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

3.1 Исследованный образец и экспериментальная техника

Объектом исследования в данной работе являлся композит на базе наночастиц core-shellтипа созданных в макромолекулах жидкокристаллического дендримера поли(пропилен имина) второй генерации. Первые результаты по исследованию этой системы опубликованы в работе [8]. Авторами обнаруженаcore(α-Fe),shell(γ-) организация наночастиц с изотропными суперпарамагнитными свойствами в широком диапазоне температур. Схема макромолекулы композита приведена на рисунке 6.

Рисунок 6 – Структурная формула макромолекулы дендримера поли(пропилен имина) второй генерации с инкапсулированными наночастицами core(α-Fe)-shell(γ-) типа [8]

Для изучения свойств нанокомпозита были проведены низкотемпературные мёссбауэровские измерения со сканированием по температуре. Спектры получены на мёссбауэровском спектрометре MS-1104EM№40-12 с источником⁵⁷Coв матрице родия в геометрии пропускания с модуляцией поглотителя. В качестве детектора использовался сцинтилляционный счетчик с кристалломNaJ(Tl). Калибровка скоростной шкалы спектрометра проводилась по спектру стандартного образца нитропрусида натрия с пересчетом на α-Fe. Все изомерные сдвиги отсчитывались от центра тяжести спектра этого стандартного поглотителя. Низкотемпературные мёссбауэровские измерения в диапазоне температур 79-302 К проводились в проточном азотном криостате, зона набора спектра составляла ±0.5 К.

Математическая обработка всех спектров проводилась посредством оригинальной программы, написанной с помощью пакета прикладных программ MATLAB.

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

Для выяснения температурного поведения параметров сверхтонких взаимодействий для поверхностных атомов наночастиц со сложной структурной организацией были проведены низкотемпературные мёссбауэровские измерения в геометрии пропускания в диапазоне температур 79-302 К. Полученные экспериментальные спектры приведены на рисунке 7. Параметры математической обработки посредством оригинальной программы, созданной в среде MATLAB, приведены в таблице 2.

Рисунок 7 – Спектры пропускания наночастиц core-shell типа созданных в макромолекулах жидкокристаллического дендримера поли(пропилен имина) второй генерации в диапазоне температур 79-302 К

Таблица 2 – параметры СТВ компоненты, отвечающей поверхностному слою атомов

T±0,5 K	Qs±0,02 mm	Is±0,02 mm	S±0,1 %
79	2,93	0,22	15,4
100	2,93	0,23	15,7
120	2,90	0,23	14,4
140	2,91	0,22	13,2
160	2,91	0,21	12,8
180	2,88	0,22	10,9
200	2,89	0,18	9,1
220	2,89	0,19	7,4
240	2,84	0,18	5,1
260	2,83	0,19	4,3

В результате расчетов была построена зависимость логарифма площади под компонентой, отвечающей поверхностному слою, от температуры (точки на рисунке 8) и проведена аппроксимация этой зависимости в рамках модели Дебая твёрдого тела (сплошная линия на рисунке 8).

Для обработки ассиметричной компоненты с большим квадруполем в оригинальной программе было введено нормальное распределение изомерного сдвига и квадрупольного расщепления. Результат расчета этих параметров приведен на рисунке 9.

Анализ полученных спектров был бы не полным без какой-либо привязки к реальному виду изучаемых объектов. В связи с этим был предложен подход, который будет обсуждён далее.

Рисунок 8 – Зависимость логарифма площадикомпоненты, отвечающей поверхностному слою, от температуры. Сплошная линия соответствует аппроксимации в соответствии с моделью Дебая (формула 6)

Рисунок 9 – Распределение сверхтонких параметров δ_Feи Qsдублета с большим значением квадрупольного расщепления