|
|
Magnetic nanoparticles of iron oxides for medicine
Kubániová, Denisa ; Kohout, Jaroslav (advisor) ; Mašláň, Miroslav (referee) ; Šepelák, Vladimír (referee)
Magnetic nanoparticles of iron oxides, particularly those of ferric oxides, magnetite, substituted variants, including functional derivatives, have attracted significant interest because of promis- ing capabilities in emerging diagnostic imaging methods and novel therapeutic interventions. In addition to the rapid development of syntheses and functionalization methods, a comprehen- sive understanding of their fundamental physical characteristics and the complex link among composition, microstructure, magnetic properties, and relaxation characteristics is pivotal for the rational design of well-defined magnetic nanoparticle systems. Generally, the magnetic behavior of nanoparticles deviates from bulk materials not only due to finite-size and surface effects but also by the occurrence of new crystal structures (polymorphs) and metastable states, such as non-equilibrium cation distribution. The doctoral thesis investigates the key physical characteristics of selected nanoparticle systems (simple ferric oxides of various crystal struc- ture and morphology; Zn-, Co- and Mn-substituted magnetite-maghemite; coated by various hydrophilic and biologically inert surface layers), primarily by 57 Fe Mössbauer spectroscopy and supplemented by other available techniques. For that purpose, Mössbauer spectroscopy that...
|
|
|
Application of Scanning Probe Microscopy for the Study of Ultrathin Films and Nanostructures
Neuman, Jan ; Rezek, Bohuslav (referee) ; Mašláň, Miroslav (referee) ; Šikola, Tomáš (advisor)
Dizertační práce je obecně zaměřena na problematiku mikroskopie atomárních sil (AFM), a to jak vývoje částí těchto mikroskopů, tak i jejich obecnému využití v oblasti výzkumu povrchů, ultratenkých vrstev a nanostruktur. Na Ústavu fyzikálního inženýrství jsou vyvíjena zařízení umožňující aplikovat uvedenou mikroskopickou metodu. V těchto mikroskopech jsou využívány piezoelektrické motory pro zajištění pohybu vzorku a ladicích zrcátek v optickém detekčním systému. Práce se v části věnované vývoji AFM zabývá studiem parametrů řídicích pulzů za účelem optimalizace funkce těchto komponent. Měřením vlivu tvaru pulzů a opakovací frekvence byl jejich pohyb optimalizován z hlediska stability a rychlosti posuvu. V části věnované výzkumu povrchů byly experimentálně zkoumány morfologické změny ultratenkých vrstev zlata na povrchu oxidu křemičitého za zvýšených teplot. Bylo zjištěno, že vhodná povrchová modifikace způsobuje vznik preferenčních trhlin ve vrstvě zlata. Řízeným rozdělením polykrystalické vrstvy na oddělené oblasti je možné významně ovlivnit proces tvorby ostrůvků zlata vznikajících při žíhání. S využitím metod elektronové litografie je možná příprava uspořádaných polí zlatých ostrůvků o velikostech 50 – 400 nm. Dále bylo ukázáno, že zvýšením teploty žíhání na 1000 °C dochází k postupnému zanořování ostrůvků zlata do povrchu. Tento jev je pravděpodobně způsoben přesunem oxidu křemičitého z oblasti pod zlatým ostrůvkem do těsného okolí vzniklého kráteru, kde tvoří tzv. límec. V těchto studiích vedle metody AFM byla s výhodou používána rovněž elektronová mikroskopie (SEM).
