Υπολογιστική μελέτη των παραγόντων που επηρεάζουν την μαγνητική συμπεριφορά συστημάτων σιδηριμαγνητικών νανοσωματιδίων

Γεμενετζή, Φεβρωνία; Gemenetzi, Fevronia

dc.contributor.author	Γεμενετζή, Φεβρωνία	el
dc.contributor.author	Gemenetzi, Fevronia	en
dc.date.accessioned	2018-06-28T10:28:41Z
dc.date.available	2018-06-28T10:28:41Z
dc.date.issued	2018-06-28
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/47151
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.8290
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Φυσική και Τεχνολογικές Εφαρμογές”	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	Συνεκτικό πεδίο	el
dc.subject	Παραμένουσα μαγνήτιση	el
dc.subject	Μοντελοποίηση	el
dc.subject	Monte-Carlo	en
dc.subject	Monte Carlo	en
dc.subject	Metropolis	en
dc.subject	Coercive field	en
dc.subject	Remanent magnetization	en
dc.subject	Hysterisis loops	en
dc.subject	Blocking temperature	en
dc.subject	Θερμοκρασία φραγμού	el
dc.subject	Nanoparticles	en
dc.subject	Νανοσωματίδια	el
dc.subject	Βρόχοι υστέρησης	el
dc.title	Υπολογιστική μελέτη των παραγόντων που επηρεάζουν την μαγνητική συμπεριφορά συστημάτων σιδηριμαγνητικών νανοσωματιδίων	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/09e8c435d248d8bcc197638f445400edf42a8b80
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-05-08
heal.abstract	Τα νανοσωματίδια είναι σύνθετα συστήματα στην νανοκλίμακα τα οποία έχουν μοναδικές φυσικές ιδιότητες που διαφέρουν σημαντικά από εκείνες των ατόμων, αλλά και των συμπαγών (bulk) υλικών. Τα τελευταία χρόνια το ενδιαφέρον για την μελέτη των μαγνητικών νανοσωματιδίων έχει αυξηθεί. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι χρησιμοποιούνται ευρέως σαν μέσα μαγνητικής εγγραφής και αποθήκευσης, σε εφαρμογές που έχουν σχέση με το περιβάλλον (πχ κατάλυσις), με την ενέργεια και πρόσφατα υπάρχει μεγάλη δραστηριότητα που σχετίζεται με βιοϊατρικές εφαρμογές. Στην παρούσα εργασία γίνεται με χρήση της τεχνικής προσομοίωσης Monte-Carlo (MC) η μελέτη της μαγνητικής συμπεριφοράς μιας συλλογής από νανοσωματίδια μαγχεμίτη (γ-Fe2O3, maghemite), στην οποία κάθε σωματίδιο περιβάλλεται από διοξείδιο του πυριτίου (SiO2). Η συλλογή των νανοσωματιδίων προσομοιάστηκε σαν ένα σύνολο κλασικών spins καθένα από τα οποία είχε τυχαία μονοαξονική ανισοτροπία. Τα νανοσωματίδια αυτά τοποθετήθηκαν στις πλεγματικές θέσεις ενός κυβικού πλέγματος. Καθώς τα νανοσωματίδια είναι καλά διαχωρισμένα λόγω του SiO2 που τα περιβάλλει, η αλληλεπίδραση ανταλλαγής μεταξύ τους μπορεί να αγνοηθεί. Έτσι λαμβάνονται υπόψη μόνο οι αλληλεπιδράσεις διπόλου-διπόλου μεταξύ των νανοσωματιδίων. Οι καμπύλες μαγνήτισης με την διαδικασία ψύξης χωρίς πεδίο (Zero Field Cooled) και με πεδίο (Field Cooled) (ZFC/FC) και οι βρόχοι υστέρησης έχουν υπολογιστεί για ένα μεγάλο εύρος τιμών του πάχους του φλοιού SiO2. Τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας έδειξαν ότι η θερμοκρασία φραγμού (blocking temperature) μειώνεται καθώς η απόσταση ανάμεσα στα νανοσωματίδια αυξάνεται. Ενώ, το μέγεθος του συνεκτικού πεδίου και η παραμένουσα μαγνήτιση είναι μεγέθη που δεν επηρεάζονται αισθητά από την απόσταση ανάμεσα στα νανοσωματίδια. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκαν επίσης φαινόμενα που σχετίζονται με το μέγεθος του μαγνητικού πυρήνα των νανοσωματιδίων. Πιο συγκεκριμένα, έγινε σύγκριση δύο συλλογών από νανοσωματίδια γ-Fe2O3 / SiO2 με μέγεθος μαγνητικού πυρήνα 10 nm και 12.5 nm αντίστοιχα. Παρατηρήθηκε ότι όσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος του μαγνητικού πυρήνα των νανοσωματιδίων τόσο μεγαλύτερη είναι η θερμοκρασία φραγμού της συλλογής και το μέγεθος του συνεκτικού πεδίου. Αντίθετα, η παραμένουσα μαγνήτιση είναι μεγαλύτερη για την συλλογή νανοσωματιδίων μικρότερου μεγέθους. Τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας βρίσκονται σε καλή συμφωνία με τα αντίστοιχα πειραματικά αποτελέσματα για μια συλλογή τυχαία διατεταγμένων νανοσωματιδίων με μορφολογία πυρήνα γ-Fe2O3 / φλοιού SiO2.	el
heal.abstract	Nanoparticles are complex nanoscale systems that have unique physical properties which differ markedly from those of atoms and also bulk materials. In recent years, the interest for the study of magnetic nanoparticles has increased. This is due to the fact that they are widely used as magnetic recording and storage media, environmental (e.g. catalysis) and energy applications. More recently there is a great interest for magnetic nanoparticles for biomedical applications. In the present work, we studied the magnetic behaviour of an assembly of maghemite (γ-Fe2O3) nanoparticles, each of them surrounded by SiO2, using the Monte-Carlo (MC) simulation technique. The nanoparticles assembly was simulated as a set of classic spins each of which had random uniaxial anisotropy. These nanoparticles were placed at the lattice sites of a cubic lattice. As the nanoparticles are well separated due to the SiO2 shell surrounding them, the exchange interaction between them can be ignored. Thus, only the dipole-dipole interactions between nanoparticles are taken into account. The magnetization curves of the cooling process without field (Zero Field Cooled) and with field (Field Cooled) (ZFC / FC magnetization curves) and the hysteresis loops have been calculated for a wide range of shell thickness SiO2. The results of this study showed that the blocking temperature is decreasing as the distance between the nanoparticles in the assembly increases. Also they showed that the size of coercive field and the remanence magnetization at a constant temperature are very little affected by the distance between the nanoparticles. At very big distances they behave as a non-interacting assembly. In the present study, phenomena related to the size of the nanoparticles were also studied. In particular, two assemblies of γ-Fe2O3 nanoparticles with a magnetic core size of 10 nm and 12.5 nm respectively were compared. It was observed that the larger magnetic core size results in bigger blocking temperature of the assembly and bigger coercive field. The remanence magnetization is bigger for the assembly of smaller core size nanoparticles. The results of this study are in good agreement with the corresponding experimental results for randomly oriented nanoparticles γ-Fe2O3 which are surrounded by a shell of SiO2.	en
heal.advisorName	Παρασκευαΐδης, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Τροχίδου, Καλλιόπη	el
heal.committeeMemberName	Κουτσούμπας, Γεώργιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	98 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true