Исследование магнитных фазовых переходов в системах наночастиц как задача повышения качества изображений

• Автор: Третьякова, Ольга Павловна
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 139 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. СУПЕРПАРАМАГНЕТИКИ И ИХ СВОЙСТВА
(ПО ДАННЫМ ЛИТЕРАТУРЫ)
1.1 Однодоменные частицы и суперпарамагнетизм
1.2 О магнитных свойствах систем суперпарамагнитных частиц
1.3 Методы синтеза магнитных наночастиц
1.4 О распределении наночастиц по размерам
1.5 Модели описания свойств магнитных наночастиц
1.6 К вопросу о классификации магнитных фазовых переходов
1.7 Краткие итоги
Глава 2. О МАГНИТНЫХ СВОЙСТВАХ СИСТЕМЫ НАНОЧАСТИЦ
2.1 Индуцированный суперпарамагнетизм
2.2 Критическое поле и магнитная фазовая диаграмма
2.3 Влияние обрыва обменных связей на температуру Кюри наночастиц
2.4 Об особенностях фазового перехода «парамагнетизм - индуцированный
суперпарамагнетизм»
2.5 Краткие итоги
Глава 3. О ФОРМАЛИЗМЕ «РЕСТАВРАЦИИ И ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА
ИЗОБРАЖЕНИЙ» В МАГНИТОМЕТРИИ
3.1 Об искажениях «полезного сигнала»

3.2 «Метод невязки» в магнитометрии
3.2.1 О формализме «метода невязки»
3.2.2 Оперативная характеристика комплекса «магнитометр ЭВМ»
3.2.3 Роль аппаратной функции
3.3 О методе редукции измерений
3.4 Интервальная редукция в задаче повышения качества изображений
3.5 Краткие итоги

Глава 4. ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ОБНАРУЖЕНИЯ ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА «ПАРАМАГНЕТИЗМ -ИНДУЦИРОВАННЫЙ СУПЕРПАРАМАГНЕТИЗМ»
4.1 Идентификация магнитного фазового перехода как задача повышения разрешения
4.2 Об условиях регистрации экспериментальных данных
4.3 О выборе условий реставрации
4.4 Сравнительная характеристика методов
4.5 Особенности реставрации температурно-полевых зависимостей намагниченности наночастиц
4.6 Краткие итоги
Глава 5. О ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОМ МАГНЕТИЗМЕ НАНОЧАСТИЦ
5.1 О влиянии теплового расширения наночастиц на их точку Кюри
5.2 Особенности фазовых переходов «парамагнетизм - индуцированный суперпарамагнетизм» и «парамагнетизм - возвратный суперпарамагнетизм» в системах железоподобных наночастиц
5.3 О реставрации магнитной фазовой диаграммы суперпарамагнетика
5.5 Краткие итоги
Глава 6. О КРИТИЧЕСКИХ СВОЙСТВАХ СУПЕРПАРАМАГНЕТИКА
6.1 О критических индексах для фазовых переходов в суперпарамагнетике
6.2 Влияние размера частиц на критические индексы
6.3 Об условиях опыта по определению критических свойств суперпарамагнетика
6.4 О задаче реставрации критических индексов для суперпарамагнетика
6.5. Краткие итоги
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА
Введение
В последние годы исследованию свойств наноразмерных объектов посвящено огромное количество теоретических и экспериментальных работ (например, [1-8]) Необычные физико-химические свойства наночастиц различной дисперсности и состава находят, как известно, широкое практическое применение. Многие свойства малых частиц могут существенно отличаться от свойств массивных объектов - эта особенность дает возможность улучать существующие и создавать принципиально новые материалы.
Одним из определяющих условий прогресса в разработке нанотехнологий является понимание механизмов формирования свойств наночастиц. Между тем, многие вопросы, касающиеся именно физических причин, определяющих особенности свойств наночастиц, до сих пор остаются без ответа. Одна из главных причин этого связана с большим разбросом важнейших характеристик всех реальных систем наночастиц — таких как состав наночастиц, их форма и размер.
К числу почти не исследованных относятся вопросы о характере температурно-полевых магнитных фазовых переходов в суперпарамагнетике и даже о самом их существовании. Есть основания полагать, что в системах магнитных наночастиц можно обнаружить два ранее не наблюдавшихся перехода - полевой переход «парамагнетизм - индуцированный суперпарамагнетизм» [9] и температурный переход «парамагнетизм -возвратный суперпарамагнетизм» [10].
В такой ситуации несомненный интерес представляет применение таких математических методов обработки экспериментальных данных, которые позволили бы преобразовать исходные экспериментальные данные к такому виду, как если бы они соответствовали существенно лучшим условиям опыта, чем это было в действительности, и, благодаря этому, обнаружить и идентифицировать магнитные фазовые переходы в суперпарамагнетиках.
Графическое решение этой системы уравнений позволяет отыскать температурную зависимость намагниченности ст (т = Т/Тс) при заданном поле Н или полевую ст(Н) при заданной температуре Т. На рис. 1.6 показаны такие зависимости при температурах ниже точки Кюри и фиксированных значениях внешнего магнитного поля [13].
Заметим, что для частиц с определенным «номинальным» магнитным моментом ро = Ирв при одних значениях магнитного поля температурные зависимости намагниченности ст/М0(т) — выпуклые кривые, а при других, меньших значениях Н - вогнутые. Можно предположить, что существует такое значение магнитного поля, при котором температурная зависимость ст/Мо(т) становится практически линейной (такая кривая нанесена на рис. 1.6 пунктиром).
Действительно, раскладывая в ряд по малому параметру М/М0 входящие в (1.13) функцию Ланжевена и натуральный логарифм, можно убедиться, что при некотором значении поля Н = Н' (назовем его характеристическим)
Как показывает анализ уравнений системы (1.13), характеристическое поле оказывается равным
Эта особенность температурной зависимости намагниченности суперпарамагнетика может служить «ориентиром» при оценке номинального магнитного момента и, соответственно, размера суперпарамагни гных частиц: если подобрать магнитное поле, при котором экспериментальная зависимость намагниченности п/Мо(т) становится близка к линейной, то с ПОМОЩЬЮ (1.16) МОЖНО оценить величину Ро.
<т/Мо(т) = 1 - т.
(1.15)
Н' = кТс /ц0.
(1.16)