Fe-FeOxコアシェルナノ構造のような自己組織化鎖の構造特性

はじめに

テンプレート法またはアセンブリ法のいずれかで合成された磁性ナノワイヤー（NW）は、図1に示すように、大きな磁気モーメントと形状異方性を持っています。磁気ハイパーサーミア（MH）、およびナノ粒子よりもMRI [1、2]。 MH 1-Dの場合、磁性NWは、ゼロ次元（0-D）ナノ粒子よりも大きな摩擦反応領域を提供できます。これにより、1次元（1-D）磁気NWの加熱効率が向上し、がん患者の治療時間が短縮されます。 Park etal。 [3]は、1-Dナノワームが、同様の直径のナノスフェアよりも優れたinvivo腫瘍標的化能力を示すことを報告しました。 Jeotikanta etal。準備された[4] Fe ₃ O ₄ FeCl ₃ の加水分解によるナノロッド（NR） 水溶液およびMRI造影剤用のポリエチレンイミンで官能化。彼らは r ₂ NRの緩和能は、等しい材料体積を使用するナノ粒子よりも大きくなります。 R のテスト中、酸化鉄NWは同様のNPよりも優れています。 ₂ リラックス性[5]。計算された R ₂ NWの値は116mM ^-1 です。 s ^-1 これはNPよりも高い（70 mM ^-1 s ^-1 ）。著者は、NWの細長い性質とより高い飽和磁化がMRコントラストの改善をもたらすと結論付けています[5]。

直接合成または組み立て方法とそれらの生物医学的応用によって調製された高度に成形された異方性磁性ナノワイヤー

コアシェル鉄ナノ構造の一般的な構造特性が十分に研究されているという事実にもかかわらず、酸化物層の正確な構造と相を決定することは困難です。鉄コア上に形成される酸化物層の組成と相は、内側のFeコアから外側の酸化物層までの距離に依存します。つまり、通常、ゼロ価のFe→FeO→Fe ₃ からの進行です。 O ₄ →Fe ₂ O ₃ 発生します[6]。しかし、室温酸化では、酸化物シェルの空間的変化を区別するのが難しい非常に薄い酸化物層が形成されました。 TEM特性評価でEELSを使用した室温酸化の場合、酸化鉄シェルはγのいずれかでできていると主張する著者もいます。 -Fe ₂ O ₃ またはFe ₃ O ₄ [7、8]または、FeOが最初に形成され、加熱後、FeOシェルがγに変換された -Fe ₂ O ₃ またはFe ₃ O ₄ シェル[9]。ただし、γ -Fe ₂ O ₃ およびFe ₃ O ₄ 鉄の準安定相であり、αに変換される可能性があります -Fe ₂ O ₃ 500°Cまでの高温酸化後[10]。さらに、ゼロ価鉄コアの酸化手順は、酸素化された水溶液の影響を強く受け、酸化はH ₂ で発生します。 Oと酸化物の界面[11]。鉄イオンの移動がゼロ価の鉄のコアから酸化物の殻に起こると、新しい酸化物相の形成が起こります。同様の酸化は、酸素が存在する[12]でも見られました。

この研究の目的は、水素化ホウ素ナトリウム溶液の添加による塩化鉄（III）溶液の還元によって合成された新たに調製されたFeNCの構造を研究することでした。研究によると、FeNCのシェルの厚さと磁気コアの直径は調整可能です。 XRD、FE-SEM、およびTEMを使用して、Fe-NCの構造とコアシェルの性質を研究しました。さらに、緑色レーザー（励起波長532 nm）とHe-Neレーザー（励起波長633 nm）を使用したラマン分光法を使用して、Fe-NCの酸化物の性質を研究しました。結果は、320 KでのFeNCs-0およびFeNCs-6のメスバウアー分光法によってさらに確認されました。Fe-NCsの磁化効果を研究するために、将来の可能な生物医学的応用のために、 Fe NCs-0、Fe NCs-2、Fe NCs-4、およびFe NCs-6の磁気特性は、室温でVSMによって測定されました。 Fe NCの飽和磁化値を調べた後、FeNCを r として使用できる可能性があります。 ₂ 近い将来の磁気共鳴画像法（MRI）用の造影剤。

