Magnetic nanostructures with application potential

Abstract

Hlavním zaměřením této práce je studium makroskopických a mikroskopických magnetických vlastností vybraných nanomateriálů obsahujících kobalt a železo, značná část práce se zabýva vizualizací morfologie a magnetické struktury studovaných vzorků pomocí metody magnetické silové mikroskopie (MFM) s využitím nově instalovaného skenovacího mikroskopu Multimode V od Veeca. Zkoumané nanomateriály, jmenovitě nanočástice CoFe2O4 a tenké filmy a multivrstvy SiO2_Co_Si(111), jsou v mnoha ohledech velice slibnými materiály. Nanočástice jsou využívány např. v medicíně jako nosiče léčiv a kontrastní látky, tenké filmy jsou zkoumány z důvodu jejich potencionálního využití v paměťových médiích. Makroskopické magnetické vlastnosti vzorků jsou popisovány z hlediska superparamagnetismu. Mezičásticové interakce v nanočásticových systémech jsou diskutovány vzhledem k dosavadním znalostem, příklad silně interagujícího systému nanočástic (superspinového skla) je popsán z experimentálního hlediska. U tenkých filmů je studována jejich struktura a vývoj magnetokrystalové anizotropie. V práci jsou rovněž prezentovány první úspěšné výsledky MFM obdržené v naší laboratoři a diskuse možnosti vizualizace magnetického kontrastu superparamagnetických nanočástic.

The thesis is mainly focused on the investigation of macroscopic and microscopic magnetic properties of selected nanomaterials containing cobalt and iron, and also the capability of our new device, scanning probe microscope Multimode V by Veeco, to directly visualise morphology and magnetic structure of these samples (Magnetic Force Miscroscopy, MFM). Investigated materials, such as CoFe2O4 nanoparticles and SiO2_Co_Si(111) thin films and multilayers are in general promising materials in many fields. In the medicine, the nanoparticles are used as the drug targets or contrast agents whereas in electronics, the (nano)granular thin films are the starting point in fabrication of high density storage media. The macroscopic magnetic properties of our samples are discusses in a view of superparamagnetic phenomena. The interactions in systems of nanoparticles are presented theoretically within the up-to date knowledge and also experimentally by demonstrating the behavior of the strongly-interacting, uper-spin-glass system. The thin films are studied in term of their granular structure and magnetic anisotropy. The morphology and the microscopic domain structure, respectively, are studied with use of the MFM. The first successful results obtained in our lab by this method are presented.