سنتز نانوذرات مگنتایت بمنظور کاربرد در سیالات مغناطیسی
چکیده
سیال های مغناطیسی یکی از شاخه های فناوری نانو است که کمتر از دیگر شاخه های نانو به آن پرداخته شده است، ولی به تازگی کاربردهای جدیدی برای آن یافت شده است. سیال های مغناطیسی از ذرات بسیار ریز کلوییدی (درحدود100 - 10 نانومتر) از جنس فلزاتی که خاصیت مغناطیسی دارند (مانند آهن و کبالت) به حالت سوسپانسیون در مایع، ساخته می شوند. پخش کردن ذرات در مایع را می توان به کمک یک واکنش شیمیایی انجام داد. ذرات پخش شده در مایع به علت ریز بودن به صورت تعلیق هستند. ولی پس از گذشت مدت زمان نسبتاً کوتاهی به هم پیوسته و ذرات بزرگتری را تشکیل می دهند، که در ا ین صورت حالت تعلیقی آن از بین رفته، ذرات در محلول ته نشین شده و باعث می شود که سیال خاصیت مغناطیسی خود را از دست بدهد. هر قدر که ذرات ریزتر باشند، محلول خاصیت مغناطیسی بهتری از خود نشان می دهد. به این علت است که در هنگام تولید، موادی با نام فعال کننده سطح به محلول اضافه می شود که روی دیواره های آن را می پوشاند و مانع از به هم پیوستن و بزرگ شدن ذرات می شود. این مسئله باعث می گردد که با گذشت زمان سیال ناپایدار نگردیده و خاصیت مغناطیسی خود را از دست ندهد.همه ی مواد در مقیاس نانو، خواصی متفاوت از خود بروز می دهند. مواد مغناطیسی نیز از این قاعده مستثنی نیستند. در واقع؛ خاصیت مغناطیسی از جمله خواصی است که به مقدار بسیار زیادی به اندازه ی ذره وابسته است. به عنوان مثال، در مواد فرومغناطیس وقتی اندازه ی ذره از یک سامانه ای مغناطیسی منفرد کوچک تر گردد، پدیده ی سوپرپارامغناطیس به وقوع می پیوندد. نانوذرات سوپرپارامغناطیس می توانند کاربردهای بالقوه ی زیادی در فروسیال ها، تصویرسازی های رنگی، سردسازی مغناطیسی، سم زدایی از سیال های بیولوژیکی، انتقال کنترل شده ی داروهای ضد سرطان، mri و جداسازی های سلولی مغناطیسی داشته باشند. هر ماده ی مغناطیس در حالت توده، از سامان های مغناطیسی تشکیل شده است. هر سامانه حاوی هزاران اتم است که در آن جهت چرخش الکترون ها یکسان و گشتاور های مغناطیسی به صورت موازی جهت یافته اند. اما جهت چرخش الکترون هر سامانه با سامان های دیگر متفاوت است. هرگاه یک میدان مغناطیسی بزرگ، تمام سامان های مغناطیسی را هم جهت کند، تغییر حالت مغناطیسی رخ داده و مغناطش به حد اشباع می رسد. هر چه تعداد سامان ها کم تر باشد، نیرو و میدان کمتری نیز برای هم جهت ساختن سامان ها مورد نیاز است. چنانچه ماده ای تنها دارای یک سامان باشد، نیازی به هم جهت کردن آن با دیگر سامان ها نخواهد بود. از آنجا که قطر این سامان ها در محدوده یک نانومتر تا چندهم میکرومتر است. نانوذرات مغناطیسی دارای تعداد سامان های کمی هستند و مغناطش آن ها ساده تر می باشد. از طرف دیگر، بر اساس قانون دوم ترمودینامیک "بی نظمی در یک سیستم منزوی ، در یک فرآیند خودبخودی، افزایش می یابد." بنابراین، موادی که از حالت طبیعی خارج می شوند، تمایل شدیدی برای برگشت به وضعیت طبیعی خود را دارند و مغناطش مثالی در این مورد است. اما چون نانوذرات مغناطیسی نیاز به نیروی زیادی برای مغناطش ندارند، خیلی از حالت طبیعی فاصله نمی گیرند و پس از مغناطیس شدن تمایل چندانی برای از دست دادن خاصیت مغناطیسی و بازگشت به وضعیت اولیه را ندارند. نانوذرات مغناطیسی با اندازه 2 تا 20 نانومتر می توانند در ذخیره اطلاعات به عنوان ابزاری برای ذخیره اطلاعات در کارت های مغناطیسی استفاده شوند.