Ni1-xBx/NiOy çekirdek/kabuk manyetik nano-parçacıkların (MNP) fiziksel özelliklerinin araştırılması
Investigation of physical properties of Ni1-xBx/NiOy core/shell magnetic nano-particles (MNPs)
Yazar: İDRİS ADANUR
Danışman: DOÇ. DR. AHMET EKİCİBİL
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, farklı indirgeme ajanları (EG, 1,2H) ve farklı yüzey etkin maddeleri (NaOH, OA/OY) kullanılarak Ni/NiOy çekirdek/kabuk Manyetik Nano-Parçacıkları (MNP) poliol yöntemi ile sentezlenerek yapısal ve manyetik özellikleri optimize edildi. Bu özellikler için en uygun indirgeme ajanı ve yüzey etkin maddesi sırasıyla 1,2-Heksadekanediol ve Oleik Asit/Oleilamin (1,2H-OA/OY) olarak belirlendi. Optimizasyondan sonra uygun bulunan indirgeme ajanı ve yüzey etkin maddesi kullanılarak üretilen Bor katkılı Ni1-xBx/NiOy (x=0.0, 0.05, 0.10, 0.15) çekirdek/kabuk MNP'lar poliol yöntemi ile sentezlendi. Numunelerin yapısal ve manyetik özellikleri, X-Işını Kırınımı (XRD), Taramalı Elektron Mikroskopisi (SEM), Enerji Dağılımlı X-Işını Spektrometresi (EDS) ve Fiziksel Özellik Ölçüm Sistemi (PPMS) kullanılarak araştırıldı. SEM fotoğraflarından Ni1-xBx/NiOy (x=0.0, 0.05, 0.10, 0.15) çekirdek/kabuk MNP'ların ortalama parçacık boyutları 3-5 nm aralığında olduğu bulundu ve B3+ iyonlarının yapı içerisinde homojen bir şekilde dağıldı gözlemlendi. Numunelerin XRD spektrumlarından, B katkılamasının Ni'nin kübik yapısında herhangi bir değişikliğe neden olmadığı belirlendi. Sıcaklığa ve manyetik alana bağlı mıknatıslanma ölçümlerinden, Bor konsantrasyonun %5'den %15'e arttırılması ile Ni/NiO çekirdek/kabuk MNP'ların manyetizasyonlarında artış olduğu gözlemlendi. Bu artışın Ni-B ferromanyetik etkileşimi güçlendirdiği sonucuna varıldı. 1 T manyetik alan altında en yüksek doyum mıknatıslanması 10 ve 300 K sıcaklıklarda sırasıyla ~37 ve ~30 emu/g olarak bulundu. Elde edilen sonuçların biyo-nanoteknolojide kullanılan MNP ailesine bilimsel katkı sağlayacağı ve bu yeni nesil MNP'ların biyoteknoloji uygulamalarında kullanılmaya aday malzemeler olması beklenmektedir. Buna ek olarak, yüksek mıknatıslanma sonuçları göz önüne alındığında bu malzemeler manyetik belleklerde de kullanılabilecektir. Tüm bu sonuç ve potansiyel uygulamalarından dolayı, yapılan çalışmanın gerek literature gerekse sanayideki uygulamalara ciddi katkı sağlayacağı şüphesizdir.

Abstract:
In this work, Ni/NiOy core/shell magnetic nanoparticles (MNP) synthesized by polyol method were optimized their structural and magnetic properties by using different reducing agents (EG, 1,2H) and surface active agents (NaOH, OA/OY). The most suitable reducing agent and surfactant for these properties were determined as 1,2-Hexadecanediol and Oleic Acid/Oleylamine (1,2H-OA/OY), respectively. After the optimization process, the Boron-doped Ni1-xBx/NiOy (x=0.0, 0.05, 0.10, 0.15) core/shell MNPs produced using the appropriate reduction agent and surface active agent were synthesized by the polyol method. Structural and magnetic properties of the samples were investigated using X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS) and Physical Property Measurement System (PPMS). The average particle sizes of Ni1-xBx/NiOy (x=0.0, 0.05, 0.10, 0.15) core/shell MNPs were found in the range of 3-5 nm from the SEM photographs and it is observed that the B3+ ions were distributed homogeneously in the structure. From the XRD spectra of the samples, it was determined that the addition of B did not cause any change in the cubic structure of Ni. It is observed from the temperature and magnetic field dependence magnetization measurements that magnetization of Ni/NiO core/shell MNPs increases with increasing Boron concentration from 5 to 15%. One can deduced that this increment in the magnetization comes from the resulting of strengthening the Ni-B ferromagnetic interaction. The highest saturation magnetizations under 1 T magnetic field were found as ~37 emu/g and ~30 emu/g at 10 and 300 K, respectively. It is expected that the results will contribute to the MNP family used in bio-nanotechnology and this new generation MNPs will be used as materials in biotechnology applications. In addition, these materials can also be used in magnetic memories when high magnetization data are taken into consideration. Because of all these results and potential applications, it is doubtless that the work done will contribute seriously to the both literature and applications in the industry.