近几十年来,对纳米颗粒的实验兴趣一直保持着发展势头,科学家发现了有关其独特性质的更多信息,如何将其用于越来越多的应用中,并开发了生产这些颗粒的先进技术。
早在2000年,科学家就开发了一种生产铁磁FePt纳米晶超晶格的方法,该方法被认为对超高密度磁记录介质的未来应用具有很大的希望。
下面,我们讨论产生这些纳米晶体超晶格的方法以及它们当前的现代应用。
铁磁性FePt纳米晶超晶格是如何制成的?
来自纽约和加利福尼亚州沃森研究中心和阿尔玛登研究中心的科学家团队开发了一种通过还原乙酰丙酮铂并分解油酸和油胺稳定剂中的五羰基铁来合成铁-铂(FePt)纳米粒子的方法。据报道,该方法可产生具有可控尺寸和组成的FePt纳米粒子,以及具有可调粒子间间距的铁磁FePt纳米晶体超晶格。
首先,为了生产FePt纳米颗粒,该团队使用油酸和油胺来稳定和防止单分散FePt胶体的氧化。接下来,通过多元醇法将金属盐还原为金属颗粒。随后,Fe(CO)5热分解以生成Fe颗粒。这两个过程均在油酸和油胺的存在下进行,从而产生了单分散的FePt纳米颗粒。
该团队证明了所得的FePt纳米粒子可以很容易地控制。在控制羰基铁与铂盐的摩尔比时,研究人员表明可以调节组成。通过生长单分散种子颗粒并添加试剂以使种子生长至所需大小来更改粒度。最后,通过添加絮凝剂并离心将颗粒纯化和分离。
下一阶段是将FePt胶体分散到基质上,使溶剂蒸发,然后形成FePt纳米粒子超晶格。研究表明,生成的粒子是单分散的,很容易自组装成3D超晶格。
铁磁性FePt纳米晶超晶格的应用
一旦建立了创建铁磁性FePt纳米晶超晶格的方法,科学家就预见了它们在许多应用中的用途,特别是在光学和电子设备中。它们具有良好的化学稳定性和较大的单轴磁晶各向异性,可将其集成到永磁应用中。
它们具有随各向异性常数和颗粒体积成比例变化的单个颗粒的磁稳定性的特征,得出的结论是,这些颗粒可能会影响未来超高密度磁记录介质应用的发展。
然而,最近的研究强调了阻碍在磁记录中使用这些超晶格的问题。已经发现,FePt具有高矫顽力,大大超过了磁头材料限制的可用磁头的书写范围。因此,科学家们正在探索一种减少书写领域的方法来克服这一限制。
当前,最有前途的技术是在软磁相和硬磁相之间交换耦合。但是,要实现这一点,复合材料至少需要两个阶段。最近的研究在该领域取得了进展,最近几个月内发表了一些论文,这些论文展示了交换耦合并因此控制材料磁性能的可行方法。
该领域的进展很可能会使许多磁性应用受益,但是,实现这些应用可能需要花费几年的时间,在优化和准备方法之前还需要进行更多的研究。在研究环境之外使用。