας είναι η συσχέτιση των δομικών με τα μαγνητικά χαρακτηριστικά και τα πειραματικά αποτελέσματα της υπερθερμίας με απώτερο σκοπό τη βελτιστοποίηση των παραγόντων που καθορίζουν τη συγκεκριμένη βιοϊατρική εφαρμογή. Ο δομικός χαρακτηρισμός που περιλαμβάνει περίθλαση ακτίνων X (XDR), ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM) και ηλεκτρονική μικροσκοπία διέλευσης (TEM) καταδεικνύει τη διαφορετική στοιχειομετρία των τριών δειγμάτων αναφορικά με την αναλογία σιδήρου προς μαγγάνιο, το μέγεθος των σωματιδίων και την κατανομή μεγεθών. Το μαγνητικό προφίλ των δειγμάτων πραγματοποιήθηκε με τη λήψη μειζόνων βρόχων υστέρησης με μαγνητόμετρο SQUID καθώς και μετρήσεις ψύξης απουσία πεδίου και υπό πεδίο. Από τη μορφή των βρόχων και τις θερμοκρασίες μετάβασης (TB) παρατηρούμε την υπερπαραμαγνητική τους συμπεριφορά με παρόμοιες τιμές μαγνήτισης κόρου. Στο κομμάτι της υπερθερμίας ελήφθησαν μετρήσεις σε τρεις διαφορετικές συγκεντρώσεις, τρία διαφορετικά μαγνητικά πεδία και δύο διαφορετικούς διαλύτες, αιθανόλη και υδατικό διάλυμα. Αρχικά οι φερρίτες μετρήθηκαν ως υδρόφοβοι σε αιθανόλη και στη συνέχεια με κατάλληλη τροποποίηση της επιφάνειας, προσθήκη cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) ως επιφανειοδραστικό, κατέστησαν υδρόφιλοι και μετρήθηκαν σε νερό. Παρά τις όμοιες μαγνητίσεις των δειγμάτων οι τιμές του συντελεστή απώλειας ενέργειας διαφέρουν τόσο στο νερό όσο στην αιθανόλη, γεγονός που αποδίδεται στο διαφορετικό μέγεθος και στα επιφανειοδραστικά των δειγμάτων.
description: The object of this work is the study of manganese ferrite nanoparticles MnFe2O4 which are currently employed as biomedical agents with gaining interest. Three samples were taken which were prepared by the solvothermal method using the same metal precursors at equal concentrations and different surfactants. Initially, structural and magnetic characterization has been carried out and subsequently their AC heating response (i.e. magnetic hyperthermia) was recorded under varying conditions (colloidal solution concentration, magnetic field intensity). Our goal is to correlate the structural and magnetic characteristics with the experimental results of hyperthermia having a view to the optimization of the factors that determine the specific biomedical application. Structural characterization including X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electronic microscopy (TEM) show the different stoichiometry of the three samples with respect to the ratio of iron to manganese together with morphological variations, the particle size, and size distribution. The magnetic profile of the samples was performed by taking major hysteresis loops and field cooling-zero field cooling curves with SQUID magnetometer. From the form of the loops and the magnetization curves we observe typical superparamagnetic behaviour as expected for such small size regimes. Hyperthermia cycles including heating and cooling stages were taken at three different concentrations, three different fields and two different solvents, ethanol and aqueous solution. Initially ferrites were measured being hydrophobic in ethanol. Afterwards, samples were rendered hydrophilic adding cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) as surfactant and measurements were repeated in aqueous solution. Despite the same saturation magnetization values, specific loss power measurements differ in both water and ethanol for all three samples, a fact that is attributed to size variation and indicates the determinant role of coating surfactants.
description: Σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Γκρενόμπλ (Γαλλία), το ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος, και το CNRS (Centre National de la Researche Scientifique, Γαλλία)