REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

Osnovna tema te doktorske disertacije je študija koloidne stabilizacije ferimagnetnih nanoploščic barijevega heksaferita v različnih izotropnih in nematskem mediju z namenom priprave feromagnetnih tekočin. Ključen pogoj za pripravo feromagnetne tekočine, ki ima spontano magnetizacijo v odsotnosti magnetnega polja, je koloidna stabilizacija nanoploščic barijevega heksaferita. Delo je razdeljeno na tri dele.
V prvem delu smo se posvetili proučevanju mehanizmov stabilizacije barijevih heksaferitnih nanoploščic z dvoslojem dodecilbenzensulfonske kisline na površini. Nanoploščicam, dispergiranim v alkoholu smo izmerili zeta potencial, določili koncentracijo prostega surfaktanta v suspenzijah in izračunali Debyevo dolžino. Rezultati meritev so bili podlaga za izračun elektrostatske interakcije med magnetnimi nanoploščicami v štirih različnih alkoholih; tert-butanolu, 1-heksanolu, 1-butanolu ter 2-propanolu. Primerjava elektrostatskih interakcij med nanoploščicami v alkoholih z različno polarnostjo je omogočila določitev najprimernejšega alkohola za pripravo koloidno zelo stabilnih suspenzij, ki so osnova za pripravo feromagnetne nematske suspenzije. Za najboljšo izbiro se je izkazal 1-butanol.
V drugem delu disertacije smo se osredotočili na pripravo feromagnetnih nematskih suspenzij barijevih heksaferitnih nanoploščic z dvoslojem dodecilbenzensulfonske kisline v 1-butanolu in določitev koncentracije nanoploščic pri faznem prehodu iz izotropne v nematsko fazo. Volumski delež nanoploščic pri faznem prehodu smo določili z redčenjem nematske suspenzije do izotropne faze. S polarizacijsko optično mikroskopijo se na podlagi dvolomnosti vzorca lahko loči med izotropno (temna) in nematsko (svetlejša z magnetnimi domenami) fazo. Fazni prehod smo določili različnim vzorcem, ki so se razlikovali med seboj ali po distribuciji ekvivalentnega premera, magnetizaciji nanoploščic ali koncentraciji raztopljene dodecilbenzensulfonske kisline v suspenziji. S tem smo lahko določili vpliv posameznih parametrov (brez spreminjanja ostalih dveh) na volumski delež nanoploščic pri faznem prehodu. Ugotovili smo, da se fazni prehod zamakne k nižjim volumskim deležem suspenzije, če je ekvivalentni premer delcev večji, če je magnetizacija nanoploščic večja, in če povišamo koncentracijo raztopljene dodecilbenzensulfonske kisline v suspenziji.
V zadnjem delu disertacije sem z različnimi modifikacijami površine nanoploščic dosegla njihovo koloidno stabilizacijo tudi v nekaterih drugih topilih ter v izotropni in nematski fazi tekočega kristala. Za koloidno stabilizacijo nanoploščic je ključno omočenje površine delca s topilom, obenem pa je potreben tudi zadosten odboj med delci, da ne prevladajo privlačne magnetne dipol-dipol interakcije. V nepolarnih topilih kot sta toluen in kloroform so bili koloidno stabilni le manjši delci (< 35 nm) z manjšo magnetizacijo, kar je posledica zanemarljive verjetnosti elektrostatskih odbojnih interakcij, ki bi omogočile stabilizacijo tudi večjih delcev z večjo magnetizacijo. Za stabilizacijo v tekočem kristalu je pomembno, da imamo ustrezno interakcijo med modificirano površino delca in tekočim kristalom. Stabilizacijo nanoploščic v nematski fazi tekočega kristala so omogočili trije površinski ligandi: ligand s polietrsko verigo ter oleinska in ricinolejska kislina. Slednji kislini sta omogočili dovolj visoko koncentracijo nanoploščic v tekočem kristalu, da so se lahko tvorile magnetne domene.
Nanoploščice barijevega heksaferita so bile stabilne v različnih topilih z zadostnim elektrostatskim ali (elektro)steričnim odbojem. Feromagnetne tekočine je možno pripraviti v izotropnem topilu (v primeru dodecilbenzensulfonske kisline in liganda s polietrsko verigo) in v nematskem tekočem kristalu s steričnim efektom in ustreznimi elastičnimi interakcijami, ki so posledica nematičnega urejanja (primer oleinska in ricinolejska kislina ter ligand s polietrsko verigo).