メソッド

化学薬品

塩化第二鉄六水和物（FeCl ₃ .6H ₂ O）（純度99％）および水素化ホウ素ナトリウム（NaBH ₄ ）（純度98％）はNational Medicines Corporation Ltd.（中国）から購入しました。高純度のアルゴンガス（99.9％）は、湖北ミンギガス会社（中国）から購入しました。

コアシェルFeNCの合成

コアシェルFeNCの合成には、3 gの塩化第二鉄六水和物（FeCl ₃ .6H ₂ O）を1000 mlの脱イオン（DI）水に溶解して、塩化鉄（III）溶液を形成しました。水素化ホウ素ナトリウム（NaBH ₄ ）6gのNaBH ₄ を添加して溶液を形成しました。 400mLのDI水に加えます[13]。 NaBH ₄ の追加 溶液は、攪拌せずに第二鉄溶液中で1.5 mL / sの速度で行われ、溶液を0分、120分、240分、および360分放置しました。黒色の沈殿物が形成され、溶液から収集され、DI水とエタノールで洗浄され、特性評価のためにアルゴンガス（Ar）下で乾燥されました。 Fe NCは、水素化ホウ素ナトリウム溶液を添加して塩化鉄（III）溶液を還元することにより形成されました。これは、次の反応によって行われます[13]、

NaBH ₄ の追加による 第二鉄溶液中の溶液鉄核はH ₂ の下で形成されます 保護。鉄原子核間の高い磁気相互作用による自己組織化により、鎖状のナノ構造が形成されました。図2は、還元反応によって調製されたコアシェルFeNCの合成と形成を示しています。

コアシェルFeNCの合成と形成の概略図

特性

コアシェルFeNWは、電界放出型走査電子顕微鏡（FE-SEM、NOVA 400 Nano）とエネルギー分散型X線分光法（EDX、Le350 PentaFETx–3）を使用して検査されました。 FE-SEM観察では、FeNWに金の薄層を100秒間スパッタリングしました。 X線回折（XRD、X’Pert PRO MRD、PANalytical、オランダ）は、Cu-K _αを使用して行われました。 放射線、ラマン分光計（ラボRAM HR JY-評価）、励起波長532 nm（60mW出力および6mWレーザー出力）およびHe-Neレーザー（0.1、0.6、1、および3 mWレーザー）パワー）。透過型電子顕微鏡（TEM）は、300kVで動作するTecnaiG2 F30S-TWIN電子顕微鏡で実行されました。 TEM観察では、超音波により粉末を無水エタノールに分散させてサンプルを調製しました。磁気測定は、振動試料型磁力計（VSM、レイクショア7307）を使用して実行されました。磁化曲線M / Ms Vs H（KOe）は、20KOeまでの磁場下で測定されました。メスバウアー分光法は、320Kの三角速度信号を備えた電磁ドライブに取り付けられた57Co /：Rhc光線源（14.4 KeV）を使用して実行されました。スペクトルは、超微細パラメーターを取得するために最小二乗法で適合されました。

結果と考察

FE-SEM

図3a–dは、0、120での水素化ホウ素ナトリウムによる三塩化鉄の還元反応による、新たに調製されたコアシェルFe NCs-0、Fe NCs-2、Fe NCs-4、およびFeNCs-6のFESEM画像を示しています。 、240、および360分。図3a–dから、得られたFeナノ構造がFeナノ粒子の鎖のように結合していることがわかります。さらに、Feナノ粒子のそれぞれは、薄い酸化物界面によって互いに分離されています。これは、この研究で使用された応用合成法の特徴です。図3eは、EDXを使用して測定されたFeNCs-2の組成を示しています。鉄（Fe）ピークと酸素（O）ピークは、観察されるFeピークの肩として現れます。さらに、FESEM特性評価中に基板として使用されたカーボンテープによりカーボン（C）ピークが観察され、金（Au）ピークが発生します。伝導目的でのサンプルの金によるスパッタリングから。図3eの挿入図は、Fe NCs-2中のFeとOの原子百分率を示しています（％=O、22.35％、Fe、77.65％）。