|
|
|
Study of properties of iron-containing nanoparticles stressing their application potential
Kubíčková, Lenka ; Kohout, Jaroslav (advisor) ; Javorský, Pavel (referee) ; Mašláň, Miroslav (referee)
Magnetic nanoparticles offer a plethora of application possibilities in various fields of human endeavors. The fundamental understanding of their physical properties, related to the constituent magnetic phase, surface termination, and possible coating, synthesis method, size, shape, or even clustering, is crucial for their effective use and optimization for the intended applications. This thesis aims to contextualize original results, concerning especially the structure and magnetic properties, obtained during fundamental research on nanoparticles of selected iron-containing systems and employ these findings in testing the nanoparticles in chosen applications. Iron presents an ideal constituting element due to its low cost, high abundance in the Earth's crust, exploitability, and low toxicity. The selected systems involved in this thesis comprise iron-containing oxides (ferrites, and various polymorphs of iron(III) oxide, including ε-Fe2O3 and doped counterparts), and sulfides (greigite, chalcopyrite), all of which exhibit specific properties such as magnetic or structural transitions. Among the studied applications, the largest attention is devoted to the use of magnetic nanoparticles as contrast agents in magnetic resonance imaging, and the analysis of their efficacy in contrast enhancement -...
|
|
|
Hyperfine interactions in multiferroics containing iron
Kmječ, Tomáš ; Kohout, Jaroslav (advisor) ; Mašláň, Miroslav (referee) ; Šepelák, Vladimír (referee)
Multiferroic materials, in which spontaneous orderings (especially magnetic and electrical, in some cases elastic) jointly exist and may mutually interact, are currently in the center of attention in many fields of research due to their high application potential. They are already used in many applications, as in various sensors, microwave filters or electro / magneto- mechanical manipulators and actuators. Nevertheless, many features of microstructure and moment arrangements are not yet fully explained and understood. The presented work is mostly experimental and focuses on the investigation of several promising multiferroic materials: Pb1 − xBax(Fe0.5Nb0.5)O3 (x = 0 - 1) and Pb(Fe0.5Sb0.5)O3 with a perovskite structure and labeled as multiferroics of the I. type according to the Khomsky classification, BaYFeO4, which belongs to the multiferroics of the II. Khomsky class, and LiFePO4, which is a potentially multiferroic substance containing Fe2+ and are used in electric accumulators at present. Mössbauer spectroscopy of the 57 Fe isotope was used as a key experimental method, which can provide new information about the local arrangement in the vicinity of resonantly absorbing nuclei in the investigated substances. Data evaluation and interpretation would not be possible without the using results...
|
|
|
Properties of iron nanoparticles sealed in protective media
Schneeweiss, Oldřich ; Hapla, Miroslav ; Zbořil, R. ; Mašláň, M.
Iron nanocrystalline powder was prepared by the reduction of ferrihydride. The samples were sealed in Ar in a plastic bag to avoid any contact with air in the form of (i) the as-prepared powder, (ii) the powder mixed with a vacuum grease, and (iii) the powder after a very slow oxidation at room temperature which formed an oxidic shell. Their phase compositions were investigated by XRD and Mossbauer spectroscopy. These data were completed by magnetic measurements. The intense amorphous-like component was observed in the Mossbauer spectrum of the as-prepared powder. The origin of this component is discussed.
|
|
|
Nuclear magnetic resonance in magnetic systems
Křišťan, Petr ; Štěpánková, Helena (advisor) ; Mašláň, Miroslav (referee) ; Schneeweiss, Oldřich (referee)
Title: NMR in magnetic systems Author: Petr Křišťan Department: Department of Low Temperature Physics Supervisor: prof. RNDr. Helena Štěpánková, CSc. Abstract: Magnetically ordered iron oxides, namely magnetite, maghemite, hexagonal ferrite M or system Fe-B, with nano or submicron dimensions of particles are the main subject of study of the presented thesis. The materials were investigated mainly by 57 Fe nuclear magnetic resonance (NMR). The results were thoroughly analyzed and compared with the results obtained by other methods (Mössbauer spectroscopy, ZFC/FC magnetic measurement, X-ray diffraction or TEM). In case of the maghemite nanoparticles a regular distribution of vacancies in octahedral positions was verified by the help of NMR in external magnetic fields and at various temperatures. The experi- mental results were also compared with ab-initio calculations. In thin layers of barium M type hexaferrite, effects of reduced particle size on 57 Fe NMR spectra were observed. The NMR methods were also successfully applied to investigation of system FeMoCuB of amorphous and nanocrystalline ribbons, where 57 Fe NMR was able to resolve formation of different phases in depen- dence on the process of preparation. Due to different NMR excitation condi- tions of signal from strontium M type hexaferrite and maghemite,...
