Реферат
Введение 7
1 Возникновение намагниченности в нанокластерах 8
1.1 Применение и изготовление магнитных наноразмерных
композиционных материалов 8
1.2 Способы изготовления нанокомпозиционных материалов 10
1.3 Кластер и кластерные модели 12
1.4 Фазовые превращения в кластерных моделях 16
1.5 Намагниченность в нанокластерах разных размеров 18
1.6 Возникновение магнитных свойств в наноразмерных
кластерах немагнитных материалов 23
2 Используемые методы 27
2.1 Масс-спектрометрия 27
2.2 3В-моделирование кластеров 28
2.3 Метод искрового плазменного спекания 29 29
2.4 Теория функционала плотности, метод рассеянных волн 30
2.5 Рентгеноструктурный анализ 34
2.6 Магнитометрия по методу крутящих моментов 36
3 Проведённые исследования 38
3.1 Возникновение спиралевидного кластера Al4C3 38
3.2 Возникновение намагниченности для нанокластеров железа 53
3.3 Кластерные структуры с ненулевой намагниченностью 56
Заключение 67
Список используемых сокращений 68
Использованные источники 69
Ферромагнетизм железа и других переходных металлов известен человечеству издавна, однако есть вопросы, которые до сих пор остаются без ответов, особенно, если речь идёт о наноразмерных объёмах.
При исследовании наночастиц, наноматериалов возникает необходимость объяснить многие явления, которые не наблюдаются (или пренебрегаются) в микрообъёмах. Кроме того, в работе предлагается рассмотрение частиц в виде кластерных моделей и связь этих моделей с магнитными свойствами, что представляет научный интерес.
Практический интерес исследования намагниченности кластеров заключается в возможности управления ориентацией наночастиц посредством внешнего магнитного поля. Также исследования в этой области могут помочь получить наноматериалы с магнитомягкими, проводниковыми и полупроводниковыми свойствами.
Объектом исследования выступают в первую очередь стали, являющиеся основным конструкционным материалом машиностроения, а также некоторые соединения цветных металлов. Стали в основном являются ферромагнитными, и это свойство может определять их область применения. Усиление и создание магнитных свойств в материалах машиностроения позволят усовершенствовать и удешевить ферромагнитные детали машин и промышленные магниты.
В данной работе были проведены исследования кластерных моделей, зависимости их магнитных свойств от структуры. Исследован образец спечённой керамики Al2O3 + MgO с науглероживанием поверхности, определён фазовый состав и сделан вывод о возникновении намагниченности образца. Построены кластерные модели для фазы Al4C3 в керамике, выполнен расчёт электронной плотности структуры.
Построены кластерные модели наноразмерных частиц железа, выполнен расчёт электронных плотностей некоторых структур. Объяснена природа намагниченности в частицах с точки зрения кластерной теории.
Исследованы и продемонстрированы кластерные переходы и способы совмещений структур. Предложены новые теоретические кластерные агрегаты с предполагаемыми высокими магнитными свойствами.