a – e （ a のFE-SEM画像 ）FeNCs–0、（ b ）FeNCs–2、（ c ）FeNCs–4、（ d ）FeNCs–6、（ e ）Fe NCs–2のEDXパターン、挿入表は鉄と酸素元素の原子と重量のパーセンテージを示しています

XRD

図4a–dは、Fe NCs-0、Fe NCs-2、Fe NCs-4、およびFeNCs-6のX線パターンを示しています。主要なピークは2 θにあります。 =44.9°は、 a を含むJCDPファイル番号6-696によると、bccFeに明確に起因する可能性があります。 =0.2866A ^° 。 XRDは、酸化鉄のアモルファス性を確認するために最も一般的に使用される手法です[14、15]。平らな線は、結晶格子に周期性がないことを示しています。したがって、ブラッグス回折ピークがないことは、Fe ₂ のアモルファス性の識別マーカーである可能性があります。 O ₃ [15]および多形体（ハメタイトおよびマグヘマイト）Fe ₂ との区別 O ₃ 。さらに、XRD図から、44.9°でのbcc Feの特徴的なピークは、Fe NCの酸素含有量の増加に伴い、より低い角度に向かって非常にわずかにシフトしていることがわかりました。この現象は、主成分（Fe）とドーパントイオン（O）のイオン半径の違いにより観察でき[16]、FeNCの表面にO原子が生成されていることを示しています。酸化物のピークはX線回折では現れないため、結果はTEM、ラマン分光法、メスバウアー分光法によってさらに確認されました。

（a）Fe NCs-0、（b）Fe NCs-2、（c）Fe NCs-4、および（d）FeNCs-6のXRDパターン

TEM

結果はさらにTEMによって確認された。図5a–dは、Fe NCs-0、Fe NCs-2、Fe NCs-4、FeNCs-6のTEMを示しています。注目すべきことに、暗い中心と灰色の縁のコントラストがはっきりと見られ、NCのコアシェル構造を示唆しています。図5aで明らかなように、FeNCs-0のシェルは約2.5nmであり、水中での酸化が0から120分に増加すると、シェルの厚さが4 nmに増加し（図5b）、反応時間がさらに増加し​​ます。 240分まではシェルの酸化物の厚さが6nmに増加し（図5c）、最後に水中での360分のエージングは​​10 nmまで増加しました（図5d）。 TEM観察から明らかなように、シェルの厚さは2.5、4、6から10nmまで徐々に増加しています。ゼロ価鉄とO ₂ との反応により、水エージング時間が長くなると酸化物シェルが厚くなると結論付けることができます。 / H ₂ 溶液中のO。シェルの厚さの増加は、Xueらによっても見られました。簡単な還流法で合成されたコアシェルナノコンポジットを調製することによって[17、18]。

a のTEM画像 Fe NCs-0、 b Fe NCs-2、 c Fe NCs-4、および d Fe NC-（6）酸化物の厚さが2.5 nm、4 nm、6 nm、および10nm増加したFeNCのコアシェルの性質を示しています

