Υποβοηθούμενη από μικροκύματα σύνθεση και χαρακτηρισμός μαγνητικών νανοκόνεων

Αϊβάζογλου, Ελένη; Aivazoglou, Eleni

dc.contributor.author	Αϊβάζογλου, Ελένη	el
dc.contributor.author	Aivazoglou, Eleni	en
dc.date.accessioned	2017-08-23T09:47:28Z
dc.date.issued	2017-08-23
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/45416
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.6415
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Μικροσυστήματα και Νανοδιατάξεις”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Μαγνητικά νανοσωματίδια	el
dc.subject	Σύνθεση νανοσωματιδίων	el
dc.subject	Υποβοηθούμενη από μικροκύματα σύνθεση	el
dc.subject	Οξείδια του σιδήρου	el
dc.subject	Magnetic nanoparticles	en
dc.subject	Microwave-assisted synthesis	en
dc.subject	PEG-assisted synthesis	en
dc.subject	Iron oxide nanoparticles	en
dc.subject	Χαρακτηρισμός νανοσωματιδίων	el
dc.title	Υποβοηθούμενη από μικροκύματα σύνθεση και χαρακτηρισμός μαγνητικών νανοκόνεων	el
dc.title	Microwave-assisted synthesis and characterization of magnetic nanopowders	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Επιστήμη και τεχνολογία υλικών	el
heal.classification	Materials science	en
heal.dateAvailable	2018-08-22T21:00:00Z
heal.language	el
heal.access	embargo
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-06-12
heal.abstract	Η ανάπτυξη νανοσωματιδίων των κύριων οξειδίων του σιδήρου: μαγνητίτη και μαγγεμίτη, σε ομοιόμορφο μέγεθος στη νανοκλίμακα έχει τραβήξει το ενδιαφέρον της ερευνητικής κοινότητας λόγω των πολλών ιδιοτήτων τους, που οδηγούν σε μια ευρεία γκάμα εφαρμογών, όπως την κατάλυση και τη νανοιατρική. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τον ιατρικό τομέα, τα μαγνητικά νανοσωματίδια έχουν πολλές βιοϊατρικές εφαρμογές όπως την υπερθερμία, τη μεταφορά φαρμάκου και τη μαγνητική τομογραφία. Η χημική σύνθεση, η μορφολογία και ο έλεγχος του μεγέθους των νανοσωματιδίων είναι παράμετροι, οι οποίες εξαρτώνται ισχυρά από τη μέθοδο παραγωγής των νανοκόνεων. Πληθώρα τεχνικών έχει χρησιμοποιηθεί για τη σύνθεση οξειδίων του σιδήρου, όπως η χημική συγκαταβύθιση, η θερμόλυση, η τεχνική των μικρογαλακτωμάτων, η μέθοδος της πολυόλης και η υδροθερμική μέθοδος, όμως όλες υποφέρουν από σοβαρά μειονεκτήματα. Ο σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη μιας απλής και ταχείας, υποβοηθούμενης από μικροκύματα, σύνθεσης νανοσωματιδίων οξειδίων του σιδήρου, καθώς και η αξιολόγηση της συμμετοχής οργανικών αντιδραστηρίων κατά τη σύνθεση. Το κύριο πλεονέκτημα της υποβοηθούμενης από μικροκύματα μεθόδου αφορά το μειωμένο χρόνο αντίδρασης καθώς και τον ομογενή τρόπο θέρμανσης. Οι νανοκόνεις συντέθηκαν με υποβοηθούμενη από μικροκύματα μέθοδο, χρησιμοποιώντας διαλύματα νερού/ οργανικού διαλύτη χλωριούχων αλάτων του σιδήρου (σε αναλογία 2:1 Fe3+:Fe2+) παρουσία αμμωνίας. Τα οργανικά αντιδραστήρια που χρησιμοποιήθηκαν ήταν η πολυαιθυλενογλυκόλη σε διαφορετικά μοριακά βάρη (200 και 400). Η παρουσία της PEG κατά την ακτινοβόληση με μικροκύματα επιλέγεται με στόχο να αξιολογηθούν οι επιφανειοδραστικές της ιδιότητες, καθώς και η λειτουργίας της ως συνδέτης, που ελέγχει την πυρηνοποίηση σωματιδίων, αλλά και ως θυσιαζόμενο αντιδραστήριο έναντι της οξείδωσης και ως πολυμερική επικάλυψη. Επιπλέον διερευνήθηκαν οι επιπτώσεις του χρόνου, της ισχύος της ακτινοβολίας και της συγκέντρωσης αμμωνίας. Οι παραγόμενες νανοκόνεις χαρακτηρίστηκαν μέσω περίθλασης ακτίνων Χ (XRD), ηλεκτρονικής μικροσκοπίας διερχόμενης δέσμης (TEM), φασματοσκοπίας υπερύθρου (IR), φασματοσκοπίας Raman, μαγνητομετρίας δονούμενου δείγματος (VSM), φωτοηλεκτρονικής φασματοσκοπίας ακτίνων-Χ (XPS) και θερμοβαρυμετρικής ανάλυσης (TG-DSC). Οι νανοκόνεις είναι κρυσταλλωμένες στη δομή του μαγνητίτη ή/και του μαγγεμίτη παρουσιάζοντας στενή κατανομή μεγέθους. Το μέσο μέγεθος των σωματιδίων κυμαίνεται μεταξύ 10,3 με 19,2nm. Τα σωματίδια παρουσιάζουν πολυγωνική μορφολογία και οι μαγνητικές μετρήσεις μαρτυρούν μαλακά μαγνητικά υλικά με αμελητέα παραμένουσα μαγνήτιση, υποδεικνύοντας υπερπαραμαγνητική συμπεριφορά.	el
