استفاده از قند به‌منظور تولید نانوذرات مغناطیسی

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از ستاد ویژه توسعه نانو، ذرات مغناطیسی با کاربردهایی نظیر مولکول‌های هوشمند، جوهرهای مغناطیسی و چیپ‌های الکترونیک امروزه در بسیاری از صنایع مورد توجه قرار گرفته‌اند. در مقیاس نانو تغییر اندازه و مورفولوژی به شدت روی خواص مغناطیسی مواد اثرگذار است و تغییر در هر یک از موارد فوق باعث ایجاد تنوع در رفتار مغناطیسی می شود. از این‌ رو کاهش اندازه ذرات در مقیاس نانومتری می‌تواند موجب بهبود عملکرد این ذرات شود. روش‌های متعددی به ‌منظور تولید ذرات مغناطیسی در اندازه‌های نانومتری مورد استفاده قرار می‌گیرد. در بسیاری از روش‌ها، از مواد شیمیایی استفاده می‌شود. از این ‌رو به سبب مسائل زیست‌محیطی استفاده از مواد طبیعی به‌عنوان جایگزین ترکیبات شیمیایی در دهه‌های اخیر، موضوع بسیاری از تحقیق‌ها در این حوزه بوده است.

دکتر مسعود صلواتی نیاسری با اشاره به اینکه هگزافریت باریم به‌عنوان یک ماده‌ مغناطیسی عملکرد خوبی از لحاظ جذب امواج ماکرویو از خود نشان می‌دهد؛ هدف از انجام این طرح را معرفی یک ماده طبیعی جایگزین و یک روش کم‌هزینه جهت تولید این ماده مغناطیسی در اندازه ذرات نانومتری عنوان کرد.

به گفته این محقق این روش علاوه بر ساده، کم‌هزینه بودن و سرعت بالای فرایند، از کربوهیدرات موجود در قند به‌عنوان سوخت پاک مورد نیاز فرایند بهره می‌برد. کلوخه شدن نانوذرات در این روش محدود شده و نیاز به تجهیزات گران قیمت مرتفع می‌شود. همچنین نانوذرات سنتز شده به این روش عملکرد مغناطیسی بسیار خوبی از خود نشان داده و از پایداری شیمیایی و مقاومت الکتریکی بالایی برخوردارند.

وی در ادامه در خصوص نحوه عملکرد نانوفریت‌های مغناطیسی در جذب امواج ماکرویو خاطرنشان کرد: «نانوکریستال‌های مغناطیسی به دلیل دارا بودن نسبت سطح به حجم بالا، انرژی سطحی بالایی دارند، از این ‌رو سطح انرژی الکترون‌ها روی سطح بیشتر از سطح انرژی الکترون‌های درون کریستال است. بنابراین این الکترون‌ها با جذب انرژی کمتری به سطوح بالاتر انتقال می‌یابند. با این تفاسیر ذرات با ابعاد نانومتری توانایی بیشتر در جذب امواج ماکرویو را خواهند داشت».

در طرح حاضر ابتدا نانوذرات فریت باریم به روش سل ژل خود احتراقی سنتز شده است. سپس به بررسی میزان بهبود خواص مغناطیسی با نوع عامل احیاکننده، پرداخته شده و در نهایت پارامترهای مختلفی از قبیل دمای کلسیناسیون، نوع عامل احیاکننده و نسبت احیاکننده به اکسیدکننده در رسیدن به خواص ساختاری مناسب مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهند با استفاده از روش سل ژل خود احتراقی، دمای کلسیناسیون را تا حد امکان کاهش می‌یابد. همچنین توزیع اندازه ذرات در محدوده باریکی قرار گرفته و خلوص و خواص نانوذرات از کیفیت مطلوبی برخوردار خواهد بود.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر مسعود صلواتی نیاسری، عضو هیئت علمی دانشگاه کاشان و سمیرا ماندی زاده و فائزه صوفی وند، دانشجویان دکترای این دانشگاه است.