Nanoparticles based on 3d metal oxides - correlation of structure and magnetism

Abstract

Název práce: Nanočástice na bázi oxidů 3d kovů - korelace struktury a magnetismu Autor: RNDr. Simona Kubíčková Katedra / Ústav: Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i. Vedoucí disertační práce: doc. RNDr. Jana Kalbáčová Vejpravová, Ph.D., Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i. Abstrakt: Dizertační práce řeší korelaci magnetické odezvy nanočástic oxidů železa s jejich vnitřní strukturou. V rámci práce byly srovnány výsledky několika vzájemně se doplňujících charakterizačních metod s cílem určení krystalinity zkoumaných nanočástic. Hlavní důraz byl kladen zejména na objasnění vzniku tzv. "spin-canting" (sklonění spinů) efektu v nanočásticích. Stěžejní metodou pro tuto problematiku byla Mössbauerova spektroskopie ve vnějším magnetickém poli (IFMS). Měření IFMS provedená na sérii vzorků lišících se svou vnitřní strukturou vedla k závěru, že IFMS nepředstavuje jedinou výlučnou metodu pro studium povrchových efektů v nanočásticích neboť nedokáže rozlišit, zda je spin-canting povrchový či objemový efekt. Kromě této problematiky byla IFMS využita taktéž pro studium specifické fáze oxidu železa - ε-Fe2O3 a jejího chování ve vnějším magnetickém poli. Klíčová slova: nanočástice oxidů železa, magnetismus, Mössbauerova spektroskopie, sklonění spinů

Title: Nanoparticles based on 3d metal oxides - correlation of structure and magnetism Author: RNDr. Simona Kubíčková Department: Institute of Physics CAS, v.v.i. Supervisor: doc. RNDr. Jana Kalbáčová Vejpravová, Ph.D., Institute of Physics CAS, v.v.i. Abstract: The thesis is focused on the correlation of the magnetic response of iron oxide nanoparticles (NPs) with their internal structure. Several complementary methods were used and compared that bring insight into the relative crystallinity of the investigated NPs. The main goal was devoted to the elucidation of the origin of the so-called spin canting angle determined by In-field Mössbauer Spectroscopy (IFMS) by examination of samples with different internal structure. It has been observed that the IFMS is not an unambiguous method to study the surface effects in the NPs as the IFMS is sensitive only to the average value of all spins and does not distinguish between the surface and core effects. Moreover, the IFMS was performed on the epsilon phase of the iron(III) oxide NPs in order to inspect the peculiar behavior of this phase in an external magnetic field. Keywords: iron oxide nanoparticles, magnetism, In-field Mössbauer Spectroscopy, spin canting