Magnetické vlastnosti samouspořádaných nanomagnetů FeRh
Loading...
Date
Authors
ORCID
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Magnetické nanočástice a nanostrukturované materiály jsou velkým příslibem v mnoha oblastech, včetně biomedicíny, sanace životního prostředí nebo získávání energie. Proto neustále roste zájem o výzkum jejich jedinečných vlastností a vývoj uskutečnitelných výrobních postupů. Tato práce se zabývá metodou samouspořádávání, spočívající v povrchové precipitaci tenkých vrstev, za účelem výroby epitaxních polí nanoostrůvků ze slitiny FeRh na různých monokrystalických substrátech. Při tomto výrobním postupu zůstává zachována metamagnetická fázová přeměna nanoostrůvků. Morfologie a magnetické vlastnosti samouspořádaných nanomagnetů z FeRh jsou charakterizovány kombinací experimentálních technik a modelování, přičemž bylo zjištěno, že jejich rovnovážné tvary a magnetické uspořádání jsou navzájem propojeny. Kromě toho je navržena cesta pro získání volných nanočástic, která by mohla potenciálně umožnit využití metamagnetických nanostruktur v buněčných kulturách a biomedicíně obecně. Za tímto účelem jsou nanoostrůvky FeRh uvolňovány ze substrátu chemickým leptáním. Chování nanočástic a jejich reakce na teplotu a magnetické pole jsou studovány v kapalném prostředí. Metamagnetické vlastnosti separovaných nanočástic jsou charakterizovány pomocí vibrační magnetometrie.
Magnetic nanoparticles and nanostructured materials are of great promise in many domains, including biomedicine, environmental remediation, or energy harvesting. Therefore, there is an ever-growing interest in their unique nanoscale functionalities as well as in the development of viable fabrication routes. This thesis investigates a self-assembly route, specifically solid-state dewetting of thin films, to produce epitaxial nanoisland arrays of the FeRh alloy on different single-crystal substrates. It is shown that using this fabrication route, the metamagnetic phase transition is preserved in nanoscale confined geometries. The morphology and magnetic properties of the self-assembled FeRh nanomagnets are characterized by a combination of experimental techniques and modeling, finding that their equilibrium shapes and magnetic order are closely interconnected. Furthermore, a route for obtaining free-standing nanoparticles is devised, which could potentially allow using metamagnetic nano-objects in cell cultures and biomedicine in general. To do so, the supported FeRh nanomagnets are released from the substrate via chemical wet etching. The behavior of the nanoparticles and their response to temperature cycling and magnetic field is subsequently studied in a liquid environment. The metamagnetic properties of separated nanoparticles are characterized using vibrating sample magnetometry.
Magnetic nanoparticles and nanostructured materials are of great promise in many domains, including biomedicine, environmental remediation, or energy harvesting. Therefore, there is an ever-growing interest in their unique nanoscale functionalities as well as in the development of viable fabrication routes. This thesis investigates a self-assembly route, specifically solid-state dewetting of thin films, to produce epitaxial nanoisland arrays of the FeRh alloy on different single-crystal substrates. It is shown that using this fabrication route, the metamagnetic phase transition is preserved in nanoscale confined geometries. The morphology and magnetic properties of the self-assembled FeRh nanomagnets are characterized by a combination of experimental techniques and modeling, finding that their equilibrium shapes and magnetic order are closely interconnected. Furthermore, a route for obtaining free-standing nanoparticles is devised, which could potentially allow using metamagnetic nano-objects in cell cultures and biomedicine in general. To do so, the supported FeRh nanomagnets are released from the substrate via chemical wet etching. The behavior of the nanoparticles and their response to temperature cycling and magnetic field is subsequently studied in a liquid environment. The metamagnetic properties of separated nanoparticles are characterized using vibrating sample magnetometry.
Description
Citation
MOTYČKOVÁ, L. Magnetické vlastnosti samouspořádaných nanomagnetů FeRh [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2020.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Fyzikální inženýrství a nanotechnologie
Comittee
prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)
Date of acceptance
2020-07-14
Defence
Po otázkách oponenta bylo dále diskutováno:
Determination of surface planes of nanoparticles.
Surface energy of nanoparticles at different magnetic states.
Studentka otázky zodpověděla.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení