مطالعه اثر اندازه ذرات روي نرخ جذب ويژه نانوذرات فريت كبالت در يك ميدان مغناطيسي بسامد راديويي

Study of the effect of particle size on the specific absorption rate of cobalt ferrite nanoparticles in a radio frequency magnetic field

تحقيقات نشان مي‌دهد كه اندازه نانوذرات مغناطيسي تأثير مهمي روي ويژگي‌هاي آنها مي‌گذارد، به طوري كه احتمال وجود يك اندازه بهينه در استفاده از آنها در كاربردهاي پزشكي گزارش شده است. از اين‌رو در اين تحقيق نانوذرات فريت كبالت به روش هم‌رسوبي در دماي 80 درجه سلسيوس تهيه شده و سپس پودر حاصل در كوره و در دماهاي 150، 200، 300، 400، 500 و 600 درجه سلسيوس قرار گرفت تا نانوذراتي با اندازه ­هاي مختلف حاصل شود. پراش پرتو X نمونه­ ها، تشكيل فاز خالص اسپينلي را در مورد نانوذرات تأييد كرد و اندازه متوسط بلورك­هاي نمونه­ ها توسط رابطه شرر 18/8، 04/9، 95/8، 55/9، 40/10 و 12/11 نانومتر به ترتيب براي نمونه­ هاي سنتز شده در دماهاي 150 تا 600 درجه سلسيوس به دست آمد. اندازه‌گيري هاي ويژگي­هاي مغناطيسي گوياي افزايش ميدان وادارندگي و مغناطش اشباع با افزايش اندازه است. بازده گرمايي تعليق نانوذرات تحت اعمال ميدان مغناطيسي متناوب با بسامد kHz 92 اندازه­گيري و منحني افزايش دما بر حسب زمان به دست آمد. اين آزمايش‌ها نشان داد كه بيشترين مقدار نرخ جذب ويژه براي نانوذرات با اندازه حدود nm 9 حاصل مي‌شود و ذرات بزرگ‌تر و يا كوچك‌تر از آن مقدار نرخ جذب كمتري به دست مي‌دهد. نتايج اين تحقيق مبين وجود يك اندازه بهينه براي كاربردهاي گرمادرماني مغناطيسي است كه در آن بيشترين بازده گرمايي حاصل مي‌شود.

Studies show that the size of magnetic nanoparticles has an important impact on their properties. So, the possibility of an optimal size for their use in medical applications has been reported. Therefore, in this study, cobalt ferrite nanoparticles were prepared using co-precipitation method at 80°C; then the powder was annealed in a furnace at 150, 200, 300, 400, 500 and 600°C to obtain nanoparticles with different sizes. The X-ray diffraction patterns confirmed the formation of a pure spinel phase in the nanoparticles, and the average size of the crystalites of the samples was determined by Scherrer's formula to be 8.18, 9.04 , 8.95, 9.55, 10.40 and 11.12 nm for synthesized samples at 150 to 600°C, respectively. Measurements of magnetic properties also indicated an increase in the field and the saturation magnetization by enhancing the size. The heat generation efficiency of the nanoparticles suspension was measured by the application of an alternating magnetic field at 92 kHz and the temperature increase curve was calculated versus time. These experiments showed that the highest value of specific adsorption rate for nanoparticles of about 9 nm, and particles larger or smaller than that amount led to a smaller absorption rate. The results of this study, suggest an optimal size for hypertherma applications in which the highest thermal efficiency is achieved.