Когерентные и некогерентные магнитные возбуждения СВЧ-диапазона в нанокомпозитных покрытиях, сформированных методом последовательной адсорбции гидрофобных наночастиц магнетита и гидрофильных полимерных молекул тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

На правах рукописи

Воронин Денис Викторович

КОГЕРЕНТНЫЕ И НЕКОГЕРЕНТНЫЕ МАГНИТНЫЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ СВЧ-ДИАПАЗОНА В НАНОКОМПОЗИТНЫХ ПОКРЫТИЯХ, СФОРМИРОВАННЫХ

МЕТОДОМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ АДСОРБЦИИ ГИДРОФОБНЫХ НАНОЧАСТИЦ МАГНЕТИТА И ГИДРОФИЛЬНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МОЛЕКУЛ

01.04.03 - Радиофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

005557968

Саратов 2014

005557968

Работа выполнена на кафедре физики полупроводников факультета нано- и биомедицинских технологий ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского»

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук, доцент

Бегинин Евгений Николаевич

Официальные оппоненты: кандидат физико-математических наук,

ассистент кафедры «Нанотехнология» ФГАОУ ВПО «Южный федеральный университет»

Тимошенко Павел Евгеньевич

доктор физико-математических наук, доцент кафедры «Приборостроение» ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» Купцов Павел Владимирович

Ведущая организация: Саратовский филиал Института радиотехники и

электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук, г. Саратов.

Защита диссертации состоится 26 декабря 2014 года в 17 часов 30 мин на заседании ученого совета Д 212.243.01 при Саратовском государственном университете им. Н.Г. Чернышевского по адресу: 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского (Саратов, ул. Университетская, 42).

Автореферат разослан 10 ноября 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Аникин В.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из актуальных задач современной радиофизики является изучение колебательных процессов в сосредоточенных и распределенных системах различного пространственного масштаба (от макро- до на-но-) и развитие радиофизических методов исследований, позволяющих установить связь между закономерностями колебательных процессов с эффективными материальными параметрами колебательной среды. В частности, использование особенностей динамики магнитных возбуждений СВЧ-диапазона в магнито-упорядоченных средах позволяет создавать материалы для применения в микроволновой электронике (радиопоглощающие покрытия в СВЧ-диапазоне радиоволн) [1], телекоммуникационных системах (компоненты систем обработки и хранения информации, фильтры, генераторы) [2], медицине (СВЧ-терапия) и т.д. В настоящее время все более широкое применение находят магнитные нанокомпозитные среды и покрытия, представляющие собой полимерные матрицы с распределенными в них магнитными наночастицами. Высокочастотными свойствами покрытий можно управлять в широких пределах варьируя величину внешнего магнитного поля, геометрические размеры и материальные параметры покрытий (концентрация магнитных частиц, намагниченность, поле анизотропии) [3]. В связи с этим, развитие радиофизических методов исследования спектров колебаний магнитных моментов (намагниченности) в наноком-позитных покрытиях и установление взаимосвязи их характеристик с эффективными материальными параметрами покрытий представляет интерес, как с точки зрения фундаментальных научных исследований, так и решения прикладных задач по созданию миниатюрных приборов и устройств нового поколения с улучшенными параметрами.

Одним из самых эффективных радиофизических методов изучения динамики колебаний намагниченности является метод на основе резонансного поглощения СВЧ-мощности магнитоупорядоченной средой, помещенной во внешнее постоянное магнитное поле - ферромагнитного резонанса (ФМР). ФМР позволяет получить информацию о магнитной структуре, природе взаимодействия в ферро-, антиферро- и ферримагнетиков, а также об их основных параметрах: резонансных частотах, обменных константах, константах анизотропии и т.п. [4]. ФМР является классическим радиофизическим методом исследования динамики когерентных магнитных колебаний, развиваемым с середины 1950-х годов. Однако, с точки зрения изучения современных микро- и наноразмерных магнитных структур, существенным недостатком ФМР является то, что данный метод позволяет исследовать лишь интегральные (усредненные по всему объему структуры) спектральные характеристики колебательных процессов.

Альтернативной ФМР может служить метод бриллюэновской спектроскопии (БЛС) [5]. В основе БЛС лежит явление мандельштам-бриллюэновского рассеяния света на колебаниях магнитных моментов среды. По сути своей БЛС не является радиофизическим методом, однако, позволяет эффективно исследовать спектры когерентных и некогерентных колебаний (тепловых флуктуаций)

намагниченности в СВЧ-диапазоне (1 - 100 ГГц) с высоким пространственным разрешением (до 250 нм) [6]. Эти особенности делают БЛС удобным инструментом для изучения спектров локальных магнитных колебаний в тонких магнитных пленках различного состава [5-7] и микро- и наноразмерных структурах на их основе [2, 5, 8]. Однако, в современной периодической научной литературе практически отсутствуют данные об исследованиях методом БЛС колебаний намагниченности в нанокомпозитных покрытиях. В связи с этим актуальный научный и практический интерес представляет развитие БЛС, как метода исследования колебаний намагниченности в нанокомпозитных покрытиях в микронных и субмикронных пространственных масштабах, и выявление связи характерных параметров колебательных спектров с материальными параметрами нанокомпозитных покрытий. Поэтому необходимо решение задачи об интерпретации спектров колебаний намагниченности в композитных покрытиях, содержащих магнитные наночастицы, путем построения адекватной теоретической модели, учитывающей специфику исследуемых объектов. Результаты расчета по этой модели могут быть использованы при формировании магнитных нанокомпозитных материалов с заданными свойствами (например, с резонансными частотами поглощения СВЧ-излучения в заданном диапазоне).

Перспективным методом формирования магнитных нанокомпозитных материалов и покрытий является метод последовательной адсорбции из раствора [9, 10], основанный на попеременном осаждении заряженных полимерных молекул и магнитных наночастиц. Основным преимуществом метода является возможность управлять свойствами получаемых покрытий в процессе их формирования в зависимости от числа циклов адсорбции магнитных наночастиц [11]. Тем не менее, использование магнитных нанокомпозитных покрытий, полученных методом последовательной адсорбции из раствора, при создании элементов устройств СВЧ-диапазона требует решения некоторых задач. Прежде всего, необходима модификация метода последовательной адсорбции с целью увеличения массопереноса магнитных наночастиц за единичный цикл осаждения (т.е. уменьшения количества технологических операций - нанесения слоев, сушки и промывки). Увеличение массопереноса возможно осуществить различными способами. Одним из них является предварительная обработка металлических подложек с целью увеличения их сорбционной емкости, например, низкочастотным ультразвуком в водной среде [12, 13]. Другим возможным способом является чередование адсорбции из полярного и неполярного растворителей. В современной периодической научной литературе описаны способы получения нанокомпозитных покрытий путем последовательного осаждения из неводных сред [14], однако, отсутствуют данные о формировании покрытий методом последовательной адсорбции с чередованием природы растворителя осаждаемых веществ. В связи с этим, актуальной задачей является исследование процессов адсорбции и массопереноса магнитных наночастиц при формировании композитных покрытий указанным способом, а также состава, структуры (толщины и шероховатости, величины объемной фракции наночастиц) и магнитных свойств (эффективной намагниченности) получаемых нанокомпозитных покрытий.