|
|
|
Application of Scanning Probe Microscopy for the Study of Ultrathin Films and Nanostructures
Neuman, Jan ; Rezek, Bohuslav (referee) ; Mašláň, Miroslav (referee) ; Šikola, Tomáš (advisor)
Dizertační práce je obecně zaměřena na problematiku mikroskopie atomárních sil (AFM), a to jak vývoje částí těchto mikroskopů, tak i jejich obecnému využití v oblasti výzkumu povrchů, ultratenkých vrstev a nanostruktur. Na Ústavu fyzikálního inženýrství jsou vyvíjena zařízení umožňující aplikovat uvedenou mikroskopickou metodu. V těchto mikroskopech jsou využívány piezoelektrické motory pro zajištění pohybu vzorku a ladicích zrcátek v optickém detekčním systému. Práce se v části věnované vývoji AFM zabývá studiem parametrů řídicích pulzů za účelem optimalizace funkce těchto komponent. Měřením vlivu tvaru pulzů a opakovací frekvence byl jejich pohyb optimalizován z hlediska stability a rychlosti posuvu. V části věnované výzkumu povrchů byly experimentálně zkoumány morfologické změny ultratenkých vrstev zlata na povrchu oxidu křemičitého za zvýšených teplot. Bylo zjištěno, že vhodná povrchová modifikace způsobuje vznik preferenčních trhlin ve vrstvě zlata. Řízeným rozdělením polykrystalické vrstvy na oddělené oblasti je možné významně ovlivnit proces tvorby ostrůvků zlata vznikajících při žíhání. S využitím metod elektronové litografie je možná příprava uspořádaných polí zlatých ostrůvků o velikostech 50 – 400 nm. Dále bylo ukázáno, že zvýšením teploty žíhání na 1000 °C dochází k postupnému zanořování ostrůvků zlata do povrchu. Tento jev je pravděpodobně způsoben přesunem oxidu křemičitého z oblasti pod zlatým ostrůvkem do těsného okolí vzniklého kráteru, kde tvoří tzv. límec. V těchto studiích vedle metody AFM byla s výhodou používána rovněž elektronová mikroskopie (SEM).
|
|
|
On the preparation of precursors and carriers of nanoparticles by water jet technology
Sitek, Libor ; Foldyna, Josef ; Martinec, Petr ; Klich, Jiří ; Mašláň, M.
High-speed water jet expanded into many fields of human activity over three decades due to its unique properties. Besides already traditional technological processes (cutting, machining, cleaning, demolition, etc.) it begins to find its way also to the comminution of mineral particles. The paper analyzes the possibility of particle comminution using an abrasive mixing head used to generate high-speed abrasive water jet and an impact of the jet to the solid perpendicular target made 256 from tungsten carbide. Phyllosilicate (i.e. layered silicate) particles of both micron and submicron sizes were made by this method. The particles are disintegrated along the cleavage surfaces. The method avoids the formation of secondary structural defects which is in contrast to mechanical methods of particles comminution (such as planetary milling, ball milling, milling by pressure air etc.).
|
|
| |
|
|
Nanokrystalické částice oxidů železa, karbidů železa a alfa-Fe připravené z ferihydritu
Schneeweiss, Oldřich ; Grygar, Tomáš ; David, Bohumil ; Pizúrová, Naděžda ; Žák, Tomáš ; Zbořil, R. ; Mašláň, M.
Preparation of nanocrystalline iron oxides (hematite alpha-Fe2O3, magnetite Fe3O4), Haag carbide (Fe5C2), and alpha-Fe by thermal treatment of ferrihydrite in various atmospheres is reported. The phase composition and size of nanoparticles was controlled using the annealing temperature and atmosphere (vacuum, hydrogen, or ethylene).
|
guest ::
