|
Sinteza
magnetskih nanočestica.
Produkt
sinteze magnetskih čestica Fe2B.
Mikroskopska
slika prvih proizvedenih Fe2B čestica.
NiCoB
magnetske čestice proizvedene u drugoj polovici 2009.
NiCoB
čestice oklopljene u SiO2 proizvedene u drugoj
polovici 2009.
SQUID
(supravodljivi kvantni interferometar) magnetometar koristi se za
mjerenje magnetizacije. Time se ovdje istražuju magnetska
svojstva sintetiziranih nanočestica te supravodiča.
Supravodljive
žice u željeznom oklopu mogu se proizvesti proizvoljno duge, a
započinje se od željeznih cijevi (lijevo) u koje se stavi prahove
magnezija, bora sa željenim primjesama magnetskih čestica.
Od
izmiješanog praha poželjno je napraviti stisnute valjčiće da se
ne bi magnetske nanočestice izdvajale na rub željezne cijevi, a
osim toga prešanjem se postiže i veća gustoća.
Cijev
se puni prešanim valjčićima.
stiskanje cijevi (video 9.5MB)
Željezna cijev u koju
je umetnuta smjesa magnezija, bora i magnetskih nanočestica
stiska se s jedne strane da bi mogla proći kroz prstenove/matricu
za izvlačenje žice.
Stroj
za stanjivanje žica valjanjem u Zagrebu, kojim se može stanjiti
cijevi od promjera 10mm do žice promjera 1mm.
izvlačenje žice (video 4.9MB)
Postupnim smanjenjem
promjera matrice žica se izvlači u sve tanji i sve dulji oblik.
priprema za pečenje uzoraka (video 8.5MB)
Tanke
izvučene žice stavljaju se u željeznu cijev, koju se zatvori na
oba kraja, čime se izbjegne oksidacija supravodljivih žica.
peć (video 5.2MB)
Sinteza supravodiča odvija se u
peći na temperaturi 650C i 750C.
Sinteza
uzorka odvija se u atmosferi argona koji struji kroz kvarcnu
cijev unutar peći.
Mikroskopska
slika uzorka MgB2 dopiranog s 7.5% Fe2B.
Magnetske nanočestice se nisu baš najbolje uklopile unutar zrna
MgB2.
Mikroskopska
slika uzorka MgB2 dopiranog s 7.5% Fe2B/SiO2.
Magnetske nanočestice se nisu baš najbolje uklopile unutar zrna
MgB2.
Uzorak
supravodljive žice u željeznom oklopu. Tanke žice nalotane na
oklop služe za mjerenje napona.
Komad
žice supravodiča postavljen je na nosač uzorka. Struju se dovodi
na njene krajeve, a napon se mjeri preko tankih žica nalotanih na
željeznom oklopu.
Kroz
čeličnu cijev dovode se mnogi vodiči do prostora uzorka, što ovaj
nosač čini primjenjivim za različite eksperimente, a ovdje se
koristi za mjerenje kritičnih struja i za mjerenje magnetootpora.
Nosač
uzorka stavlja se u kriostat. Unutar njega uspostavlja se niska
temperatura do 1.5K (s posebnim dodatkom i do 0.3K) te
supravodljivim magnetom magnetsko polje do 18T.
Za
uspostavljanje niske temperature i rad supravodljivog magneta
potreban je tekući helij (tekućina temperature 4.2K) koji se u
unutrašnjost kriostata nalijeva iz desnog spremnika. Za
predhlađenje radi smanjenja potrošnje helija koristi se tekući
dušik (tekućina temperature 77K) koji se u vanjski sloj kriostata
nalijeva iz lijevog spremnika.
U
eksperimentu se koriste mnogi mjerni instrumenti priključeni na
uzorak.
Na
polici za instrumente složeni su odozgo prema dolje:
nanovoltmetar za mjerenje temperature uzorka, transformatori za
pojačanje napona, fazno osjetljivo pojačalo za mjerenje napona na
uzorku, pojačalo za pojačanje napona, analogno digitalni
pretvarač koji izmjerenu struju i napon pretvara u digitalni
oblik, izvor izmjeničnog napona te proizvoljnog pulsnog oblika,
pulsni strujni izvor.
Pulsni
izvor struje vlastite izrade omogućava kratkotrajno puštanje
struje kroz uzorak i do 320A. Ta struja ide kroz debele plave
vodiče (desno).
Mjerni
i kontrolni instrumenti povezani su s računalom koje pomoću
napravljenih programa njima upravlja i očitava podatke koje su
izmjerili. Na manjoj polici su uređaji koji upravljaju
temperaturom i magnetskim poljem u kriostatu.
Računalo
prikuplja ovisnost napona na uzorku o struji koja kroz njega
teče, što služi za određivanje kritične struje pri kojoj uzorak
prestaje biti supravodljiv.
Usporedba
ireverzibilnih polja (magnetska polja iznad kojih supravodič
prestaje biti supravodljiv na danoj temperaturi) uzoraka
načinjenih u Zagrebu i Wollongongu.
Usporedba
kritičnih struja (električne struje iznad kojih supravodič
prestaje biti supravodljiv) uzoraka načinjenih u Zagrebu i
Wollongongu.
Rezultati
projekta između ostalog predstavljeni su i na 6. znanstvenom
sastanku Hrvatskog fizikalnog društva od 8. do 11. listopada
2009.
Rad
na projektu predstavljen je studentima u više navrata.
SEM analiza pruža
važan uvid u svojstva materijala. Od vrha, SEM slika europij
(III) oksida, disprozij (III) oksida i EDS sken kobalta u uzorku
MgB2 dopiranog s NiCoB nanočesticama.
Nova CCD kamera
pruža nam pouzdana i precizna mjerenja. Osim toga, omogućava nam
i kontrolu kvalitete izrade uzoraka.
SEM snimke Fe3O4
nanoštapića oklopljenih dekstrinom. Preliminarni podaci magnetne
karakterizacije pokazuju zanimljivo ponašanje nanočestica.
Gornja slika: dvije gole jezgre dopiranog i nedopiranog MgB2 postavljene na nosač uzoraka;
Donja slika: usporedba supravodljivih prijelaza za dva uzorka.
Mnogo više
može se vidjeti prilikom mogućih dogovorenih posjeta laboratoriju
ili za vrijeme otvorenih dana fakulteta.
|
