Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт физики

КАФЕДРА ФИЗИКИ ТВЁРДОГО ТЕЛА

Направление:03.04.02 – Физика

Специализация: Физика конденсированного состояния

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

(Магистерская диссертация)

мёссбауэровскАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ НАНОЧАСТИЦ

CORE-SHELLТИПА

Работа завершена:

"___"_________ 2016г. ____________________ (А.Ф.Абдуллин)

Работа допущена к защите:

Научный руководитель,

ассистент

"___"_________ 2016г. ____________________ (А.В.Пятаев)

Заведующий кафедрой:

д.ф.-м. н., профессор

"___"_________ 2016 г. ____________________ (Л.Р.Тагиров)

Казань – 2016

Содержание

Содержание 2

Введение 3

ГЛАВА 1. Наночастицы core-shell типа и их применения 5

ГЛАВА 2. Исследование динамики кристаллической решетки наночастиц методом ядерного гамма резонанса 11

1.1 Модель Дебая твёрдого тела 11

1.2 Некоторые способы изучения поверхности твёрдых тел 15

ГЛАВА 3. Изучение наночастиц core-shell типа созданных в макромолекулах жидкокристаллического дендримера поли(пропилен имина) второй генерации 20

3.1 Исследованный образец и экспериментальная техника 20

3.2 Низкотемпературные мессбауэровские исследования наночастицcore-shell типа созданных в макромолекулах жидкокристаллического дендримера поли(пропилен имина) второй генерации 22

3.3 Применение модельно-зависимого метода к моделированию мёссбауэровских спектров магнитных наночастиц core-shell типа 26

Обсуждение результатов 30

Заключение 33

Список литературы. 34

Введение

В настоящее время наночастицы core-shell типаприменяются в различных областях науки и техники [1]. В частности известны применения магнитных флуоресцентных наночастиц как доставщиков лекарственных средств [2 3 4]; биметаллических Au/Ag наночастиц core-shell типа для обнаружения рака и опухолевых клеток в теле [5]. Железосодержащие частицы Fe(core)-Fe₂O₃(shell) использовались для обнаружения повреждённых молекул ДНК [6]. Наночастицы с ядром и оболочкой, сделанными из полупроводников и/или металла находят применения в современной спинтронике и наноэлектронике [7]. В некоторых частных случаях (например, в случае флуоресцентных наночастиц) определяющим являются свойства поверхности наночастицы. Так как именно поверхность впервую очередьвзаимодействует с другимивеществамиили внешнимиполями.

В случае наличия резонансного изотопа чувствительность Мёссбауэровской спектроскопии к локальным структурным и магнитным неоднородностям делает её одним из возможных методов исследования таких материалов. Различные модификации метода ядерного гамма-резонанса позволяют изучать поверхность твёрдого тела с разрешением вплоть до атомных слоёв в объёмных материалах. В случае достаточно малых наночастиц это становится возможным и в геометрии пропускания [8].

Изучение внутренней структуры, динамических, магнитных свойств и их особенностей в различных слоях наночастиц является важной задачей с точки зрения создания, управления свойствами и всевозможного применения композитов на базе наночастиц core-shell типа.

Целью данной работыявлялось исследование динамики атомов поверхности наночастицcore-shellтипа методом низкотемпературной мёссбауэровской спектроскопии.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:были проведены низкотемпературные мёссбауэровские измерения наночастицcore-shellтипа созданных в макромолекулах жидкокристаллического дендримера поли(пропилен имина) второй генерации; были развиты модельные представления для описания свойств наночастицcore-shellтипа и выполнена их апробация; выполнен анализ и сравнение полученных результатов с данными полученными другими методами.

Во введении обоснована актуальность исследования, сформулирована цель работы и перечислены решаемые задачи.

В первой главе проведен обзор литературы по наночастицам core-shellтипа и их возможным приложениям.

Во второй главе приведён расчёт динамики кристаллической решетки в рамках модели Дебая, получена рабочая формула, а так же рассмотрены различные экспериментальные методы, применяемые для изучения поверхности твёрдых тел.

В третьей главе описан исследуемый образец и экспериментальная техника, а так же метод моделирование мёссбауэровских спектров наночастиц core-shellтипа,приведены основные результаты.

В заключение диссертации сформулированы общие выводы по полученным данным и приведены основные результаты.