Целью диссертационной работы явилось установление связи характеристик спектров когерентных и некогерентных магнитных возбуждений СВЧ-диапазона с материальными параметрами нанокомпозитных покрытий, сформированных методом последовательной адсорбции гидрофобных наночастиц магнетита и гидрофильных полимерных молекул на поверхности подложек различного типа.

Основными задачами диссертационного исследования явились:

1. Выявление взаимосвязи между характерными частотами спектров когерентных и некогерентных магнитных возбуждений с материальными параметрами нанокомпозитных покрытий (намагниченности насыщения, величины объемной фракции наночастиц, числа циклов адсорбции и т.д.).

2. Изучение особенностей ферромагнитного резонанса (когерентных магнитных возбуждений) композитных покрытий, содержащих наночастицы магнетита, в зависимости от числа циклов их адсорбции.

3. Разработка теоретической модели для описания спектров некогерентных магнитных возбуждений магнитной подсистемы нанокомпозитных покрытий.

4. Развитие метода бриллюэновской спектроскопии для экспериментального исследования спектров некогерентных магнитных возбуждений нанокомпозитных покрытий.

5. Получение на поверхности подложек различной конфигурации и состава нанокомпозитных покрытий, содержащих различное число слоев наночастиц магнетита, методом последовательной адсорбции из раствора с чередованием осаждения из полярного и неполярного растворителей.

6. Исследование процессов адсорбции и массопереноса гидрофобных наночастиц магнетита, а также состава и структуры полученных нанокомпозитных покрытий в зависимости от числа циклов адсорбции магнитных наночастиц.

Научная новизна работы

1. Методом бриллюэновской спектроскопии, в области магнитных полей 2,5 -3 кЭ исследованы спектры некогерентных магнитных возбуждений в композитных покрытиях, содержащих наночастицы магнетита (стабилизированные олеиновой кислотой и диспергированные в гептане) со средним диаметром частиц 20 ± 3 нм, полученных на подложках различного состава (кремний, алюминий).

2. Установлена связь между резонансными частотами спектров некогерентных магнитных возбуждений, магнитным полем и характеристиками нанокомпо-зитного покрытия (величиной объемной фракции и формой наночастиц).

3. Исследования магнитных колебаний в нанокомпозитных покрытиях, проведенные методом бриллюэновской спектроскопии, при различных размерах области фокусировки лазерного излучения (250 нм, 30 мкм), показали, что характеристики спектров некогерентных возбуждений (положения частотных максимумов спектров и их ширина) определяются величиной внешнего магнитного поля, значением объемной фракции магнитных наночастиц в по-

крытии, параметрами диссипации и зависят от числа циклов адсорбции на-ночастиц.

4. Предложена модификация метода получения нанокомпозитных покрытий путем последовательной адсорбции из раствора, включающая в себя предварительную обработку металлических подложек низкочастотным (20 кГц, 57 Вт/см2) ультразвуком и чередование полярного (вода) и неполярного (гептан) растворителей при осаждении слоев магнетита, стабилизированного олеиновой кислотой. Обнаружен экспоненциальный рост толщины получаемых нанокомпозитных покрытий.

5. Установлено, что в процессе осаждения гидрофобных наночастиц магнетита (стабилизированы олеиновой кислотой и диспергированы в гептане) из полидисперсного коллоидного раствора происходит преимущественная адсорбция наночастиц меньшего размера, как и в случае проведения адсорбции из водной среды.

6. Методом пьезокварцевого микровзвешивания показано, что при чередовании осаждения наночастиц магнетита из неполярного растворителя (гептан) и промывки полярным растворителем (водой) происходит увеличение в 10 раз массопереноса наночастиц за единичный цикл осаждения по сравнению с традиционным методом последовательной адсорбции.

7. На примере модели индуктивного элемента, представляющего собой свернутую в спираль алюминиевую проволоку диаметром 1 мм с диаметром витка 10 мм и расстоянием между витками 1 мм, показана возможность практического применения предложенного метода последовательной адсорбции для модификации поверхности металлических проводников. Показана возможность управления электрофизическими свойствами данных индуктивных элементов варьированием числа циклов адсорбции наночастиц магнетита.

Научно-практическая значимость

Предложена теоретическая модель для расчета спектров некогерентных колебаний намагниченности СВЧ-диапазона широкого класса нанокомпозитных покрытий на основе сферических наночастиц из различных магнитных материалов с кубической кристаллографической анизотропией. Результаты расчета согласно предложенной модели могут быть использованы для оценки характеристик покрытий (резонансных частот, параметра потерь, величины объемной фракции) и планарных структур микронного и субмикронного размера на их основе по данным, полученным методом бриллюэновской спектроскопии.

Развитый экспериментальный подход, на основе метода бриллюэновской спектроскопии, может быть использован для диагностики, контроля и оптимизации параметров поглощающих нанокомпозитных покрытий СВЧ-диапазона радиоволн, пассивных элементов электронных устройств (интегрированных индуктивностей; полоснозаграждающих фильтров различного частотного диапазона, управляемых магнитным полем) и устройств спинтроники.

Предложенный вариант реализации метода последовательной адсорбции из раствора позволяет увеличить массоперенос наночастиц за единичный цикл осаждения, что позволяет уменьшить число технологических операций при по-

лучении нанокомпозитных покрытий (осаждение слоев, промывка, сушка), и, в то же время, управлять свойствами покрытий, варьируя число циклов адсорбции наночастиц.

Разработана методика получения магнитных нанокомпозитных покрытий с управляемыми свойствами на подложках сложной конфигурации (свернутые в спираль алюминиевые проволоки), которая может использоваться при создании магнитопроводов, применяемых в индуктивных элементах и устройствах на их основе.

Достоверность полученных результатов обусловлена применением стандартных методик характеризации коллоидов магнитных наночастиц и образцов нанокомпозитных покрытий, и стандартных установок измерения спектров ферромагнитного резонанса и бриллюэновского рассеяния, и подтверждается воспроизводимостью экспериментальных данных, а также сопоставлением результатов исследований с опубликованными ранее для подобных систем.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Спектральная плотность мощности некогерентных магнитных колебаний в композитном покрытии, содержащем магнитные наночастицы, определяется частотными зависимостями компонент эффективного внешнего тензора высокочастотной магнитной восприимчивости. В случае тонкого нанокомпо-зитного покрытия, намагниченного касательно заданным постоянным магнитным полем до насыщения, компоненты тензора зависят только от величины объемной фракции и магнитных свойств наночастиц (размагничивающих факторов формы, намагниченности насыщения, полей анизотропии, параметра потерь).

2. Частоты, соответствующие положениям максимумов спектров мандельш-там-бриллюэновского рассеяния света на некогерентных магнитных колебаниях в нанокомпозитных покрытиях, содержащих сферические наночастиц магнетита, намагниченные до насыщения, зависят от величины объемной фракции наночастиц и внешнего магнитного поля, приложенного касательно, линейно.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на российских и международных конференциях:

1. International workshop on Brillouin and microwave spectroscopy of magnetic micro- and nanostructures - BrillMicS 2014, Россия, Саратов, 3.08.2014 -6.08.2014.

