マルチの階層アーキテクチャの影響

Scientific Reports volume 13、記事番号: 5673 (2023) この記事を引用

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35 オルトメトリック

メトリクスの詳細

超常磁性酸化鉄ナノ粒子の磁気特性は、主に粒子サイズと粒子サイズ分布によって制御されます。 酸化鉄ナノフラワー (IONF) と呼ばれることが多いマルチコア酸化鉄ナノ粒子の磁気特性は、隣接するコア間の磁気モーメントの相互作用によってさらに影響を受けます。 したがって、IONF の磁気特性を理解するには、IONF の階層構造に関する知識が不可欠です。 この寄稿では、相関マルチスケール透過型電子顕微鏡 (TEM)、X 線回折、および動的光散乱を使用して、マルチコア IONF のアーキテクチャが研究されました。 マルチスケール TEM 測定には、低解像度および高解像度のイメージングと幾何学的位相分析が含まれていました。 IONF には、平均化学組成 \(\gamma\)-Fe\(_{2.72\pm 0.02}\)O\(_4\) のマグヘマイトが含まれていました。 スピネルフェライト構造の八面体格子サイトに位置する金属空孔は部分的に秩序化されていた。 個々の IONF は、直接隣接するコア間で特定の結晶方位関係を頻繁に示すいくつかのコアで構成されています。 この方向付けされた取り付けにより、コア内の磁気的な位置合わせが容易になる可能性があります。 個々のコアは、ほぼ同じ結晶方位を有する部分的にコヒーレントなナノ結晶で構成されていました。 微細構造解析によって明らかになった個々の成分のサイズは、ランジュバン関数によって測定された磁化曲線を当てはめることから得られた磁性粒子のサイズと相関していました。

ここ数十年で、磁性酸化鉄ナノ粒子 (IONP) は、温熱療法によるがん治療の熱メディエーター 1、薬物送達の担体 2、または磁気共鳴画像法における造影剤 3 など、生物医学用途で最も有望なナノ材料の 1 つとして浮上しています。 IONP の多様な用途は、超常磁性挙動、高飽和磁化、優れた生体適合性、およびさまざまな生物活性分子を結合させることによる IONP の機能化の可能性などの優れた特性の組み合わせから生まれます。

IONP は通常、マグネタイト (Fe\(_3\)O\(_4\)) および/またはマグヘマイト (\(\gamma\)-Fe\(_2\)O\(_3\)) で構成され、スピネルで結晶化します。四面体および八面体に配位した鉄カチオンを有するβ様構造。 磁鉄鉱 (空間群 \(Fd{\bar{3}}m\)) は、ワイコフ位 8b および 16c にそれぞれ Fe\(^{2+}\) および Fe\(^{3+}\) カチオンを収容します4 。 このカチオンの分布により、電荷の中性が保証されます。 ただし、マグネタイトとは対照的に、Fe\(_{2.67}\)O\(_4\ に対応する化学組成 Fe\(_2\)O\(_3\) を維持するには、マグヘマイトの八面体鉄サイトの一部が空いたままでなければなりません。 ) スピネル状の結晶構造。 酸素副格子はまだ完全に占有されています。

Fe 空孔は秩序化する傾向があり、それにより \(\gamma\)-Fe\(_2\)O\(_3\) の異なる結晶構造が形成されることが示されています。 空孔がランダムに分布した \(\gamma\)-Fe\(_2\)O\(_3\) の結晶構造は、空間群 \(Fd{\bar{3}} を持つ単純な立方晶スピネルとして記述できます) m\)5。 2 つの異なる八面体サイトの 1 つにのみ部分的に順序付けされた空孔を持つ \(\gamma\)-Fe\(_2\)O\(_3\) は、空間群 \(P4_332\)6、\(\gamma\) で記述されました。 -Fe\(_2\)O\(_3\) は、正方晶空間群 \(P4_32_12\) の 3 つの異なる八面体サイトの 1 つに部分的に順序付けされた空孔を持ちますが、格子パラメータ a と c7 がほぼ同じです。 完全に規則的な空孔を持つ \(\gamma\)-Fe\(_2\)O\(_3\) は、空間群 \(P4_12_12\) 内の \(c\ほぼ 3a\)8 を持つ正方晶超構造として記述されました。 立方晶スピネル単位格子の空孔の規則性と正方晶の歪みは、もともと「微結晶」\(\gamma\)-Fe\(_2\)O\(_3\) について報告されました。 ただし、IONP9、10、11 でも同様の現象が観察されました。