Investigations of magnetic and crystal structure of coated Zn doped iron oxide nanoparticles

Abstract

Bu tez kapsamında hidrotermal yöntemi kullanılarak katkısız ve çinko katkılı demir oksitlerin ZnxFe3-xO4 (x = 0, 0.25, 0.5, 0.75, 1) sentezi gerçekleştirilip, ortak çöktürme yöntemiyle de hazırlanan katkısız ve çinko katkılı demir oksitleri farklı kaplama ajanlarıyla sentezleme işlemi uygulandı. Bu çalışmanın temel amacı; hazırlanan nanoparçacıkların yapısal ve manyetik özelliklerini analiz ederek biyomedikal uygulama alanlarında uygun olup olmadığını belirlemektir. Hazırlanan örneklerin X- Işını Difraksiyometresi (XRD) desenlerinde temiz ve net bir kırınım modeli göstermiş olup tek fazlı yapısı sergilemektedir. Partiküllerin yüzeyine eklenen kaplama maddeleri ile kristalit boyutunda artış gözlemlendi. Elektron Spin Rezonans Spektrometresi (ESR) ve Fiziksel Özellikler Ölçüm Sistemi (PPMS) çalışması ise, tozların süperparamanyetik davranış sergilediğini ortaya çıkardı. Tüm numunelerin doygunluk manyetizasyon değerleri 60 emu/g olarak gözlendi, numunelerde zorlayıcı manyetik alan ve kalıcılık mıknatıslanma değerleri ihmal edilebilir büyüklüklerde olduğu belirlendi. 25C'de Dinamik Işık Saçılım Spektroskopisi (DLS) analizleri alınan tüm örneklerin polidispers davranışa sahip olduğu belirlenmiştir. Son olarak, sadece kaplanmamış ZnFe2O4 ve sitrik asit, askorbik aist, tartarik asit, laurik asit, poliakrilik asit ve malik asit ile kaplanmış ZnFe2O4 nanopartiküllerin, Manyetik Parçacık Görüntüleme 'de (MPI) biyomedikal uygulama için uygunluğu açısından uygun olduğu belirlenmiştir.In this thesis, zinc doped iron oxide nanoparticles with the general formula ZnxFe3-xO4 (x = 0, 0.25, 0.5, 0.75, 1) coated with different agents such as citric acid, ascorbic acid, tartaric acid, lauric acid, polyacrylic acid, and malic acid were synthesized with hydrothermal method and coprecipitation methods. It was aimed to investigate the suitability of the obtained nanoparticles for their potential biomedical applications such as medical imaging by analyzing their structural and magnetic behaviors. X-Ray Diffraction (XRD) pattern of samples exhibits single phase structure with clear diffraction pattern. An increase in crystallite size was observed with coating agents added to the surface of the particles. Electron Spin Resonance (ESR) or Physical Property Measurement System (PPMS) study reviled that powders exhibited superparamagnetic behaviour. The saturation magnetization values of all of samples were observed 60 emu/g and with a negligible coercivity field and remanent magnetization. The Dynamic Light Scattering (DLS) analysis at 25C was performed and was obtained that all of samples have polydisperse behavior. Finally, only uncoated ZnFe2O4 and coated with citric acid, ascorbic acid, tartaric acid, lauric acid, polyacrylic acid, and malic acid ZnFe2O4 nanoparticles showed a great suitability for biomedical application especially for Magnetic Particle Imaging (MPI).