Методология нанофизических исследований

Основные методы синтеза наночастиц

  • Химические методы

    • Химическое восстановление — широко используется для синтеза металлических наночастиц из растворов ионов.
    • Термальный разложение — метод получения однородных частиц с контролем размера и состава.
    • Гидротермальный синтез — позволяет создавать кристаллы с контролируемой морфологией и высокой кристалличностью.

  • Физические методы

    • Методы осаждения из пара (например, вакуумное испарение, лазерная абляция) — дают наночастицы с минимальным загрязнением.
    • Механическое измельчение — используется для получения порошков с нанометрическим размером, но с широкой размерной распределенностью.

  • Биологические методы

    • Использование растительных экстрактов и микроорганизмов для «зеленого» синтеза наночастиц с контролируемой формой и поверхностью.

Методы структурного анализа

  • Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ)

    • Позволяет визуализировать морфологию, размер и кристаллическую структуру наночастиц с разрешением до нескольких ангстрем.

  • Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ)

    • Используется для изучения поверхности и топографии, контроля агрегатов.

  • Рентгеновская дифракция (РДФ)

    • Выявляет фазовый состав, кристаллическую структуру и размер кристаллитов по ширине дифракционных пиков (метод Шеррера).

  • Атомно-силовая микроскопия (АСМ)

    • Позволяет оценивать форму и размеры частиц на поверхности с высоким разрешением.

Методы исследования магнитных свойств

  • Магнитометрия (VSM, SQUID)

    • Вибрационный магнитометр (VSM) и сверхпроводящий квантовый интерферометр (SQUID) — основные инструменты для измерения магнитных свойств с высокой чувствительностью.
    • Позволяют получить кривые намагничивания, определить коэрцитивную силу, остаточную намагниченность, температуру блокировки.

  • Моссбауэровская спектроскопия

    • Позволяет исследовать локальное магнитное окружение железосодержащих наночастиц и выявлять изменения спинового состояния.

  • Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР)

    • Используется для изучения параметров магнитного взаимодействия, спинового состояния и динамики магнитных моментов.

  • Рентгеновская магнитно-круговая дихроизм (XMCD)

    • Современный метод для исследования элемент-специфических магнитных свойств и электронной структуры.

Спектроскопические методы

  • Ультрафиолетовая и видимая спектроскопия (UV-Vis)

    • Анализ поверхностного плазмонного резонанса, характерного для металлических наночастиц.

  • Раман-спектроскопия

    • Изучение вибрационных мод и взаимодействия с окружающей средой.

Методы моделирования и теоретического анализа

  • Квантово-механические расчеты (DFT)

    • Позволяют исследовать электронную структуру и магнитные свойства на атомарном уровне.

  • Молекулярная динамика и Монте-Карло

    • Моделирование динамики спиновых систем и взаимодействий между наночастицами.

  • Микромагнитное моделирование

    • Используется для описания магнитных конфигураций и динамики на масштабе частиц.

Данные методики в совокупности позволяют получать комплексное
представление о структуре, свойствах и механизмах формирования магнитных
характеристик металлических наночастиц, что имеет ключевое значение для
их использования в современных нанотехнологиях и функциональных
материалах.


Оглавление