2. IEEE ICMM International Conference on Microwave Magnetics 2014, Япония, Сендай, 29.06 - 2.07 2014 г;

3. VIII всероссийская научная конференция молодых ученых «Наноэлектрони-ка, нанофотоника и нелинейная физика», Россия, Саратов, 3.09 - 5.09 2013 г;

4. VII всероссийская научная конференция молодых ученых «Наноэлектрони-ка, нанофотоника и нелинейная физика», Россия, Саратов, 24.09 - 26.09 2012 г;

5. Международная школа для студентов и молодых ученых по оптике, лазерной физике и биофизике «Saratov Fall Meeting 2011», Россия, Саратов, 27.09 -30.09 2011 г;

6. Международная школа для студентов и молодых ученых по оптике, лазерной физике и биофизике «Saratov Fall Meeting 2012», Россия, Саратов, 25.09 -28.09 2012 г;

7. Летняя школа Макс Планк Института Коллоидов и Границ раздела фаз, Италия, Порто Чезарио, 5.10 - 13.10 2012 г;

8. IV International Workshop on "Nanoparticles, nanostructured coatings and microcontainers: technology, properties, applications", Германия, Потсдам/Гольм, 5.05 - 9.05 2013 г;

9. V International Workshop on "Nanoparticles, nanostructured coatings and microcontainers: technology, properties, applications", Бельгия, Гент, 9.05 - 12.05 2014 г;

а также на объединенных семинарах Образовательно-научного института наноструктур и биосистем и Факультета нано- и биомедицинских технологий СГУ:

1. «Бриллюэновская спектроскопия», 28.01.2013;

2. «Magnetic composites with embedded hydrophobic magnetite nanoparticles: elec-trophysical properties and applications», 24.04.2013;

3. «Preparation and functionalization of metal nanofoams on the substrates with different configuration», 13.09.2011.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 3 статьи в изданиях, включенных в перечень рекомендованных ВАК при Минобрнауки РФ, и 9 тезисов докладов.

Гранты. Результаты работы использовались при выполнении следующих грантов: «Создание мультифункциональных нанокомпозитных структур с возможностью адаптации их физико-химических свойств под воздействием ионизирующего и лазерного излучений» (Проект РФФИ 11-08-12058-офи-м-2011); «Preparation and functionalization of metal nanofoams on the metal surfaces of different configurations» (Совместная стипендиальная программа Германской службы академических обменов (DAAD) и Министерства образования и науки РФ «Михаил Ломоносов», проект А/10/75870); «Preparation of nanofoams on metal wires surface and its functionalization with electrodeposition technique» (Стипендиальная программа Германской службы академических обменов (DAAD) «Научно-исследовательские стипендии для молодых ученых», проект А/11/86090); «Умные материалы на основе тонких пленок, восприимчивые к термическому, электрическому и магнитному воздействиям» (Проект РФФИ 13-08-91374); TUBITAK (грант №: 209Т054) и РФФИ (10-08-91219-СТ); «Nanocontainerbased active coatings for maritime applications» (EU FP7 Project «NANOMAR»); EU Research project «Photocontrol»; грант Правительства Российской Федерации №14.Z50.31.0004 для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых в российских образовательных учреждениях высшего профессионального образования, науч-

ных учреждениях государственных академий наук и государственных научных центрах Российской Федерации.

Личный вклад диссертанта состоит в самостоятельном выполнении представленных в диссертации экспериментов и расчетов, связанных с предварительной ультразвуковой обработкой металлических подложек, получением нанокомпозитных покрытий, изучением их физических свойств. Все эксперименты, связанные с изучением статических магнитных свойств нанокомпозитных покрытий, а также когерентных и некогерентных магнитных возбуждений методами ферромагнитного резонанса и бриллюэновской спектроскопии, проведены под руководством доцента Бегинина E.H. При использовании результатов других авторов или результатов, полученных в соавторстве, приведены ссылки на соответствующие источники.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка цитируемой литературы, включающего 183 источника. Общий объем диссертации составляет 134 страницы, включая 61 рисунок и 4 таблицы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цель и задачи, рассмотрена научная новизна и практическая значимость работы, а также содержатся основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава содержит критический анализ публикаций в периодической научной литературе, посвященной теме диссертационной работы.

Проведен обзор методов исследования высокочастотных колебаний намагниченности в магнитоупорядоченных средах и структурах на их основе. Особое внимание уделено методу ферромагнитного резонанса (ФМР), как классическому радиофизическому методу исследования динамики когерентных колебаний намагниченности в СВЧ-диапазоне: представлены теоретические основы метода ФМР и показана связь между основными характеристиками линий ФМР с материальными и геометрическими параметрами магнитной среды. Приведены модели, описывающие особенности когерентных колебаний намагниченности в нанокомпозитных материалах, как дискретных магнитных средах, в зависимости от величины объемной фракции магнитных наночастиц. Рассмотрена зависимость вида линии ФМР от направления внешнего магнитного поля в единичной сферической ферромагнитной частице с кубической кристаллографической анизотропией. В рамках классического представления приведено описание явления манделынатм-бриллюэновского рассеяния света, лежащего в основе метода бриллюэновской спектроскопии (БЛС). Показана связь спектра рассеянного света со спектральными характеристиками когерентных и некогерентных колебаний намагниченности в магнитоупорядоченной среде. Проведены особенности колебаний намагниченности и рассеяния света на магнитных возбуждениях в магнитных нанокомпозитных структурах. Представлены теоретические основы исследования статических магнитных свойств методом магнитной виброметрии, как составной части решения динамической задачи о магнитных колебаниях.

Рассмотрены две основные группы методов получения магнитных композитных покрытий и тонких пленок - вакуумные методы и невакуумные методы, основанные на процессах самосборки, - и проведен анализ их основных преимуществ и недостатков. Сформулированы основные физико-химические принципы получения нанокомпозитных многослойных структур на основе молекул полиэлектролитов и наночастиц магнетита методом последовательной адсорбции из раствора и показана возможность управления свойствами получаемых нанокомпозитов в процессе их формирования. Проведен анализ преимуществ и недостатков использования метода последовательной адсорбции при формировании композитных покрытий и тонких пленок, входящих в состав микро- и наноразмерных элементов приборов и устройств. Рассмотрены возможные варианты модификации метода последовательной адсорбции из раствора для преодоления технологических трудностей при его практическом использовании.

Вторая глава посвящена описанию процесса получения нанокомпозитных покрытий методом последовательной адсорбции гидрофобных наночастиц магнетита и гидрофильных молекул полиэтиленимина. Проведено исследование процессов адсорбции наночастиц магнетита из неполярного растворителя и свойств получаемых нанокомпозитных покрытий в зависимости от числа циклов адсорбции магнитных наночастиц.

