مناقشة رسالة طالب الماجستير محمد برهان جمعة من قسم علوم الفيزياء

ناقش قسم علوم الفيزياء في كلية العلوم بجامعة ديالى رسالة طالب الماجستير محمد برهان جمعة الموسومة الخصائص المغناطيسية الكهربائية لمركبات فيرايت الكوبلت – سيليكا المحضر باستخدام تقنية السول – جل وذلك في يوم الأربعاء الموافق 2021/9/1 وعلى قاعة المناقشات في عمادة الكلية.

أهدفت الدراسة إلى تحضير ودراسة الخصائص التركيبية والمغناطيسية والكهربائية لجسيمات النانوية المصنوعة من فيرايت الكوبلت ذي الصيغة الكيميائية المتوازنة Co_xFe_3-xO₄( 0.8، 0.9، 1، 1.1، و 1.2) على التوالي حيث تم تحضيرها باستخدام طريقة السول – جل ذات الاحتراق التلقائي. تم كلسنة المساحيق المحترقة بعد الاحتراق الذاتي في درجة حرارة 500 و 600 و 700 درجة مئوية لمدة 3 ساعات لزيادة التجانس و إزالة الشوائب. العينات المحترقة ذاتياً والمكلسنة عند درجة حرارة 500 و 600 و 700 درجة مئوية تم كبسها بعد أضافة أربع قطرات من مادة (PVA) كمادة رابطة على شكل أقراص دائرية بقطر 13 ملم، ثم تمَ تلبيد هذه الاقراص عند درجة حرارة 350 و 600 و 700 و 800 درجة مئوية على التوالي لمدة 3 ساعات لتكثيف العينات والسماح ببطء للتبرد بشكل طبيعي لفحص خصائص العزل الكهربائي. أيضًا، كان الهدف من هذا العمل هو تحضير ودراسة الخصائص التركيبية والمغناطيسية والكهربائية لمركبات فيرايت الكوبلت – سيليكا النانوية عند 600 درجة مئوية باستخدام الصيغة CoFe₂O₄/SiO₂ بنسب مختلفة (35٪ ، 40٪ ، 45٪ و 50٪) على التوالي ، حيث تم تحضيرها باستخدام الطريقة السيراميكية. العينات المكلسنة عند درجة حرارة 600 درجة مئوية تم كبسها بعد اضافة أربع قطرات من مادة (PVA) كمادة رابطة على شكل أقراص دائرية بقطر 13 ملم، ثم تمَ تلبيد هذه الاقراص عند درجة حرارة 700 درجة مؤية لمدة 3 ساعات لتكثيف العينات والسماح ببطء بتبريدها بشكل طبيعي لفحص خصائص العزل الكهربائي. أظهرت نتائج حيود الاشعة السينية XRD ان جميع القمم الرئيسية للفيرايت الكوبلت النانوية كانت مطابقة للتركيب السبنل الاحادي. يزداد حجم البلورات المتكونة لعينات الفيرايت مع زيادة درجة حرارة التكليس ومحتوى الكوبلت. ومن جانب آخر ، كشفت أنماط حيود الأشعة السينية (XRD) لمركبات CoFe₂O₄/SiO₂ النانوية عن ان جميع القمم الرئيسية مطابقة للتركيب السبنل. بينما لا توجد قمم لـ SiO₂ في XRD بسبب طبيعتها غير المتبلورة.

