Elektrokimyasal olarak manyetik nanotellerin üretimi ve özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Gelişen teknoloji ile birlikte mümkün olduğu kadar küçük ölçeklerde malzeme üretimi kaçınılmaz hale gelmiştir. Bu amaçla nano boyutta malzeme üretimi için birçok yeni çalışma alanı oluşturulmuş ve nano kavramı bilimin neredeyse her alanına girmiştir. Elektrokimyasal olarak üretilen nikel, demir ve kobalt içeren 3d geçiş metal alaşımları, eşsiz manyetik ve termo-fiziksel özelliklerinden dolayı ilgi çekici malzemelerdir. Hafıza, kayıt, depolama aletlerinde ve sensör uygulamalarında kullanılmaktadır. Bu tezde, öncelikle değişik boyutta (30-200 nm) nanogözeneklere sahip Al2O3 tabanlar (AAO) iki aşamalı anodik oksidasyon yöntemi ile üretildi. Farklı anodik oksidasyon ve kimyasal aşındırma süreleri ve potansiyelleri, farklı boyutta nanogözenekleri üretmek için araştırıldı. İkinci olarak, NiFe ve CoNiFe nanotel ve nanotüpler, elektrokimyasal toplanma yöntemi ile AAO tabanlar kullanılarak üretildi. Nanoyapıların morfolojik ve manyetik özelliklerine, elektrokimyasal banyo parametrelerinin (pH, toplanma potansiyeli, toplanma süresi) etkisi araştırıldı. Voltametrik ve potansiyostatik sonuçlar, nanotüp veya nanotel yapıların elde edilmesinde kullanılan arka elektrot malzemesinin önemli etkisi olduğunu gösterdi. AAO üzerinde oluşturulan nanoyapıların elektrokimyasal çekirdeklenme ve büyüme mekanizması, Scharifker-Hills modeli temel alınarak tartışıldı. Taramalı elektron mikroskobu, geçirimli elektron mikroskobu ve atomik kuvvet mikroskobu çalışmalarından nanotel/nanotüplerin birbirlerine paralel ve çaplarının yaklaşık 200-250 nm, boylarının 5-25 µm olduğu gözlendi. Tel/tüp çapı taban olarak kullanılan nanogözeneklerin çapı ile sınırlı kalırken, tellerin boyunun toplama süresi ile değiştiği belirlendi. Manyetizasyon eğrileri nanotel/nanotüp düzenlerinin kolay eksenleri, nanotellerin uzun eksenine paralel olduğunu gösterdi

The production of materials as small as possible has become inevitable with developing technology. Therefore, the production of nano-sized materials has been created many new areas and the nano concept has entered almost every field of science. Electrodeposited 3d transition metal alloys such as nickel, cobalt and iron are of interest for their unique magnetic and thermo-physical properties. They have been used for recording, memory, storage devices and sensor applications. In this thesis, first, the anodic aluminum oxide (AAO) templates were prepared by the conventional two-step anodic oxidation procedure. Different times of anodic oxidation and wet etching were investigated to find conditions suitable for the production of ordered high-density nanopores of various diameters (30-200nm). Second, NiFe and CoNiFe nanowires and nanotubes were grown into highly ordered AAO templates by dc electrodeposition method. The effect of electrochemical bath parameters (pH, deposition potential, deposition time) to magnetic and morphological properties of nanostructures were investigated. Voltammetric and potentiostatic results indicate that the back electrodes placed on AAO play the main role in obtaining nanowire or nanotube structured materials. Electrochemical nucleation and growth mechanism of nanostructures on AAO were discussed on the basis of Scharifker-Hills model. The scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and atomic force microscopy (AFM) images showed that nanowires/nanotubes are almost parallel and their diameter and lengths are around 200-300nm, 5-25µm, respectively. Magnetization curves showed that the easy axis of magnetization of these samples is close to the long axis of the nanotube or nanowire.