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Carbon-coated Nanomagnets : Synthesis, Characterization And Feasibility For Magnetic Hyperthermia

El Gendy, Ahmed Aboud Mahmoud Mohamed

German Title: Kohlenstoff-ummantelte Nanomagnete : Synthese, Eigenschaften und Potenzial für magnetische Hyperthermie

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Abstract

This work addresses the development of novel synthesis procedures for carbon-coated magnetic nanoparticles and their detailed characterization regarding structure, morphology, and magnetic properties. To be specific, the high pressure chemical vapour deposition technique (HPCVD) has been applied to successfully produce carbon-coated nanoparticles with various magnetic core materials, such as Fe, Co, Ni, FeRu, CoRu, NiRu, NiPt, and CoPt. The morphological and structural characterization of the materials has been done by means of transmission electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy and X-ray diffraction. Particular emphasis has been given to the investigation of the magnetic properties and its dependence on, e.g., core size and stoichiometry of the core alloys, which can be tailored by adjusting the synthesis conditions. A particular advantage of carbon-coated nanomagnets is oxidation protection of the magnetic core material which implies feasibility for biomedical applications. Here, the feasibility for magnetic hyperthemia therapies is exploited by investigating induced heating under applied alternating magnetic fields.

Translation of abstract (German)

Die Arbeit besch¨aftigt sich mit der Entwicklung neuer Synthesemethoden zur Herstellung Kohlenstoff-ummantelter nanoskaliger Magnete und der detaillierten Charakterisierung dieser Materialien hinsichtlich ihrer Struktur, Morphologie und magnetischen Eigenschaften. F¨ur die Synthese wurde die Methode der Chemischen Gasphasenabscheidung unter hohem Druck (HPCVD) eingesetzt, wobei core/shell Materialien mit unterschiedlichen magnetischen Kernen wie Fe, Co, Ni, FeRu, CoRu, NiRu, NiPt und CoPt hergestellt wurden. Die genaue strukturelle und morphologische Charakterisierung der Materialien erfolgte mittels Transmissionselektronenmikroskopie, Energiedispersiver R¨ontgenspektroskopie sowie R¨ontgendiffraktometrie. Einen Schwerpunkt der Arbeit bildet die Untersuchung der magnetischen Eigenschaften der Materialien und der Zusammenh¨ange der Materialparameter wie z.B. dem Durchmesser der magnetischen Kerne oder im Falle von Legierungen ihrer Zusammensetzung. Durch die geeignete Wahl der Syntheseparameter konnten diese Eigenschaften und somit die magnetischen Funktionalit¨aten gezielt eingestellt werden. Ein Vorteil der Kohlenstoffh¨ullen besteht in dem Oxidationsschutz f¨ur die ummantelten Kerne, so dass sich die hier hergestellten Materialien besonders f¨ur Anwendungen in biologischen Umgebungen eignen. In der Arbeit wurde daher die Eignung der Materialien f¨ur die magnetische Hyperthermie als einer wichtigen Anwendung magnetischer Nanopartikel untersucht.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Klingeler, Prof. Dr. Rüdiger
Date of thesis defense: 15 June 2011
Date Deposited: 28 Jun 2011 10:52
Date: 2011
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Kirchhoff Institute for Physics
Subjects: 530 Physics
Uncontrolled Keywords: Nanomagnets
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