heal.abstract	The development of major iron oxide particles: magnetite and maghemite in uniform nanometer size has triggered the interest of the research community due to their many interesting properties leading to a wide range of applications, such as catalysis and nanomedicine. Taking into consideration the medical sector, magnetic iron oxide nanoparticles have several biomedical applications such as cell tracking and separation, hyperthermia treatment, drug delivery and magnetic resonance imaging (MRI). Chemical composition, morphology and size control of nanoparticles are strongly dependent parameters on the method of preparation and play a significant role for the above applications. Various techniques have been used to synthesize iron oxides, such as co-precipitation, thermal decomposition, microemulsion technique, polyol method and hydrothermal methods, but they all suffer from serious drawbacks. The aim of this study is to investigate a simple, time-saving and low energy-consuming, microwave-assisted synthesis of iron oxide nanoparticles as well as to evaluate the participation of different organic reagents during the synthesis. A striking benefit of the microwave-assisted synthesis, which strongly differentiates this method from the classic ones, is the reduced reaction time as well as the homogenous heat supply due to its almost instantaneous "in core" heating of materials. The nanoparticles were prepared by microwave synthesis using different organic reagents / water solutions of chloride salts of iron (in a ratio of 2:1 Fe3+:Fe2+) in the presence of ammonia solution. The organic reagents used were polyethylene glycol (PEG) in two different molecular weights, 200 and 400, and β-cyclodextrin (β-CD). The presence of PEG during the microwave radiation was selected in order to evaluate its surface modification properties and its operation not only as binder facilitating the nanoparticles formation, but also as sacrificial agent protecting nanoparticles from oxidation as well as polymeric partial coating. The effects of time, microwave power and ammonium concentration on the properties of nanoparticles were investigated. The produced nano-powders were characterized using X-Ray Diffraction (XRD), Transition Electron Microscopy (TEM), Raman Spectroscopy, Fourier-transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Thermogravimetric Analysis (TG-DSC) and Vibrating Sample Magnetometer (VSM),. The produced nanoparticles are crystallized mostly in the magnetite and maghemite lattice, exhibiting very similar shape and size, with indication of partial PEG coating. The average size of particles ranges from 10.3 to 19.2 nm. The nanoparticles exhibit a faceted morphology, with zero contamination levels. The magnetic measurements indicate that the powders are soft magnetic materials with negligible coercivity and remanence, illustrating super-paramagnetic behavior.	en
heal.sponsor	Ευχαριστίες προς το Ίδρυμα Ωνάση για την χορήγηση υποτροφίας κατά το δεύτερο έτος των μεταπτυχιακών σπουδών της Αϊβάζογλου Ε..	el
heal.sponsor	Acknowledgements are due to the Alexander S. Onassis Public Benefit Foundation for the scholarship supporting E.A..	en
heal.advisorName	Χριστοφόρου, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Ράπτης, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Παρασκευαΐδης, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.fullTextAvailability	true