ラマン分光法

ラマン分光法は、酸化鉄の構造を長年研究するために使用されてきた分析技術です[19、20、21、22、23]。酸化物相を明確に評価し、フォノンモードを観察することで研究中のサンプルの結晶化度を測定できます。以前の研究では、多形酸化鉄（ヘマタイト、マグヘマイト、マグネタイト）が明確なラマン信号を示すことが示されているため、ラマン振動分光法は酸化物粉末または膜を特徴付ける優れたツールです[20、24、25]。図6は、緑色（532 nm）レーザーで測定された60mWのレーザー出力でFeNCから収集されたラマンスペクトルを示しています。ピークは217cm ^-1 に現れました （A _1g ）、275 cm ^-1 （E _g ）、および386 cm ^-1 （E _g ）、1200〜1300 cm ^-1 の間に広いこぶが観察されました は、ピークがより低い波数にシフトしたヘマタイト相に対応します（表1で収集された以前のデータのように）。このピークシフトは、レーザー酸化に対応する可能性があります。集束レーザー出力によって引き起こされる高温は、材料の相変化をもたらす可能性があり、これはメンディリらによる研究グループによっても観察されています。 [29、30、31]。 Fe NCの酸化物の性質をさらに確認するために、ラマンスペクトルは、緑色レーザー（532 nm）およびHe-Ne（633 nm）レーザーを使用して、より低い（6 mW）レーザー出力で実行されました。図7aは、波長214 cm ^-1 での（緑色レーザー）ピークを示しています。 （A _1g ）、278 cm ^-1 （E _g ）、394 cm ^-1 （E _g ）、490 cm ^-1 （A _1g ）、597 cm ^-1 （E _g ）、および1290 cm ^-1 。表1で収集されたラマンデータから明らかなように、これらのピークは、波数がより低い波数にシフトしたヘマタイトピークに対応する可能性があります。そのため、He-Neレーザー（図7b）を6mWのレーザー出力で使用しました。波数224cm ^-1 のピーク （A _1g ）、287 cm ^-1 （E _g ）および484 cm ^-1 （A _1g ）、および1306 cm ^-1 純粋なヘマタイト相に対応します[10、24、32]。関係を知ることによって\（{P} _ {\ mathrm {scattered}} \ propto \ frac {I_0} {\ lambda ^ 4} \）（ここで、 P _散在 ラマン散乱時間とλ はレーザー波長です）、He-Neレーザーのスキャン時間は緑色レーザーよりも長いため、還元反応によって合成されたコアシェルFeNCの結果が向上します。図7bで明らかなように、660 cm ^-1 に弱いピークが現れました。 FeNCs-0およびFeNCs-2の場合。このピークは、ヘマタイトのラマンスペクトルの他のグループによって見られ、マグ​​ネタイト汚染の存在である可能性があります[24、33]。 Fe NCのマグネタイト相をさらに確認するために、He-Neレーザーを使用してより低いレーザー出力（0.1 mW、0.6 mW、1 mW、および2 mW）でラマンスペクトルを収集しました（結果は追加ファイル1に記載されています）。ラマン信号は見られず、低レーザー出力で平坦な線が観察されました。図8に示すように、He-Neレーザーを使用して3mWでラマンスペクトルを収集しました。670cm ^-1 に強いマグネタイトピークがはっきりと現れます。 （A _1g ）224 cm ^-1 にヘマタイトピークを持つFeNCs-0の場合 （A _1g ）、287 cm ^-1 （E _g ）406 cm ^-1 （E _g ）、500 cm ^-1 （A _1g ）、および1310 cm ^-1 （E _g ）波数。マグネタイトのピークは、Fe NCs-2の場合は強度が低く、波数が低くなる方向にシフトし、FeNCs-4およびFeNCs-6の場合は消失します。ラマン分光法から、FeNCs-4とFeNCs-6のシェルは純粋なヘマタイト相に対応していると推測できます。

（i）FeNCs-0、（ii）FeNCs-2、（iii）FeNCs-4、（IV）緑色レーザーを使用した60mWレーザー出力でのFeNCs-6のラマンスペクトル

a のラマンスペクトル 緑色レーザーと b を使用して6mWのレーザー出力で収集されたFeNCs-0（I）、Fe NCs-2（II）、Fe NCs-4（III）、およびFe NCs-6（IV） He-Neレーザーを使用して6mWのレーザー出力で収集されたFeNCs-0（I）、Fe NCs-2（II）、Fe NCs-4（III）、およびFe NCs-6（IV）