Для формирования магнитных нанокомпозитных покрытий использовались гидрофобные наночастицы магнетита ГезС>4 (81£ша-АИпсЬ, Германия, концентрация 5,6 мг/мл), стабилизированные олеиновой кислотой и диспергированные в гептане. Размер частиц был определен методом динамического светорассеяния (Рисунок 1). Установлено, что исходный коллоид представляет собой полидисперсную суспензию, характеризующуюся бимодальным распределением размера наночастиц: одна фракция имеет средний размер частиц 30 нм, а вторая - порядка 100 нм. Полидисперсный характер распределения наночастиц по размерам также был подтвержден методом просвечивающей электронной микроскопии (Рисунок 2).

25'

20

15

г

о

ю 10-

О

5-

0

!

С|, нм

Рисунок 1. Гистограмма распределения наночастиц магнетита по размерам на основе результатов измерений коллоида методом динамического светорассеяния.

Рисунок 2. Изображение наночастиц магнетита, полученное методом просвечивающей электронной микроскопии.

В качестве полимерной матрицы использовался катионный полиэлектролит полиэтиленимин (PEI, [C2H5N]n) с молекулярной массой порядка 600.000 - 1.000.000 (Fluka, Германия).

Ультразвуковая обработка поверхности металлических подложек проводилась с помощью источника UIP1000 hd (Hielscher Ultrasonics GmbH, Германия) при частоте ультразвука 20 кГц и плотности мощности 57 Вт/см2 в течение 10 мин. Подложки помещались в деионизованную воду, температура которой поддерживалась на уровне 50°С. Модификация поверхности под действием ультразвука была подтверждена методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) (Рисунок 3). Показано, что ультразвуковая обработка приводит к образованию на поверхности алюминия мезопористого слоя, с характерным размером пор порядка 200 нм, что дает большую эффективную поверхность для последующей адсорбции наночастиц магнетита и увеличивает сорбционную емкость подложек.

Нанокомпозитные покрытия на поверхности подложек были сформированы методом последовательной адсорбции из раствора. Адсорбция PEI осуществлялась в течение 30 с из водного раствора с концентрацией 2 мг/мл. Далее подложки промывались в деионизованной воде и сушились под струей азота. После этого проводилось осаждение наночастиц магнетита из изначального неразбавленного коллоида в течение 15 мин. Затем подложки снова промывались в деионизованной воде и сушились под струей азота. Далее, чередование осаждения PEI и наночастиц магнетита повторялось до достижения требуемого числа циклов адсорбции. Структура полученных образцов приведена в Таблице 1.

Таблица 1. Состав и структура полученных образцов нанокомпозитных покрытий.

Число слоев Fe304 Тип подложки Структура покрытия

1 Пластины алюминиевого сплава АА2024-ТЗ размером 1x1 см, обработанные ультразвуком PEI/Fe304

5 (PEI/Fe304)5

10 (PEI/Fe304)io

15 (PEI/Fe304)i5

5 Кремниевые пластины (Silchem, Германия, [111], /5-тип, легирован бором, удельное сопротивление 20 мОм/см) размером 5x5 мм, шероховатость Ra порядка 2 нм. (PEI/Fe304)5

10 (PEI/Fe304)io

15 (PEI/Fe304)i5

20 (PEI/Fe3O4)20

25 (PEI/Fe304)25

Адсорбция гидрофобных наночастиц происходит по следующему механизму. На первом этапе на поверхности подложки закрепляются молекулы РЕ1,

Рисунок 3. СЭМ изображения поверхности А1 пластин до (а) и после ультразвуковой обработки (Ь) [Л1].

ф

100

125

25

75

50

0

—■— Контактный угол

Al Мезопсристзя РЕМ Fe304 PEI2 Al поверхность

Слой

PEI

131'

Рисунок 4. СЭМ-изображения пористого Рисунок 5. Изменение контактного угла в слоя на поверхности алюминиевой пластины зависимости от этапа поверхностной моди-после адсорбции 1 (а), 5 (Ь), 10 (с) и 15 (d) фикации алюминиевой пластины [Л1]. слоев наночастиц магнетита [Л1].

удерживающие в своем слое молекулы воды. Значение рН такого слоя составляет 10. При погружении подложки в суспензию наночастиц свободные молекулы олеиновой кислоты при контакте со слоем PEI диссоциируют (рКа[—СООН] = 4,8), и карбоксильная группа олеиновой кислоты -С О О электростатически взаимодействует с положительно заряженным слоем PEI. При этом происходит гидрофобизация поверхности молекулами олеиновой кислоты, что снижает энергетический порог для адсорбции гидрофобных наночастиц на поверхности подложки. Далее, при погружении подложки в водный раствор PEI с рН =10, поверхностный слой наночастиц магнетита приобретает отрицательный заряд (изоэлектрическая точка Рез04 находится при рН = 6,5). Молекулы олеиновой кислоты на поверхности частиц также заряжены отрицательно, что приводит к их электростатическому отталкиванию от поверхности наночастиц и адсорбции положительно заряженных молекул PEI на поверхность отрицательно заряженных частиц.

Адсорбция наночастиц на обработанных ультразвуком подложках также исследовалась с помощью СЭМ (Рисунок 4). Согласно полученным СЭМ-изображениям, с увеличением числа циклов адсорбции наблюдается постепенное заполнение пористого слоя магнитными наночастицами.

На каждом этапе проведения модификации поверхности, ее свойства были охарактеризованы измерением контактного угла (Рисунок 5). Установлено, что после ультразвуковой обработки поверхность становится гидрофильной вследствие образования пористого слоя, а после адсорбции гидрофобных наночастиц поверхность становится гидрофобной. Нанесение последующего слоя гидрофильного PEI не полностью компенсирует значение контактного угла, что говорит об островковом покрытии поверхности образцов слоем полиэлектролита.

Адсорбция наночастиц магнетита также была подтверждена методом рентгенофазового анализа. На дифрактограммах (Рисунок 6) четко виды пики, соответствующие магнетиту в кубической фазе, причем их интенсивность увеличивается с увеличением числа циклов адсорбции магнитных наночастиц.

Размер наночастиц магнетита в нанокопозитном покрытии был оценен согласно формуле Дебая - Шеррера:

кя

Е> =--(1)

¡Зсоьв' У ;

где К - коэффициент формы частиц (0,9); Л - длина волны рентгеновского излучения; р - ширина пика на полувысоте; в - угол дифракции. Оценка проводилась для наиболее интенсивного дифракционного пика магнетита 2в = 36° композитных покрытий, сформированных с проведением 5, 10 и 15 циклов адсорбции наночастиц, а затем полученные данные были усреднены. Согласно проведенной оценке, средний размер наночастиц в покрытии составляет 20±3 нм, что свидетельствует о преимущественном осаждении наночастиц меньшего размера из полидисперсного коллоидного раствора. Такой характер адсорбции объясняется тем, что наночастицы меньшего размера имеют большую площадь контакта с полиэлектролитным слоем (большую энергию адгезии) и менее подвержены действию вязкой силы трения со стороны потока жидкости при промывке.

