초록 ▼

본 연구 그룹에서는 단일 입자 MFe₂O₄ (M = Mg, Co, Mn, Zn, Cu)와 core@shell 형태의 자성입자를 제조하여 XRD, HR-TEM 실험을 통하여 결정학적 구조를 확인하고, Magnetherm 실험을 실시하여 제조된 나노페라이트의 발열 특성을 확인하였다. 이러한 발열 특성 메커니즘을 규명하고자, VSM, Mössbauer spectroscopy 실험을 통하여 거시적인 관점과 미시적인 관점에서의 자성 나노입자 발열 연구를 최종 목표로서 연구를 수행하였다.
총 3년의

본 연구 그룹에서는 단일 입자 MFe₂O₄ (M = Mg, Co, Mn, Zn, Cu)와 core@shell 형태의 자성입자를 제조하여 XRD, HR-TEM 실험을 통하여 결정학적 구조를 확인하고, Magnetherm 실험을 실시하여 제조된 나노페라이트의 발열 특성을 확인하였다. 이러한 발열 특성 메커니즘을 규명하고자, VSM, Mössbauer spectroscopy 실험을 통하여 거시적인 관점과 미시적인 관점에서의 자성 나노입자 발열 연구를 최종 목표로서 연구를 수행하였다.
총 3년의 연구기간 동안 수행한 성과는 다음과 같다.

● 1차년도 : 고온열분해법을 이용하여 MFe₂O₄ (M = Mg, Zn, Co) 자성 나노입자를 제조하여 XRD, VSM, Magnetherm, Mössbauer spectroscopy 측정하여 조성에 따른 발열 특성 연구

● 2차년도 : Fe₃O₄, core@shell 구조의 CoFe₂O₄@MnFe₂O₄ 나노입자를 제조하여 발열 특성을 향상시켰으며, High-Field Mössbauer spectroscopy 실험을 통하여 spin canting angle의 정량적인 분석 연구

● 3차년도 : 1, 2차년도에 MFe₂O₄ (M=Mg, Zn, Cu, Co 등의 전이금속) 연구를 바탕으로 ZnFe₂O₄, CuFe₂O₄ 자성 입자에 대해 VSM, Mössbauer spectroscopy 실험을 수행하여 나타나는 개별 부격자의 spin canting angle 상호작용 메커니즘을 결정하여 발열 메커니즘 연구

- 뫼스바우어 분광 기술은 타분광학적 방법에서 얻기 어려울 정도의 고분해능(~10¹²)을 가지고 있으며, 미세한 상호작용에 따른 에너지 준위의 차이를 이용하여 hyperfine interaction, nuclear quadrupole interaction, magnetic interaction 등을 얻을 수 있다. 이러한 초정밀 분석이 가능한 뫼스바우어 분광 실험을 통하여 제조된 자성 나노입자의 발열 메커니즘에 대해 연구를 수행하였다. 일반적으로 많이 알려진 자성 나노입자의 발열 메커니즘은 자기 이력손실 효과와 단자구내 자성입자의 스핀회전 완화효과에 의한 이론으로서, 본 연구에서는 VSM 실험 측정을 통한 히스테리시스 곡선을 이용하여 자기 이력손실효과에 대해 분석하였으며, 나노크기 입자의 스핀 진동에 의한 N􌝸el relaxation effect 및 입자표면의 마찰력에 의한 Brownian rotation effect 등의 발열 특성에 기인하는 물리적 인자에 대해 알아보고자 뫼스바우어 분광 실험을 진행하였다.

- 또한, 발열 특성을 향상시키고자 코어/쉘 형태의 입자를 제조하였으며 그 결과, 단일입자에 대비하여 높은 자기발열 특성을 보이는 것으로 확인되었다. 향상된 발열 특성의 메커니즘을 규명하고자 고외부자기장 뫼스바우어 분광 실험을 실시하였으며, A-site, B-site의 초미세 자기장과 외부인가 자기장 사이의 경사각을 의미하는 spin canting angle을 구하였다. 이러한 spin canting angle을 통하여 원자 내의 내적된 에너지와 스핀 구조에 따른 발열 특성의 메커니즘을 도출하였다.

본 연구에서는 뫼스바우어 분광 방법을 이용하여 자성 나노입자의 발열 특성을 연구함으로써, 최적화된 자성 나노입자의 실제 인체 적용 가능성 확인 및 응용성 향상과 발열 메커니즘을 정립하여 온열치료에 대한 발열 특성 제어와 발현에 대한 기초적인 지식을 제공하였다.

(출처 : 연구결과 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 8
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 8
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 8
• Ⅲ. 연구성과 ... 9
• 끝페이지 ... 12