소개글
"산화철 나노입자"에 대한 내용입니다.
목차
1. 산화철 나노입자의 합성
1.1. 실험 목적
1.2. 시약 및 기구
1.3. 이론적 배경
1.3.1. 철 나노입자의 자기적 특성
1.3.2. 페로자성, 페리자성, 상자성, 반자성
1.3.3. 페로 플루이드
1.3.4. 틴들 효과
1.3.5. 철 나노입자의 흡수 스펙트럼
1.4. 실험 과정
1.5. 결과 및 논의
2. 자성물질의 습식 합성
2.1. 실험 목적
2.2. 시약 및 기기
2.3. 실험 방법
2.4. 실험 결과
2.5. 결론 및 고찰
3. 금속 나노입자의 습식 합성
3.1. 나노입자의 정의
3.2. 나노입자의 응용 분야
3.3. 나노입자 크기 분석법
3.3.1. 소각 X선 산란
3.3.2. 동적 광산란
3.3.3. 나노입자 추적 분석
3.3.4. 레이저 회절
3.3.5. 자동 이미징
4. 참고 문헌
본문내용
1. 산화철 나노입자의 합성
1.1. 실험 목적
FeCl2와 FeCl3를 계면 활성제 존재 하에 산화시켜 산화철 나노 입자를 합성하고, 이들이 나노 입자가 나타내는 물리적 성질과 자기적 특성을 확인하는 것이 이 실험의 목적이다.""
1.2. 시약 및 기구
시약 및 기구는 다음과 같다:
FeCl2 - 염화 제1 철이라고도 하는 염화철(II)은 화학식 FeCl2의 화합물이다. 융점이 높은 상자성 고체이며, 화합물은 흰색이지만 일반적인 샘플은 회백색을 띤다. FeCl2는 물에서 녹색을 띠는 4수화물로 결정화되며, 이는 상업 및 실험실에서 가장 흔히 접하게 되는 형태이다.
FeCl3 - 철(III) 염화물은 화학식 FeCl3를 갖는 무기 화합물이다. 염화 제2 철이라고도 하며 +3 산화 상태의 철의 일반적인 화합물이다. 무수 화합물은 융점이 307.6°C인 결정질 고체이며, 색상은 시야각에 따라 다르다. 반사광에 의해 결정은 짙은 녹색으로 보이지만 투과광에 의해 보라색-빨간색으로 나타난다.
NH4OH - 암모니아수 또는 수산화 암모늄은 암모니아의 수용액을 일컫는 말이다. 암모니아 용액에는 NH4OH 분자가 관찰되지 않고 분리할 수도 없기 때문에 엄밀하게는 수산화 암모늄이라는 용어는 적절치 않을 수 있으나 많은 곳에서 사용되고 있다.
그 외에 실험에 사용된 기구로는 둥근 바닥 플라스크, 비커, hot plate, stirring bar, 뷰렛, 피펫 등이 있다.
1.3. 이론적 배경
1.3.1. 철 나노입자의 자기적 특성
철 나노입자의 자기적 특성은 매우 독특하다. 철 나노입자는 보통 상자성체에서 나타나는 일반적인 자기 특성과는 다른 초상자성(superparamagnetism)의 특성을 가지고 있다.
일반적으로 상자성체에서는 각각의 전자 스핀이 무질서하게 배열되어 있지만, 철 나노입자의 경우 크기가 100Å 이하로 작아지면 모든 전자 스핀이 같은 방향으로 일정하게 배열된다. 이러한 현상을 초상자성이라고 한다. 외부 자기장을 가하여도 전체적인 스핀 배열이 변하지 않는 특성을 보이기 때문에 초상자성 물질이라고 할 수 있다.
이러한 초상자성 특성은 철 나노입자의 크기와 밀접한 관련이 있다. 크기가 작아질수록 자성을 나타내는 자구(magnetic domain)의 수가 감소하여 단일 자구 상태가 되고, 이때 스핀들이 일정한 방향으로 정렬되어 초상자성이 나타나게 된다. 반면 크기가 증가하면 다영역 자성체로 변화하면서 일반적인 상자성 특성을 보이게 된다.
초상자성을 가지는 철 나노입자는 외부 자기장에 의해 자화되었다가 자기장이 제거되면 자화가 사라지는 특성이 있다. 이러한 특성은 자성 나노입자의 생의학적 응용에 많은 장점을 제공한다. 자기장에 의해 원하는 위치로 이동이 가능하고, 자기장 제거 시 잔류 자화가 없어 독성을 줄일 수 있기 때문이다.
1.3.2. 페로자성, 페리자성, 상자성, 반자성
페로자성(Ferromagnetism)은 물질을 이루는 전자의 스핀이 모두 같은 방향으로 정렬되어 있기 때문에 생기는 자기적 성질이다. 외부 자기장이 없는 상태에서도 자화되는 물질의 자기적 성질을 가리킨다. 전자의 스핀이 한 방향으로 정렬되어 있기 때문에 외부 자기장을 이용해 전자의 스핀을 바꾸면 자성이 사라지거나 재배치된다. 0K에서는 전자의 스핀이 완전히 한 방향으로 정렬된다. 철, 니켈, 코발트와 같은 금속이 대표적인 페로자성 물질이다.
페리자성(Ferrimagnetism)은 원자의 자기 모멘트가 이웃하는 원자의 자기 모멘트와 서로 반대 방향으로 배열하지만 자기 모멘트의 크기가 달라서 그 차이만큼 자화되는 자성을 갖는 것을 말한다. 대표적인 예로는 자철석, 크로뮴철석, 자류철석 등의 광물이 있다.
상자성(Paramagnetism)은 물질에 자석을 접근시키면 외부 자기장에 대한 감응에 의해 먼 쪽에 같은 극을 만들며 가까운 쪽에는 다른 극을 형성하여 인력을 받는 성질을 말한다. 화합물이 하나 또는 그 이상의 홀...
참고 자료
Brown, 일반화학 제13판, 자유 아카데미, 2018.2.10, P396, 578, 1029, 1049
Journal of the Korean Magnetics Society, Volume22, Number5, October 2012
김영필, 나노입자를 이용한 생체분자 진단 및 생물학적 응용 (2011)
김성인, 나노소재와 플라즈마 (2015)
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