Зависимость толщины нано-композитных покрытий от числа циклов адсорбции магнитных наночастиц была исследована на примере покрытий, полученных на гладких кремниевых подложках, с помощью профилометра (Рисунок 7). Установлено, что с увеличением числа циклов адсорбции наночастиц магнетита рост средней толщины композитных покрытий происходит по экспоненциальному закону, что подтверждается линейным ходом данной зависимости в логарифмическом масштабе (Рисунок 7 на вставке). Экспоненциальный характер роста обусловлен увеличением шероховатости поверхности Яа в процессе формирования покрытий, приводящий к увеличению сорбционной емкости поверхности. Шероховатость поверхности покрытий рассчитывалась согласно соотношению:

20 30 40 50 60 70 80

20,°

Рисунок 6. Рентгеновские дифрактограммы алюминиевой подложки, обработанной ультразвуком (а), и нанокопозитных покрытий на поверхности обработанных ультразвуком алюминиевых подложек, содержащих 1 (Ь), 5 (с), 10 (с1), 15 (е) слоев наночастиц магнетита [Л1].

1 ы

где г, - высота профиля поверхности в данной точке; г - средняя высота профиля поверхности; N - число точек профиля поверхности, по которым производится суммирование. Результаты расчетов представлены на Рисунке 7.

1x10 8x104 6x104-4x10"-2x104 0-

0 5 10 15 20 25

Число циклов адсорбции Fe304

1хе"

д-1 хе'° 1хе9 С 1хе' S 1хе'

1хе® •

0 10 20 30 40 /

Число циклов адсорбции

уф

40

О 5 10 15 20 25 30 35 Число циклов адсорбции Рисунок 8. Зависимость ухода частоты пье-зокварцевото резонатора AF от числа циклов адсорбции PEI и наночастиц FC3O4. На вставке приведена та же зависимость в логарифмическом масштабе.

Рнсунок 7. Изменение толщины (1 и шероховатости Иа нанокомпозитных покрытий в зависимости от числа слоев наночастиц Рез04. На вставке приведена зависимость с1 в логарифмическом масштабе.

Исследование процесса последовательной адсорбции гидрофобных наночастиц РезС>4 и гидрофильного РЕ1 проводилось методом пьезокварцевого микровзвешивания. В ходе формирования нанокомпозитного покрытия на поверхности пьезокварцевого резонатора наблюдалось уменьшение частоты его собственных колебаний, что свидетельствует об успешном осаждении полиэлектролита и наночастиц. Установлено, что зависимость ухода частоты резонатора от числа циклов адсорбции имеет экспоненциальный характер (Рисунок 8), что подтверждается линейным ходом данной зависимости в логарифмическом масштабе (Рисунок 8 на вставке). По суммарному уходу частоты резонатора при адсорбции наночастиц Ре304 была проведена оценка массопереноса частиц из коллоидного раствора на подложку согласно уравнению Зауэрбрея

Л/-А-у/р-р

-—£-, (3)

•¿'/о

где тмр - масса адсорбированных наночастиц Ре304, Д/- уход частоты резонатора, А - площадь поверхности электрода резонатора, цпр- модуль упругости и плотность кварца, соответственно,/0 - собственная частота колебаний резонатора без нанокомпозитного покрытия. Результаты оценки приведены в таблице 2.

Исходя из геометрических параметров пьезокварцевого резонатора и принимая во внимание результаты рентгенофазового анализа размеров наночастиц Рез04 в покрытии, можно рассчитать массу монослоя плотноупакованных наночастиц магнетита

А

.......(4)

m0=V„

S- 0,9609'

где V,,, - объем наночастицы, р,„ - плотность магнетита, А -площадь поверхности резонатора, 5,„ — площадь поперечного сечения наночастицы, 0,9069 -множитель, учитывающий

плотность упаковки сферических наночастиц на поверхности.

Для количественного описания характера массоперенноса наночастиц Ре304 можно ввести коэффициент переноса наночастиц из коллоидного раствора на подложку, показывающий количество эквивалентных по массе монослоев наночастиц, приходящихся на один мультислой, адсорбированный за единичный цикл осаждения,

где NNр - число циклов адсорбции наночастиц магнетита. (Таблица 2). Согласно проведенным расчетам эквивалентная масса мультислоя наночастиц возрастает от массы 4 до массы 8 монослоев с увеличением числа циклов адсорбции наночастиц Рез04 с 5 до 18, что связано с ростом шероховатости поверхности, увеличивающим ее сорбционную емкость.

Третья глава посвящена исследованию интегральных магнитных свойств наноком-позитных покрытий, содержащих наночастицы магнетита, методами магнитной вибро-метрии и ферромагнитного резонанса (ФМР).

Эксперименты проводились с использованием образцов нанокомпозитных покрытий, полученных на поверхности кремниевых подложек (см. таблицу 1). Исследования кривых статической намагниченности проводились с помощью автоматизированного вибромагнитометра ВМ-2К при комнатной температуре, магнитное поле было направлено касательно к плоскости образца. Установлено, что с увеличением числа циклов

Таблица 2. Зависимость массопереноса т^р и коэффициента массопереноса к наночастиц РезС>4 от числа их циклов адсорбции. _

Число циклов адсорбции Ре304 Массоперенос Ре304 тир, (мг) Коэффициент массопереноса Ре304 К

5 0,12 4,1

10 0,28 4,7

15 0,5 5,6

18 0,85 7,8

Н, КЭ

Рисунок 9. Кривые намагниченности нанокомпозитных покрытий, сформированных с проведением различного числа циклов адсорбции наночастиц БезСМ, от внешнего статического магнитного поля. На вставке та же зависимость в области малых магнитных полей.

адсорбции иаиочастиц магнетита происходит увеличение суммарного магнитного момента покрытий (Рисунок 9). Из результатов измерений в области слабых магнитных полей (до 200 Э) видно, что у наночастиц Fe304 в нанокомпо-зитном покрытии отсутствует остаточная намагниченность (Мг = 0) при изменении полярности внешнего магнитного поля, а сами кривые характеризуются нулевым гистерезисом (Нс - 0) (Рисунок 9 на вставке). Такой вид кривых намагниченности характерен для частиц, находящихся в однодоменном суперпарамагнитном состоянии, что подтверждается оценкой размера наночастиц в покрытии методом рентгеновской дифрактометрии (критический размер для наночастиц Fe3Ü4 составляет 29 нм [15]). Таким образом, показана возможность получения магнитомягких нанокомпозитных покрытий, содержащих наноча-стицы магнетита, с возможностью управления их магнитными свойствами, варьируя число циклов адсорбции магнитных наночастиц.

Изучение когерентных магнитных возбуждений в нанокомпозитных покрытиях под действием внешнего СВЧ поля методом ФМР проводилось с помощью спектрометра ферромагнитного резонанса СЭПР-2. Образцы помещались в пучность магнитного поля цилиндрического СВЧ-резонатора, размещенного между полюсами электромагнита. Постоянное внешнее магнитное поле Но было направлено касательно к плоскости образцов. СВЧ сигнал от генератора, настроенного на частоту 9,8 ГГц, по волноводной линии через циркуля-тор попадал на резонатор. Так как резонатор с помещенным внутрь образцом не является согласованной нагрузкой, часть мощности отражается и снова через циркулятор попадает на вход детектора. На выходе фиксируется зависимость отраженной мощности Ротр от величины внешнего магнитного поля Н0.