He-Neレーザーを使用した3mWレーザー出力でのFeNCs-0（I）、Fe NCs-2（II）、Fe NCs-4（III）、Fe NCs-6（IV）のラマンスペクトル

メスバウアースペクトル

Fe NCのマグネタイト相を確認するために、メスバウアー分光法をFeNCs-0とFeNCs-6で行いました。 FeNCs-0のメスバウアースペクトルは320Kで得られ、図9に示されています。FeNCs-6のメスバウアースペクトルは320 Kで得られ、図10に示されています。両方のスペクトルで。異性体シフトの値（δ ）、四重極分割（ Q ）、超微細フィールド（ H ）、線幅とサイト人口はメスバウアーデータから推定されます。実験データへの最適な適合は、1つの四重極ダブレットと4つのゼーマンセクステットで得られました。異性体シフトは、電子の電荷分布に関する情報を提供します。異性体シフトを伴うダブレット（δ ）0.24 mm / sおよび四重極分割（ Q ）0.94 mm / s、Fe NCs-0、およびFeNCs-6でδ 0.21 mm / sおよび Q 超常磁性Fe ⁺³ による1.11mm / s 状態、Fe ₂ の研究中に他の研究者にも見られます O ₃ ナノ粒子[34、35、36、37]。六重項は、FeNCの磁気スピン状態を指定します。 δ 0.7〜1.4 mm / sの値はFe ⁺² によるものです 0.1〜0.6 mm / sの値は、Fe ⁺³ の鉄を示します。 状態[38,39,40,41]。 δ 表2に示されている六重項2の値は0.10mm / sであり、Qの値は-0.04 mm / sであり、鉄の原子価状態が+3であることを示しています。同様の値は、Joosらによっても観察されています。 [42] Fe ₃ の場合 O ₄ ナノ粒子;彼らはこれらの値を四面体Fe ⁺³ に帰した 。 δ 6つ組3および4の表3に示されているFeNCs-6の値は0.15mm / sであり、0.20 mm / sはFe ⁺³ を示しています。 Fe ₂ で O ₃ 。 Xie etal。 [43]より大きなFe ₂ についても同様の値を示した O ₃ ナノ粒子。メスバウアーデータから、FeNCs-0およびFeNCs-6に存在し、純粋なヘマタイトシェルに対応するマグネタイトのわずかな汚染があると推測できます。 KoreckiとGradmann [44]は、Fe（110）フィルムのメスバウアー分光法を行いました。得られた異性体シフト値は0.02 mm / s、0.04 mm / s、および0.07 mm / sです。これらの値は、FeNCs-0およびFeNCs-6の表2および表3に示されているbccFe値とよく一致しました。これは、酸化物シェルが2.5から10 nmに増加するにつれて、FeNCのFe濃度が減少すると予想されます。 Fe NCs-6では、Feのサイトポピュレーションが減少し、ヘマタイトのサイトポピュレーションが大幅に増加します。四重極の分割と線幅も、FeNCs-0からFeNCs-6のシェルの厚さが増すにつれて変化します。

320KでのFeNCs-0のメスバウアースペクトル

320KでのFeNCs-6のメスバウアースペクトル

概略図（スキーム1）は、O ₂ によって説明されるコアシェルFeNCの形成メカニズムを示しています。 水中でのFeNCの酸化による活性化経路。スキーム1aは、ゼロ価のFeがH ₂ にさらされた場合を示しています。 OとO ₂ 酸化鉄層はFeNCの表面に生成されました。水中での反応時間が0分から360分に増加すると、酸化物層の成長が増加し、Feコアが減少します。 Feコアの酸化は、伝導帯を介したFeコアから酸化鉄シェルへの電子の移動によって発生します。仕事関数効果により電子移動が起こります。 Fe（4.5 eV）の仕事関数はマグネタイト（5.52 eV）やヘマタイト（5.6 eV）よりも低いため、エネルギーを下げるために電子移動が起こり、フェルミ準位の位置が調整されました[45、46]。ゼロ価のFeのFe ⁺² への酸化 イオン（鉄イオン）に続いて、Fe NCのコアから溶液中の酸素ガスに2つの電子が移動し、過酸化水素が生成されました（スキーム1b）[47]。