أظهرت مطيافية الأشعة تحت الحمراء (FT-IR) نطاقي امتصاص رئيـــسية في المدى (400-600 cm^-1)، مما يشير إلى تكوين التركيب السبنل المكعبي في فيرايت Co_xFe_3-xO₄ النانوية، كما لوحظ نمط مماثل من انتقال القمم للنطاقات بإتجاه الترددات العالية بينما لوحظ نمط مماثل من انتقال قمم النطاقات بإتجاه الترددات المنخفضة مع زيادة درجة الحرارة التكليس ومحتوى الكوبلت. ومن جانب آخر ، أظهرت أطياف (FT-IR) نطاقات امتصاص رئيسية عند 468.702 و 800.459 و 1103.28 cm^-1، مما يشير إلى تكوين SiO₂ غير المتبلورة. في المركبات CoFe₂O₄/SiO₂ النانوي، وقد لوحظ انتقال مماثل لكل من النطاقين (Fe-O) و (Co-O) بإتجاة الترددات المنخفضة مع زيادة خلط. SiO₂

وفقًا لصور المجهر الإلكتروني الماسح ذي الانبعاث المجالي (FE-SEM) لجسيمات فيرايت الكوبلت Co_xFe_3-xO₄ النانوية ، لوحظ زيادة حجم الجسيمات مع ارتفاع درجة حرارة التكليس ومحتوى الكوبالت كما تظهر تكتلات مع جسيمات متجانسة كروية واخرى متعددة السطوح. تم استخدام طيف تشتت الطاقة (EDS) لتأكيد وجود Co و Fe و O في جميع العينات. ومن جانب آخر، وفقًا لصور المجهر الإلكتروني الماسح ذي الانبعاث المجالي (FE-SEM) لمركبات فيرايت الكوبلت – سيليكا CoFe₂O₄/SiO₂ النانوية، تبين زيادة حجم الجسيمات مع زيادة نسبة خلط سيليكا، ويظهر ذلك أن جميع العينات تحتوي على ترتيب مضغوط من الجسيمات النانوية المتجانسة الكروية واخرى متعددة السطوح. تم استخدام طيف تشتت الطاقة (EDS) لتأكيد وجود Co و Fe و O و Si في جميع العينات.

تم قياس الخصائص المغناطيسية باستخدام نموذج الاهتزاز المغناطيسي (VSM) في درجة حرارة الغرفة. ووجد ان التشبعية المغناطيسية والتخلفية المغناطيسية والعزم المغناطيسي للفيرايت Co_xFe_3-xO₄ النانوية يزداد مع زيادة درجة حرارة التكليس. هذا السلوك ترتبط بانتعاش الدوران والاضطراب في دوران السطح. عندما يزداد محتوى الكوبلت (⁺Co²) ، يزداد أيضًا قيمة التشبعية المغناطيسية والعزم المغناطيسي عند درجات الحرارة الكلسنة 600 و 700 درجة مئوية باستثناء = 1.2. في حين لوحظ تناقص التخلفية المغناطيسية مع زيادة محتوى الكوبلت (⁺Co²) للعينات المحترقة والمكلنسة. بينما تقل التشبعية المغناطيسية والتخلفية المغناطيسية والعزم المغناطيسي لمركبات CoFe₂O₄/SiO₂ النانوية مع زيادة نسبة خلط SiO₂.

تم قياس خصائص العزل الكهربائي باستخدام مقياس (LCR) في مدى تردد (50Hz-2MHz) عند درجة حرارة الغرفة. وجد ان ثابت العزل الكهربائي وزاوية ظل الفقد العزلي ومعامل الفقد العزلي لـلفيرايتات Co_xFe_3-xO₄ النانوية و المركبات CoFe₂O₄/SiO₂ النانوية تتناقص مع زيادة التردد. وان هذا السلوك يعتبر سلوكاً نموذجًا للفيرايت كما هو موضح في نظرية Koop’s. وجد ان ثابت العزل الكهربائي يتناقص مع زيادة درجة الحرارة ويزداد مع زيادة نسبة خلط SiO₂. كما وجد أن زاوية ظل الفقد العزلي ومعامل الفقد العزلي يزدادان مع زيادة درجة الحرارة وينخفضان مع زيادة نسبة الخلط SiO₂. ان التوصيلية المتناوبة تزداد تدريجياً مع زيادة التردد، كما وجد أن التوصيلية المتناوبة تزداد مع زيادة درجة الحرارة وتنخفض مع زيادة نسبة خلط SiO₂ .