На Рисунке 10 приведены линии ФМР образцов исследуемых нанокомпозитных покрытий, представляющие собой типичные для магнитных кристаллов с константой кубической кристаллографической анизотропии Kj < 0 несимметричные (с более крутым склоном в области малых магнитных полей) относительно величины резонансного поля Hpe, лоренцевые кривые (для магнетита Kj = -1,3-105 эрг/см3). По полученным линиям ФМР были определены величины внешнего резонансного поля Нрез, соответствующего максимуму поглощаемой мощности, и ширина линии ФМР на полувысоте АН 1/2. Из полученных значений АНщ и Нрез был рассчитан параметр потерь а,

Н0, кЭ

Рисунок 10. Линии ФМР нанокомпозитных покрытий, сформированных с проведением различного числа циклов адсорбции наночастиц РезС>4.

характеризующий затухание магнитных возбуждений в среде, согласно соотношению:

м- (6)

Результаты оценок основных параметров исследуемых нанокомпозитных покрытий приведены в таблице 3.

По полученным значениям Нрез была определена объемная фракция нано-частиц ИезОд <р,\т в нанокомпозитных покрытиях. В общем случае, компоненты тензора размагничивающих факторов для композитных покрытий определяются как

М = М„р(1-<р„„) + Мс<ркр [16], (7)

где Л^д'/1 - размагничивающий фактор наночастицы, Ыа - общий размагничивающий фактор покрытия, определяемый его макроскопической геометрической формой. С учетом экспериментальных параметров и геометрии исследуемых образцов, соответствующие компоненты будут иметь вид

Их^^к(\-(ркр) + Аж(рКР, -<рнг), Л^г=|лг(1 -<ркр), (8)

а величина ср^р определяется из формулы Киттеля как

К/г)2-(я0+(<ш I)2

(Н0+(ЗН)а)4Ш1 ' (9)

где у - гиромагнитное отношение, М5 - намагниченность насыщения магнетита, а величина {5Н)а - сдвиг резонансного магнитного поля, обусловленный влиянием поля кристаллографической анизотропии [4]. Результаты проведенных расчетов также представлены в таблице 3.

Таблица 3. Основные параметры исследуемых нанокомпозитных покрытий, определенные методом ФМР.

Число циклов адсорбции Ре304 Нрез, КЭ АН,кЭ а <Рир

5 2,39 0,81 0,17 0,28

10 2,39 0,61 0,13 0,28

15 2,43 0,57 0,12 0,26

20 2,47 0,73 0,15 0,25

25 2,49 0,89 0,18 0,24

Четвертая глава содержит результаты теоретических и экспериментальных исследований спектров некогерентных (тепловых) магнитных возбуждений в нанокомпозитных покрытия, содержащих наночастицы магнетита.

В первом разделе главы представлена краткая характеристика метода исследования и основные параметры комплекса бриллюэновской спектроскопии (БЛС) магнитных материалов. Комплекс БЛС позволяет проводить исследования когерентных и некогерентных магнитных возбуждений в частотном диапа-

зоне 1 до 100 ГГц с пространственным разрешением от сотен нанометров до десятков микрон [5, 6].

Во втором разделе представлена теоретическая модель, описывающая спектр некогерентных колебаний как отдельных наночастиц, так и композитных покрытий на их основе. Модель строится в рамках классического приближения на основе предположения о том, что наночастицы в композитном покрытии находятся в однодоменном суперпарамагнитном состоянии и намагничены до насыщения. С помощью предложенной модели была установлена связь между спектральной плотностью мощности некогерентных магнитных возбуждений с эффективными материальными параметрами магнитного нанокомпозит-ного покрытия в виде:

(т\со)) ~ (а>)х£А*>) («Ж,"(¿У)+/Й2(¿У)], (10)

гДе Х\\ (м) и Х11 - диагональные, а %"п (ю) - недиагональные компоненты внешнего тензора магнитной восприимчивости (со). Символом * обозначены соответствующие комплексно сопряженные компоненты. Параметры наноком-позитных покрытий учитываются через величины <рКР и а, входящие в компоненты х' ( со) ■

Также модель позволяет получить выражение, определяющее положение частотных максимумов некогерентных магнитных возбуждений:

Ч = г{н0+{8Н)а+^лМ!(рту (П)

Таким образом, предложенная теоретическая модель позволяет рассчитать вид спектра некогерентных магнитных возбуждений и определить характерные материальные параметры нано-композитных покрытий.

В третьем разделе главы представлены результаты экспериментальных исследований некогерентных магнитных возбуждений в композитных покрытиях в зависимости от числа циклов адсорбции наночастиц ГезС>4 и проведено сравнение результатов, полученных в рамках теоретической модели, с экспериментальными данными. Образцы нанокомпозитных покрытий, сформированные на подложках различного состава (см. таблицу 1), помещались в однородное внешнее магнитное

1,5-1

9 10 со/2л, ГГц

Экспериментальные_ Аппроксимация__Расчетные

данные функцией Лоренца данные

Рисунок 11. Рассчитанный и экспериментальный спектры некогерентных (тепловых) возбуждений намагниченности в нанокомпозитном покрытии, сформированном с проведением 20 циклов адсорбции наночастиц Рез04.

поле, величина которого достаточна для того, чтобы намагнитить образцы до насыщения (Но — 2,5 и 3,2 кЭ). В качестве источника излучения использовался лазер, работающий в непрерывном одномодовом режиме с Я = 532 нм. Диаметр фокусного пятна лазерного излучения составлял 30 мкм (макро-БЛС) и 250 нм (микро-БЛС). Накопление сигнала рассеянных фотонов проводилось в течение 24 часов.

На Рисунке 11 приведен полученный методом БЛС спектр некогерентных магнитных возбуждений нанокомпозитного покрытия, сформированного с проведением 20 циклов адсорбции наночастиц магнетита, аппроксимированный функцией Лоренца. На Рисунке 11 также приведен спектр, рассчитанный согласно (10). Величина внешнего магнитного поля, используемая в расчетах, определялась условиями проведения эксперимента и составляла Но = 2,5 кЭ. Намагниченность насыщения магнетита была определена по литературным данным (М5 - 480 еши/см3). Величина (8Н)^ = 320 Э была определена экспериментально методом ФМР.

Измеренный экспериментально частотный максимум спектра некогерентных магнитных возбуждений для данного нанокомпозитного покрытия составляет щ/2ж - 9,26 ГГц. Исходя из этого значения, согласно выражению (11) была определена величина объемной фракции наночастиц <рцр = 0,24. Ширина и положение частотного максимума рассчитанного спектра некогерентных возбуждений были определены путем оптимизации модели (10) по параметрам а и Ню методом наименьших квадратов. Определенное таким образом значение а = 0,1. Из Рисунка 11 видно, что расчетный и аппроксимированный экспериментальный спектры практически полностью совпадают с точностью до поправки к величине внутреннего магнитного поля Д#,0 = 0,03 кЭ.

