Studium magnetických částic oxidů železa metodami jaderné magnetické rezonance

Abstract

Cílem diplomové práce bylo prověřit možnosti metody jaderné magnetické rezonance (NMR) pro studium kompozitních nanokrystalických magnetických materiálů. Byla studována série vzorků obsahujících ferimagnetické fáze maghemit a hexaferit strukturního typu M. Vzorky se lišily v molárním zastoupení těchto fází, což bylo dáno rozdílnými parametry tepelných úprav při jejich přípravě. Měření probíhala v nulovém externím magnetickém poli při teplotě 4,2 K a podařilo se změřit spektra NMR jader 57Fe s dobrým poměrem signál/šum. Byla provedena základní interpretace a porovnání získaných spekter. Spektra jednotlivých vzorků se vzájemně lišila; v závislosti na době a času jejich žíhání byl pozorován spektrální tvar odpovídající maghemitu, hexaferitu nebo složité spektrum ze vzorků s oběma fázemi. Zjistili jsme, že optimální excitační podmínky i parametry zpracování experimentálních dat pro maghemit a hexaferit se výrazně liší, a jejich nastavením pak ovlivňujeme, která jádra do spektra přispívají. U hexaferitových spekter došlo k posunům spektrálních čar ve srovnání s monokrystalem a k jejich rozšíření.

The aim of this thesis was to apply the method of nuclear magnetic resonance (NMR) to investigation of composite nanocrystalline magnetic materials. We studied a series of samples containing ferrimagnetic phases as maghemite and hexaferrite of M structural type. The samples differed in the molar amount of these phases in dependence on the thermal treatment during preparation. The measurements were carried out in zero external magnetic field at a temperature of 4,2 K and NMR spectra of 57Fe nuclei with a good signal to noise ratio were recorded. We performed the necessary interpretation of the spectra and their comparison. The spectra varied in dependence on time and temperature of the thermal treatment of a particular sample and the spectral shapes corresponding to maghemite and hexaferrite were observed as well as complex spectra in samples containing both these phases. We found that optimal parameters of data acquisition and processing for maghemite and hexaferrite resonance differ significantly which enables us to adjust which nuclei contribute to the spectrum. The spectral lines of the hexaferrite resonance were shifted with respect to the lines of single crystal and were also broadened.