Magnetic Nanoparticles : From Synthesis Concepts to Biomimetics, Dynamic Self-Assemblies and Collective Phenomena

Tutkimustuotos

Tutkijat

Organisaatiot

Kuvaus

Magneettiset nanohiukkaset ja niiden kokoon liittyvät ominaisuudet mahdollistavat uudentyyppisiä materiaaleja ja laitteita. Tämä väitöskirja käsittelee magneettisia nanohiukkasia monesta eri näkökulmasta - alkaen aina valmistuksesta sovelluksiin saakka. Julkaisuissa I ja II tutkittiin monodisperssien kobolttinanohiukkasten ydintymistä ja kasvua nestemäisessä väliaineessa. Toisin kuin tähän asti oli oletettu, ydintyminen oli viivästynyttä ja kineettisesti hallittavissa, mikä mahdollisti aiempaa suoraviivaisemman synteesin ilman kokojakauman kasvua. Lisäksi monodispersseille nanohiukkasille esiteltiin yksinkertainen, kertakäyttöisiä koeputkia hyödyntävä valmistusmenetelmä, mikä mahdollisti optimaalisten reaktio-olosuhteiden vaivattoman kartoituksen. Julkaisuissa III ja IV magneettisia nanohiukkasia sovellettiin biokomposiittimateriaaleihin ja biologisia toimintoja jäljitteleviin systeemeihin. Magneettisesti aktiivisia komposiitteja tuotettiin syntetisoimalla kobolttiferriittinanohiukkasia nanoselluloosasta valmistetuille biokuiduille. Biologisia värekarvoja jäljitteleviä rakenteita valmistettiin mikrometrin kokoisista kobolttihiukkasista ja elastomeereistä itsejärjestymisen avulla. Näitä magneettikentällä ohjattavia värekarvoja sovellettiin nesteiden sekoittamiseen. Julkaisuissa V ja VI magneettisia rautaoksidinanohiukkasia käytettiin välittämään ulkoisia magneettisia voimia vesipisaroihin superhydrofobisilla pinnoilla. Magneettisessa potentiaalikuopassa värähtelemään saatettujen pisaroiden liikkeen vaimenemisesta voitiin määrittää pisaraan vaikuttavat häviövoimat. Toisaalta konsentroidut, voimakkaasti magneettiset pisarat olivat epästabiileja magneettikentässä, mikä johti pisaroiden halkeamiseen pienemmiksi pisaroiksi, jotka itsejärjestyivät monimutkikkaiksi kuvioiksi. Hallittu muutos staattisesta itsejärjestymisestä dynaamiseen itseorganisoitumiseen havaittiin asettamalla systeemi värähtelevään ulkoiseen magneettikenttään. Julkaisussa VII tutkittiin keskenään vuorovaikuttavien magneettisten nanohiukkasten mikroaaltovastetta analyyttisesti ja laskennallisesti. Havaittiin että Kittelin moodi muuttui näennäisen homogeenisiksi kollektiivisiksi moodeiksi vuorovaikutusten takia ja että ferromagneettisen resonanssin taajuus ja kaistanleveys riippuivat hiukkasten järjestymisestä. Tämän väitöskirjan tulokset edistävät magneettisten nanohiukkasten kemian ja fysiikan ymmärrystä. Esilletuodut lähestymistavat viitoittavat tietä kohti uusia sovelluksia kuten mikrofluidisia sekoittimia, pintojen analyysitekniikoita, ohjelmoitavaa pisarakemiaa ja magneettisia mikroaaltomateriaaleja.

Yksityiskohdat

AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
Valvoja/neuvonantaja
Kustantaja
  • Aalto University
Painoksen ISBN978-952-60-5083-6
Sähköinen ISBN978-952-60-5084-3
TilaJulkaistu - 2013
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

    Tutkimusalat

  • magneettiset nanohiukkaset, nanomagnetismi, biomimetiikka, itsejärjestyminen, itseorganisoituminen, superhydrofobisuus, metamateriaalit

ID: 20667876