a 120、240、360分の水老化によって調製されたFeNCの形成 b O ₂ のメカニズム コアシェルFeNCを介したアクティベーションルート

さらに、H ₂ O ₂ 第一鉄イオンと反応して、ヒドロキシルラジカルと第二鉄イオンを生成します[47]。

電子移動速度は、酸化物シェルの厚さの増加によって影響を受ける可能性があります。 TEM分析は、水中での反応時間が長くなると、酸化物シェルの厚さが増し、電子移動速度がさらに停止する可能性があることを示しています。 150°C未満の温度では、電子移動は主に電子トンネリングによって発生し、数ナノメートルまでの酸化物層が形成されます[48]。したがって、長時間の水の酸化後、Feコアの表面に安定した酸化物層が形成されました。これは、合成中に、得られたFe NCの沈殿物を不活性雰囲気（この場合はアルゴン）で乾燥させて、さらなる酸化のリスクを低減したためです。 。これらのFeNCは、さらに酸化することなく最大6か月間安定する可能性があるため、生体適合性があり、生物医学的用途に適しています。

VSM

図11に示すように、FeNCの磁気特性は320Kで測定されました。図11から、FeNCs-0およびFeNCs-2の飽和磁化（Ms）値は1400 emu /であることがわかります。 gおよび1420emu / g。これは、FeNCs-4およびFeNCs-6よりも高く、Ms値は1200 emu / gおよび910emu / gです。酸化の初期段階（0分および120分）では、FeNCs-0およびFeNCs-2のシェルはマグネタイトとヘマタイトの混合物でできていたため、ゼロ価のFeコアの寄与が減少しました。両方のサンプルにマグネタイトが存在すると、それらは高い磁気モーメントを持っているため、FeNCs-0の飽和磁化値はFeNCs-2に近くなります。しかし、水の老化がさらに進むと（120、240から360分）、マグネタイトは徐々にヘマタイトに変換されます_、 また、Feのコアが減少するため、サンプルFe NCs-2、FeNCs-4、およびFe NCs-6の飽和磁化も減少します（つまり、1420 emu /、1200 emu / g、910 emu / g）。図12は、平均類似直径が96のFe NCs-0、Fe NCs-2、Fe NCs-4、およびFe NCs-6の酸化シェルの厚さの増加に対するMs（emu / g）値の依存性を示しています。 nmおよび異なるR _コア / R _シェル 比率（表4）。

