Metal ferrit nanoparçacıkların hazırlanması ve fiziksel özelliklerinin incelenmesi
Synthesis and examining of physical properties of metal-ferrite nanoparticles
Yazar: MEHMET BURAK KAYNAR
Danışman: PROF.DR. TEZER FIRAT
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Manyetik özellikler = Magnetic properties ; Çinko ferrit = Zinc ferrite

Özet:
Günümüzde devletlerin ve teknoloji şirketlerinin bir numaralı yatırım konusu halinegelen nanoyapılar bütün dünyada hemen hemen her üniversitede çok genişguruplar tarafından araştırılmakta ve bu konu ile ilgili çalışmalar ülkemizde de hızlayaygınlaşmaktadır. Nanoyapıların bu kadar önemli bir ilgi alanı haline gelmesinintemel nedeni klasik yığın malzemelerde gözlenemeyen ancak uygulamadagereksinim duyulan pek çok fiziksel ya da kimyasal özelliği barındırmalarıdır.Bu çalışma kapsamında literatürde ilk kez ıslak öğütme yöntemiyle metalik çinkove demir kullanılarak, tanecik büyüklüğünün magnetik özelliklere etkisini incelemekamacıyla farklı tanecik boyutlarında çinko-ferrit hazırlandı.Örneklerin analizi X-ışını toz difraksiyometresi ve termal gravimetrik analiz (TGA)kullanılarak yapıldı. Magnetik özellikler titreşen örnek magnetometresi (VSM) ileincelendi.Tanecik büyüklüğü ve örnek üzerinde oluşan gerilme, x-ışını toz kırınımdesenlerinden Debye-scherrer formülü kullanılarak hesaplandı. Öğütme süresiartıkça tanecik büyüklüğünün azaldığı, oluşan gerilmenin ise arttığı görüldü. Çinkoferritiçin öğütme süresi 36 saate kadar çıkarıldığında tanecik büyüklüğünün 25.2±1.1 nm'den 13.1±1.0 nm'ye düştüğü gerilmenin ise (3,13 ± 14) x 10-5'den (82,9 ±21,0) x 10-5'e arttığı saptandı.Örneklerde sabit magnetik alan altında magnetizasyonun sıcaklığa bağlı değişimiincelendiğinde, öğütme süresi arttıkça engelleme sıcaklığının arttığı gözlendi. Aynıörneklerde farklı sıcaklıklarda (5.0 ± 0.1 K, 60.0 ± 0.1 K, 200.0 ± 0.1 K ve 298.0 ±0.1 K) magnetizasyonun değişen magnetik alan altında değişimi incelendiğinde;öğütülmemiş örneğin ölçümlerin yapıldığı her sıcaklıkta paramagnetik davranışgösterdiği gözlendi. Ancak öğütülmüş örneklerin engelleme sıcaklığının üzerindekisıcaklıklarda, öğütme sonucu oluşan ters spin yapısına bağlı olarak,süperparamagnetik davranış, daha düşük sıcaklıklarda ise ferrimagnetik davranışgösterdiği gözlendi. Yine aynı örneklerde literatürde yapılan çalışmalar ile uyumluolarak, ters spin yapısının artması ve tanecik büyüklüğünün azalmasına bağlıolarak örneklerin doyum magnetizasyonlarının arttığı gözlendi.Anahtar Kelimeler: Nano malzeme, Mekanik öğütme, Çinko-ferrit, Magnetiközellikler

Abstract:
Today, nanostructures which become biggest investment topic for countries andtechnology companies are investigated by large groups at almost all universities inall around the world and it also becomes prevalent with an increasing rate in ourcountry. The reason why nanostructures become so popular is that they haveseveral physical and chemical properties which can not be obtained by classicalbulk materials.In this study first time in literature nanosized zinc-ferrite which has different particlesizes has been prepared directly from metallic iron and zinc powders by using wetmillingtechnique for examining the effect of particle size on magnetic properties.Structural and magnetic properties of the samples were investigated by X-raydiffraction (XRD), Thermal gravimetric analyze (TGA) and vibrating samplemagnetometer (VSM).Particle size and strain are calculated from the x-ray powder diffraction patternswith using Debye-scherrer formula. It is seen that, increasing the milling timedecrease particle size and increase strain. For zinc-ferrite, it is found that withincreasing milling time up to 36 hours, the particle size varied from 25.2 ±1.1 nm to13.1±1.0 nm and strain varied from (3,13 ± 14) x 10-5 to (82,9 ± 21,0) x 10-5.Magnetic measurements at constant magnetic field show that when the millingtime increases blocking temperature also increases. On the other handmagnetization measurements at constant temperature (5.0 ± 0.1 K, 60.0 ± 0.1 K,200.0 ± 0.1 K and 298.0 ± 0.1 K) show that the sample which was not milled isparamagnetic at all the temperatures. It is observed that the milled samplesbecome superparamagnetic above the blocking temperature and ferrimagneticunder the blocking temperature because of the inverse spinel structure induced bymilling. Also saturation magnetization is increased by increasing inverse spinelstructure as in the literature.Keywords: Nano materials, Mechanical milling, Zinc-ferrite, Magnetic properties