Таблица 4. Зависимость основных параметров, характеризующих магнитные нанокомпозит-ные покрытия, от числа циклов адсорбции наночастиц РезС>4, полученная методами ФМР, макро-БЛС и микро-БЛС._

Число циклов адсорбции Ге304 ФМР Макро-БЛС, (Но = 2,5 кЭ)

Нрезч кЭ (/о = 9,8 ГГц) а со0!2к, ГГц ая„, кЭ а 9>да

5 2,39 0,17 0,3 - - -

10 2,39 0,13 0,3 9,14 0,06 0,14 0,22

15 2,43 0,12 0,28 8,42 0,07 0,14 0,09

20 2,47 0,15 0,27 9,26 0,03 0,1 0,24

25 2,49 0,18 0,25 8,92 0,07 0,15 0,18

Микро-БЛС, (Но = 3,2 кЭ)

5 10,57 0,04 0,11 0,12

10 10,65 0,05 0,11 0,14

15 11,28 0,07 0,13 0,25

В таблице 4 приведены основные параметры, характеризующие магнитные нанокомпозитные покрытия, определенные методами БЛС и ФМР. Обобщение теоретических и экспериментальных результатов позволяет утверждать, что характеристики покрытий (объемная фракция, параметры потерь), содержащих наночастицы магнетита, полученные различными методами, находятся в количественном и качественном соответствии.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы, полученные в ходе выполнения диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Методом ферромагнитного резонанса проведено исследование динамики когерентных магнитных возбуждений в магнитных нанокомпозитных покрытиях, сформированных с проведением различного числа циклов адсорбции наночастиц Рез04. Измерены основные параметры магнитных нанокомпозитных покрытий (величины резонансных магнитных полей, ширина линий ФМР и параметр потерь) в зависимости от числа циклов адсорбции наночастиц магнетита.

2. Показано, что линия ФМР имеет несимметричную относительно Нрез форму с более крутым склоном в области малых магнитных полей, обусловленную полями кристаллографической анизотропии наночастиц магнетита (К, < 0). Определена величина смещения резонансного магнитного поля, обусловленного влиянием магнитной кристаллографической анизотропии, (<Ш)о=0,32 кЭ.

3. Установлено немонотонное изменение ширины линии ФМР исследуемых нанокомпозитных покрытий с увеличением числа циклов адсорбции наночастиц Рез04 с 5 до 25 вследствие увеличения шероховатости Яа нанокомпозитных покрытий.

4. Проведена оценка параметра потерь а нанокомпозитных покрытий при возбуждении когерентных колебаний намагниченности в зависимости от числа циклов адсорбции наночастиц магнетита. Показано, что величина параметра потерь практически не зависит от числа циклов адсорбции наночастиц и составляет величину порядка 0,1.

5. Получено выражение для расчета резонансной частоты ФМР нанокомпозит-ного покрытия с учетом величины объемной фракции наночастиц и влияния полей кристаллографической кубической анизотропии. С помощью этого выражения была проведена оценка объемной фракции наночастиц Рез04 в исследуемых нанокомпозитных покрытиях. Экспериментально показано, что с увеличением числа циклов адсорбции наночастиц с 5 до 25 величина объемной фракции частиц в нанокомпозитном покрытии слабо зависит от числа их циклов осаждения и лежит в диапазоне <рыр =0,25-0,3.

6. Получена модель расчета спектров некогерентных (тепловых) магнитных возбуждений в нанокомпозитных покрытиях, содержащих магнитные наночастицы. Модель позволяет проводить расчет основных параметров спектров (положение частотных максимумов и ширину спектров) по известным материальным параметрам магнитных наночастиц и композитных покрытий

(объемная фракция наночастиц). Сравнение результатов теоретических расчетов с экспериментальными данными показало хорошее соответствие рассчитанных величин характерных частот с экспериментальными данными (с расхождением порядка 10 %).

7. Проведено сравнение теоретических и экспериментальных результатов исследований спектров некогерентных магнитных возбуждений с экспериментальными результатами, полученными методом ферромагнитного резонанса. Показано, что результаты измерения магнитных параметров нанокомпозит-ных покрытий (резонансных магнитных полей Нр„ и частот, параметра потерь а, ширины линии ферромагнитного резонанса ДНш) различными методами совпадают с расхождением не более 10%.

8. Показано, что метод бриллюэновской спектроскопии может быть использован для измерения основных характеристик и контроля локальных параметров магнитных нанокомпозитных покрытий, структур (с геометрическими размерами от сотен нанометров до сотен микрон) и функциональных элементов на их основе.

9. Исследование статических магнитных свойств нанокомпозитных покрытий, сформированных с проведением различного числа циклов адсорбции наночастиц Ре304 (со средним размером 20 нм), показали, что в покрытиях отсутствует остаточная намагниченность (Мг = 0) при изменении полярности внешнего магнитного поля, а сами кривые характеризуются нулевым гистерезисом (Нс - 0), что говорит о том, что частицы в покрытиях находятся в однодоменном суперпарамагнитном состоянии.

Ю.Чередование осаждения гидрофобных наночастиц магнетита из неполярного растворителя (гептана) и гидрофильных молекул полиэтиленимина из полярного растворителя (деионизованной воды) с промывкой в деионизован-ной воде позволяет получать нанокомпозитные покрытия субмикронной и микронной толщины за минимальное число циклов адсорбции. Так, проведение 5 циклов адсорбции наночастиц магнетита обеспечивает толщину нанокомпозитного покрытия 0,4 мкм, а 25 циклов адсорбции - 7 мкм. При этом наблюдается нелинейный (экспоненциальный) рост толщины формируемых нанокомпозитных покрытий.

11. С увеличением числа циклов адсорбции наночастиц магнетита с 5 до 25 толщина получаемых нанокомпозитных покрытий происходи увеличение шероховатости Яа поверхности покрытий с 0,05 мкм до 2,2 мкм, обусловленное неоднородным ростом покрытий за счет трехмерного разрастания отдельных центров адсорбции наночастиц.

12.Исследования процессов адсорбции наночастиц методом пьезокварцевого микровзвешивания показывают экспоненциальное увеличение массы нанокомпозитного покрытия с увеличением числа циклов адсорбции наночастиц Рез04. За единичный цикл осаждения происходит адсорбция мультислоя наночастиц магнетита, эквивалентного по массе нескольким монослоям плотно упакованных сферических наночастиц магнетита. При этом, эквивалентная масса мультислоя наночастиц возрастает от массы 4 до массы 8 монослоев с увеличением числа циклов адсорбции наночастиц Ре3С>4 с 5 до 18, что связа-

но с ростом шероховатости поверхности, увеличивающим ее сорбционную емкость.

СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Valenzuela, R., Alvarez G., Mata-Zamora M.E. // Journal of Nanoscience and Nanotechnology. - 2008. - Vol. 8. - № 6. - P. 2827-2835.

