Właściwości fizykochemiczne nanocząstek warstwowych na bazie ferrytów

Abstract

W ostatnich latach, nanocząstki na bazie tlenków żelaza takich jak magnetyt, maghemit czy hematyt są coraz bardziej popularnym tematem badań. W zależności od uporządkowania ferro-, ferri-, antyferromagnetycznego mogą one znaleźć różne zastosowania. Ich właściwości definiowane są nie tylko przez typ uporządkowania magnetycznego ale również kształt (sfery, sześciany, gwiazdki, walce, itp.), budowę (jedno, dwu- lub wielowarstwowa) oraz skład chemiczny. Nanocząstki wykazują między innymi wyższą aktywność chemiczną i odporność na korozję w porównaniu do swoich makroskopowych odpowiedników. Ponieważ obiekty te są mniejsze od wirusów czy cząsteczek białek, to z łatwością mogą zostać do nich przyłączone tworząc w ten sposób nieorganiczno-organiczne układy hybrydowe. W pracy szczególną uwagę poświęcono nanocząstkom tlenków żelaza o budowie sferycznej. Przedstawione zostały metody otrzymywania oraz charakteryzowania nanocząstek ferrytowych, w tym wykazujących strukturę warstwową. W takich cząstkach poszczególne warstwy zbudowane są z tlenków żelaza lub metali tj. złota, srebra, miedzi, bądź tlenków kobaltu, manganu, niklu. Zaplanowane w ten sposób modyfikacje morfologii pozwoliły na zbadanie wpływu połączenia właściwości typowych dla poszczególnych warstw w jednym nanoukładzie. W dysertacji przedstawiono charakterystykę warstwowych nanocząstek tlenków żelaza, sposoby ich otrzymywania, wybrane właściwości oraz możliwości aplikacyjne jednoskładnikowych lub warstwowych układów ferrytowych. W części eksperymentalnej zostały zebrane wyniki analiz fizykochemicznych poszczególnych typów nanocząstek z uwzględnieniem tych o budowie warstwowej.

In recent years, nanoparticles based on iron oxides such as magnetite, maghemite or hematite has increasing popularity in research topics. Depending on the ferro-, ferri-, antiferromagnetic ordering their application may differ significantly. Properties of the nanoparticles can be defined not only by the type of magnetic ordering but also by shape (spheres, cubes, stars, cylinders, etc.), structure (single, double or multi-layer) and chemical composition. In general, magnetic nanoparticles show higher chemical activity and corrosion resistance compared to their macroscopic equivalents. Since these objects are smaller than viruses or protein molecules, therefore they can be easily attached to them, thus creating inorganic-organic hybrid systems. In this work, special attention was paid to iron oxide nanoparticles with spherical structure. In the first part, preparation and characterization methods of ferrite nanoparticles, including those showing a layered structure, were presented. In case of nanoparticles with layered structure, individual layers were made of iron or metal oxides, i.e. gold, silver, copper, or oxides of cobalt, manganese, and nickel. The morphology was planned in this way, to make it possible to combine the properties typical for individual layers in one nanosystem. This dissertation presents physicochemical characteristics of layered iron oxide nanoparticles, methods of their preparation, selected properties and application possibilities of single-component or layered ferrite systems. In the experimental part, physicochemical results of individual types of nanoparticles were collected, including those with layered structure.