METODY FIZYKOCHEMICZNE W INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ T.1

Metody fizykochemiczne w inzynierii materiałowej t. 1 Właściwości fizykochemiczne magnetycznych nanocząstek tlenku żelaza wytworzonych metodą współstrącania

Andrzej Drzewiński, Maciej Marć, Maciej Wolak, Mirosław R. Dudek

W monografii odwołujemy się do nanocząstek magnetycznych tlenku żelaza
syntezowanych metodą współstrącania. Jednak pamiętajmy o tym, że stanowią
one jedynie mały wycinek świata tlenków żelaza eksplorowany na wielu polach
już od tysięcy lat. Dowodem tego mogą być chociażby liczne stanowiska paleolitycznej
sztuki umiejscowione w całej Europie, głównie malowidła jaskiniowe
wykonywane przy pomocy znajdowanych w pobliżu minerałów. Najsłynniejszy
przykład to barwne rysunki naskalne datowane na 15 tysięcy lat p.n.e. odkryte
w jaskini Lascaux w południowozachodniej Francji. Pojawienie się tam intensywnych
kolorów to zasługa używanych pigmentów pochodzenia mineralnego
zawierających m.in. tlenki żelaza. W szczególności za kolor czerwony odpowiadał
hematyt – tlenek żelaza (III) α-Fe2O3, a za kolor żółty getyt – wodorotlenek
żelaza (III) FeO(OH). Pigmenty były mielone przy pomocy kamieni, a potem
najczęściej mieszane ze spoiwem (np. wodą, białkiem czy szpikiem kostnym).
W starożytnej Grecji pojawia się magnetyt, wielce osobliwy minerał o własnościach
magnetycznych również będący tlenkiem żelaza (II,III) Fe2+Fe3+
2 O4.
Jego własności opisał Tales z Miletu żyjący w VI wieku p.n.e., aczkolwiek –
co dalekie jest od współczesnych poglądów – przypisywał je obecności duszy
w tym minerale. Niezależnie pierwsze wzmianki o istnieniu minerału przyciągającego
żelazo pojawiły się w starożytnych Chinach, a pierwowzór magnetycznego
kompasu powstał podczas panowania dynastii Qin w II wieku p.n.e. Kompasy
nawigacyjne – ten wielki wynalazek ludzkości – pochodzi z czasów chińskiej
dynastii Song z XI wieku.

[frg. wstepu]

Spis treści
Przedmowa7
1Syntezananocząstekmagnetycznychmetodąwspółstrącania
jonówżelaza(II)i(III)wśrodowiskuzasadowym.11
(MaciejMarć)
1.1PrzebiegreakcjisyntezynanocząstekFe3O4metodąwspółstrą-
caniawśrodowiskuzasadowym.14
2PrzykładysyntezynanocząstekFe3O4wporachmateriałów
porowatychimezoporowatych.19
(MaciejMarć)
3Charakterystykananocząstektlenkużelazaiprocesuichsta-
rzeniaprzyużyciuspektroskopiiramanowskiej.29
(MaciejMarćiWiktorW.Wolak)
4Zastosowaniemetodydyfrakcjirentgenowskiejdookreślania
strukturykrystalograficznejnanocząstekorazszacowaniaich
rozmiarów.35
(WiktorW.Wolak)
4.1Rozróżnieniestrukturykrystalicznej37
4.2Szacowanierozmiarunanocząstek39
5MetodaMFMwykrywaniananocząstekmagnetycznych
istrukturmagnetycznych41
(MaciejMarć)
6Spistreści
6MetodarezonansuferromagnetycznegoFMRdobadańma-
gnetycznychkompozytówznanocząstkamimagnetycznymi53
(MirosławR.Dudek)
6.1Zjawiskorezonansu53
6.2ModelowanieeksperymentuFMR59
6.2.1RównanieLandaua-Lifszyca-Gilberta59
6.2.2ImplementacjanumerycznadlarównaniaLandaua-
Lifszyca-Gilberta.61
6.2.3Wybraneprzykładyrozwiązańnumerycznych.62
6.3FMRbezstałegozewnętrznegopolamagnetycznego.65
7Stabilnośćwodnychkoloidównanocząstekmagnetycznych67
(AndrzejDrzewiński)
7.1OddziaływanievanderWaalsa.68
7.2Oddziaływaniecoulombowskie70
7.3TeoriaDLVO.75
7.4Dipoloweoddziaływaniamagnetyczne.77
8PotencjałZetawodnychzawiesinmagnetycznychnanoczą-
stektlenkużelaza.81
(AndrzejDrzewiński)
8.1PotencjałZetaaelektroforeza82
8.2Pomiarrozkładuwielkościcząstek.85
8.2.1Dynamicznerozpraszanieświatła86
8.3Pomiarruchliwościelektroforetycznej90
8.3.1Elektroforetycznerozpraszanieświatła.90
9Inneczęstoużywanemetodybadawcze93
(MirosławR.DudekiMaciejMarć)
Bibliografia99