2. Demokritov, S.O., Hillebrands B. // J. Magn. Magn. Mater. - 1999. - Vol. 200. - № 1-3. -P. 706-719.

3. Ramprasad, R„ Zürcher Р., Petras M„ et al. II J. Appl. Phys. - 2004. - Vol. 96. - № 1. - P. 519-529.

4. Гуревич, А.Г. Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках / Гуревич, А.Г. -М.: Наука, 1973.-592 Р.

5. Demokritov, S.O., Hillebrands В., Slavin A.N. // Physics Reports. - 2001. - Vol. 348. - №

6.-P. 441-489.

6. Demokritov, S.O., Demidov V.E. // ШЕЕ Trans. Magn. - 2008. - Vol. 44. - № 1. - P. 6-12.

7. Mendik, M„ Frait Z., Wächter P. // Solid State Commun. - 1992. - Vol. 84. - № 10. - P. 951-955.

8. Stashkevich, A.A., Roussigne Y., Djemia Р., et al. II J. Magn. Magn. Mater. - 2012. - Vol. 324. - № 21. - P. 3406-3409.

9. Iler, R.K. II J. Colloid Interface Sei. - 1966. - Vol. 21. - № 6. - P. 569-594.

10. Decher, G. II Science. - 1997. - Vol. 277. - № 5330. - P. 1232-1237.

11. Grigoriev, D„ Gorin D„ Sukhorukov G.B., et al. II Langmuir. - 2007. - Vol. 23. - № 24. -P. 12388-12396.

12. Shchukin, D.G., Skorb E„ Belova V., et al. II Adv. Mater. - 2011. - Vol. 23. - № 17. - P. 1922-1934.

13. Skorb, E.V., Fix D„ Shchukin D.G., et al. II Nanoscale. - 2011. - Vol. 3. - № 3. - P. 985993.

14. Kamineni, V.K., Lvov Y.M., Dobbins T.A. // Langmuir. - 2007. - Vol. 23. - № 14. - P. 7423-7427.

15. Dunlop, DJ. // Journal of Geophysical Research. - 1973. - Vol. 78. - № 11. - P. 17801793.

16. Skomski, R., Hadjipanayis G.C., Sellmyer DJ. // IEEE Trans. Magn. - 2007. - Vol. 43. - № 6. - P. 2956-2958.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в издания, включенных в перечень рекомендованных ВАК при Минобрнауки РФ:

Л1. D.V. Voronin, D. Borisova, V. Belova, D.A. Gorin, D.G. Shchukin. Effect of Surface Func-tionalization of Metal Wire on Electrophysical Properties of Inductive Elements // Langmuir. -2012. - Vol. 28, - P. 12275-12281.

Л2. Д.В. Воронин, A.B. Садовников, Д.Г. Щукин, Д.А. Горин, E.H. Бегинин, Ю.П. Шара-евский, С.А. Никитов. Исследование спектров тепловых магнонов в композитных материалах, содержащих наночастицы магнетита, методом бриллюэновского рассеяния света // Письма в ЖТФ. - 2013. - Т. 39. - № 16. - С. 6-13.

ЛЗ. Д.В. Воронин, A.B. Садовников, E.H. Бегинин, Д.Г. Щукин, Д.А. Горин. Магнитные композиты с наночастицами магнетита: получение, управление физическими свойствами, применение // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Физика - 2013. - Т. 13 - № 2 - С. 50-54.

Тезисы докладов:

JI4. D. V. Voronin, D. Borisova, V. Belova, D. A. Gorin, D. G. Shchukin. Preparation and functionalization of metal nanofoams on the substrates with different configuration // Материалы Международной школы для студентов и молодых ученых по оптике, лазерной физике и биофизике «Saratov Fall Meeting 2011», Саратов. - 2011. http://sfm.eventry.org/report/300. Л5. D.V. Voronin, D.A. Gorin, V. Belova, D. Borisova, Dmitry G. Shchukin. Fabrication of nanocomposite coating with embedded hydrophobic magnetite nanoparticles on the surface of aluminum wires // Материалы Международной школы для студентов и молодых ученых по оптике, лазерной физике и биофизике «Saratov Fall Meeting 2012», Саратов. - 2012. http://sfm.eventry.org/report/483.

Л6. Д. Воронин, Д. Борисова, В. Белова, Д.А. Горин и Д.Г. Щукин. Влияние магнитного покрытия на электромагнитные свойства индукторов // Материалы УП научной конференции для молодых ученых «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика», Саратов, 2012.-С. 44-45.

Л7. D. Voronin, D. Borisova, V. Belova, D.A. Gorin, D.G. Shchukin. Effect of Surface Functionalization of Metal Wire on Electrophysical Properties of Inductive Elements // Proceedings of Summer School of Max Planck Institute of Colloids and Interfaces, Porto Cesáreo, Lecce, Italy, 2012.-P. 3.

Л8. D. Voronin, D. Borisova, V. Belova, A. Sadovnikov, E. Beginin, D.G. Shchukin, and D.A. Gorin. Magnetic composites with embedded hydrophobic magnetite nanoparticles: electrophysical properties and applications // Proceedings of IV International Workshop on "Nanoparticles, nanostructured coatings and microcontainers: technology, properties, applications", Potsdam/Golm, Germany, 2013.-P. 11.

Л9. Д.В. Воронин, A.B. Садовников, Д.Г. Щукин, Д.А. Горин, Е.Н. Бегинин, Ю.П. Шара-евский, С.А. Никитов. Исследование нанокомпозитных материалов, содержащих наночасти-цы магнетита, методом бриллюэновской спектроскопии // Материалы VIII научной конференции для молодых ученых «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика», Саратов, 2013.-С. 68-69.

Л. 10 Voronin D.V., Grigoriev D., Gorin D.A., Shchukin D.G. LbL assembly of hydrophilic polyelectrolyte molecules and hydrophobic magnetite nanoparticles // Proceedings of V International Workshop on "Nanoparticles, nanostructured coatings and microcontainers: technology, properties, applications", Gent, Belgium, 2014. - P. 19 - 20.

Л.11 Denis Voronin, Evgeny Beginin, and Sergey Nikitov. Incoherent Magnetic Excitations In Nanocomposite Coatings With Embedded Magnetite Nanoparticles // Proceedings of IEEE ICMM International Conference on Microwave Magnetics 2014, Sendai, Japan, 2014. https://www.conftool.net/icmm2014/sessions.php

Л.12 Denis Voronin, Alexander Sadovnikov, Dmitry Gorin, Evgeny Beginin, and Sergey Nikitov. A Comparative Study of FC3O4 Nanocomposite Coatings by Means of FMR and BLS // Proceedings of International workshop on Brillouin and microwave spectroscopy of magnetic micro-and nanostructures - BrillMicS 2014, Saratov, Russia, 2014. - P. 39.

Подписано в печать 16.10.2014 Формат 60x48 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура Times. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,5. Тираж 120 экз. Заказ № 165-Т

Типография Саратовского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского 410012 г. Саратов, ул. Большая Казачья, д.. 112 а Тел.: (8452) 27-33-85

I

J