Магнито-оптические свойства бинарных ферроколлоидов
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2017-3-54-59Аннотация
В работе реализован новый способ повышения оптической анизотропии ферроколлоида путем введение в него молекул полимера, находящихся в клубковом состоянии, или наноразмерных немагнитных частиц удлиненной формы. Размеры структурных элементов, входящих в такой бинарный коллоидный раствор, малы по сравнению с длиной волны, поэтому ферроколлоид остается оптически однородным. Бинарные ферроколлоиды первого типа получены путем введения в магнитную жидкость (магнетит + керосин + олеиновая кислота) молекул полибутадиена. В этом случае усиление двойного лучепреломления (ДЛП) роисходит за счет деформации и вытягивания полимерных клубков вдоль магнитного поля. В слабых полях обнаружено двукратное усиление сигнала при концентрации полимерных молекул около 0,5%. Дальнейшее увеличение концентрации примесных молекул ослабляет ДЛП вследствие нарушения седиментационной устойчивости раствора и выпадения коллоидных частиц в осадок. Бинарный раствор второго типа синтезирован на основе магнитной жидкости и палочкообразных примесных наночастиц гетита (a-FeOOH). Поперечный размер примесных частиц (10-30 нм) был близок к среднему диаметру однодоменных частиц магнетита, а продольный – на порядок больше. Усиление ДЛП происходит за счет ориентации длинных осей примесных частиц вдоль магнитного поля из-за разницы в “размагничивающих” коэффициентах вдоль и поперек оси частицы. Магнитное двойное лучепреломление исследовано в зависимости от концентрации магнетитовых и примесных частиц и напряженности магнитного поля. Впервые получено экспериментальное подтверждение многократного усиления сигнала ДЛП примесными частицами. В полях (до 10 кА/м) и объемной доле примесных частиц порядка одного процента сигнал ДЛП усиливается более чем на порядок. В более сильных полях добавка к сигналу, связанная с влиянием примесных частиц, достигает насыщения и при дальнейшем увеличении поля практически не меняется, в то время как суммарная анизотропия раствора продолжает увеличиваться за счет ориентации магнетитовых частиц.Библиографические ссылки
Skibin Y. N., Chekanov V. V., Raikher Yu. L. Birefringence in a ferromagnetic liquid. Journal of Experimental and Theoretical Physics. 1977, vol. 45, no. 3, pp. 496.
Hayes C. F., Hwang S. R. Observation of magnetically induced polarization in a ferrofluids. .Journal of Colloid and Interface Science. 1977, vol. 60, pp. 443–447.
Sholten P. C. The origin of magnetic birefringence and dichroism in magnetic fluids. IEEE Transactions on Magnetics. 1980, vol. 16, pp. 221–225.
Taketomi S. Magnetic Fluids Anomalous PseudoCotton Mouton Effects about 107 times Larger than that of Nitrobenzene. Japanese Journal of Applied Physics. 1983, vol. 22, pp. 1137–1143.
Bacri J.-C., Perzynski R., Salin D., Servais J. Magnetic transient birefringence of ferrofluids: particle size determination. Journal de Physique, 1987, vol. 48, pp. 1385–1391.
Raikher Yu. L., Skibin Yu. N. Dynamic birefringence of light in magnetic liquids. Doklady physics, 1988, vol. 33, pp. 746.
Blums E., Cebers A., Maiorov M. M. Magnetic fluids. Walter de Gruyter, 1997. 416 pp.
Taketomi S., Inaba N., Takahashi H., Miyajima Y. Field dependence of magnetic birefringence of magnetic fluid in low-magnetic-field region. Journal of the Physical Society of Japan. 1990, vol. 59, pp. 3077–3080.
Raikher Y. L., Stepanov V. I. Dynamic Birefringence in Magnetic Fluids. The Effect of Mechanical and Magnetic Degrees of Freedom of the Particles. Europhysics Letters. 1995. vol. 32, pp. 589–594.
Hasmonay E., Depeyrot J., Sousa M. H., Tourinho F. A., Bacri J.-C., Perzynski R. Optical properties of nickel ferrite ferrofluids. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 1999, vol. 201, pp. 195–199.
Payet B., Donatini F., Noyel G. Longitudinal magneto-optical study of Brown relaxation in ferrofluids: dynamic and transient methods. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 1999, vol. 201, pp. 207–210.
Buzmakov V. M., Pshenichnikov A. F. Birefringence in concentrated ferrocolloids. Colloid Journal. 2001, vol. 63, no. 3, pp. 275–282.
Pshenichnikov A. F., Akekseev A. A., Lakhtina E. V. Magnetic birefringence in binary ferrocolloid. Bulletin of Perm University. Series: Physics, 2006, no. 1, pp. 35–38 (In Russian).
Lakhtina E. V., Pshenichnikov A. F. Dispersion of magnetic susceptibility and the microstructure of magnetic fluid. Colloid Journal. 2006, vol. 68, no. 3. pp. 294–303.
Pshenichnikov A. F., Lebedev A. V., Radionov A. V., Efremov D. V. Magnetic fluid for operation in strong gradient fields. Colloid Journal. 2015. vol. 77, no. 2, pp. 196–201.
Pshenichnikov A, Lebedev A., Lakhtina E., Kuznetsov A. Effect of centrifugation on dynamic susceptibility of magnetic fluids. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2017, vol. 432, pp. 30–36.
DOI: 10.1016/j.jmmm.2017.01.069.
Pshenichnikov A. F., Sosnin P. A. The magneto-optical properties of an ensemble of ellipsoidal dielectric particles in a magnetic fluid. Journal of Experimental and Theoretical Physics. 2002, vol. 95, no. 2, pp. 275.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.