室温で測定された磁気ヒステリシス、挿入図は–2.0と2.0kOeの間の拡大曲線を示しています

Ms Vs R _コア / R _シェル 曲線、FeNCの平均直径96nm

単一ドメインの球状粒子で構成されるチェーンの磁化反転現象を説明するために、Jacobs and Beans [49]は「Chainofspheresモデル」を導入しました。球の鎖モデルは、Feナノ粒子の鎖状の集合を考慮することにより、FeNCに適用できます[49]。このモジュールは、間に長距離双極子相互作用がある単一ドメイン粒子にのみ適用できますが、この場合、FeNCのHc値は[49]で予測された値と比較して非常に低いと見なされます。 2つの重要なメカニズム、扇形メカニズム、およびカーリングメカニズムは、2つの磁化固有状態に関連しています。私たちの場合、両方のメカニズムは適用できません。最近、Krajewski etal。 [50]は、Fe NCおよびNPの構造的および磁気的特性を研究し、FeNCが扇形メカニズムに従うと予測しました。 （1）ZhangおよびManthiramaの[51]の結果とは異なり、彼らの研究では、Fe NCが単一ドメイン領域にあるという証拠は提供されませんでした（つまり、ZhangおよびManthiramaの結果は、FeNCのHc値が粒子径の増加とともに増加することを示しています、および28〜35 nmの直径範囲では、Hc値はほぼ最大のままです（≈1250Oe）。これは、Fe NCの単一ドメインに対応する領域です）。 （2）次に、彼らの研究[50]のHc値は、扇風機のメカニズムを説明する以前の理論的研究（つまり、 n のHc≥900Oe）よりも非常に低い（つまり、300 Oe）ことがわかりました。 =2–∞、ここで n はチェーン内の粒子の数です）[49]。 （3）最後に、FeNCの磁化反転挙動についての説明はありません。

以前の研究では、MRIアプリケーションでは、ナノ粒子の形態（Ms値、サイズ、およびドーパント材料）が r を強化するために強く考慮されていたことが示されています。 ₂ 値[52,53,54]。量子力学的外球理論は、 r ₂ 緩和能は、超常磁性コアの有効半径とMs値の両方に依存します[55、56]。リラックス性 r ₂ 超常磁性FeNPの数は、[57,58,59,60]

ここで、γ Msは飽和磁化、 r は磁気コアの半径、 L は厚さ、 D は水分子の拡散係数であり、 k は換算係数です。この式は、 r ₂ 値は、Ms値と磁性材料の半径に直接依存します。これを考慮に入れると、FeNCs-0は r の潜在的な候補になる可能性があります ₂ 近い将来のMRI用造影剤。

結論

Fe NCの構造解析は、XRD、TEM、ラマン分光法、およびメスバウアー分光法によって行われました。 XRD分析は、FeNCのコアがbccFeによって作成されたことを示していますが、酸化鉄のピークは観察されませんでした。 TEMの結果は、Fe NC上に薄い酸化物層が形成されたことを示しており、FeNCのコアシェルの性質を確認しています。水中での反応時間が0から360分に増加すると、酸化物層の厚さは2.5から10nmに増加します。ラマン研究は、FeNCs-0とFeNCs-2のシェルがヘマタイト相とマグネタイト相の混合物であることを示しています。マグネタイトのピークは、FeNCs-4とFeNCs-6では消えているようです。 FeNCs-0およびFeNCs-6のメスバウアー分光法を分析することにより、FeNCs-0およびFeNCs-6のコアがbccFeでできていることが観察されました。 Fe NCs-0のシェルはマグネタイトでできており、ヘマタイト相とFeNCs-6のシェルは純粋なヘマタイト相を示しています。メスバウアー分光法とラマン分光法から推定されるコアシェルFeNCの形成の考えられるメカニズムは、酸化の初期時間です。ゼロ価のFeコアはすぐにマグネタイトとヘマタイトシェルの層で覆われていましたが、水の酸化時間が長くなったため、マグネタイトは徐々にヘマタイトに変換されました。 Fe NCの磁気特性は、室温でVSMによって測定されました。 Ms値は、磁気モーメントの少ないヘマタイト相の寄与が増加するため、酸化物シェルの増加とともに減少します。

データと資料の可用性

この記事の結論を裏付けるデータセットは、記事に含まれています。

略語

0-D：

ゼロ次元

1-D：

一次元

DI：

脱イオン化

EDX：

エネルギー分散型X線分光法

FE-SEM：

電界放出型走査電子顕微鏡法

H：

超微細フィールド

Hc：

保磁力

MH：

磁気温熱療法

Mr：

残留磁化

MRI：

磁気共鳴画像法

さん：

飽和磁化

NC：

ナノチェーン

NW：

ナノワイヤー

Q：

四重極分割

TEM：

透過型電子顕微鏡

VSM：

振動試料型磁力計

XRD：

X線回折

δ ：

異性体シフト