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Master-Arbeit: Magnetische und strukturelle Eigenschaften von 3d-Nanopartikel-Kristallen

Ausschreibendes Institut: JCNS-2 - Streumethoden
Kennziffer: D006/2014, Physik, Chemie oder Ingenieurswissenschaft

Beginn der Arbeit: sofort / nach Vereinbarung

Dauer: 6 Monate bzw. 12 Monate (je nach Studienrichtung)

Aufgabengebiet
Nanopartikel können als Bausteine von völlig neuartigen Materialien mit multifunktionalen physikalischen oder chemischen Eigenschaften eingesetzt werden. Im Hinblick auf Anwendungen in der Informations- oder Energie-Technologie sind insbesondere magnetische, optische, oder elektronische Eigenschaften von hohem Interesse [1-2]. Magnetische Nanopartikel können z.B. in Datenspeicher-Medien, spintronischen Schaltungen oder für Permanentmagnete Verwendung finden. International von großem Interesse sind sogenannte 'Suprakristalle' aus Nanopartikeln [1-3]. Hierbei sind die Nanopartikel, analog zu Atomen in einem Kristall, regelmäßig angeordnet. Somit handelt es sich bei diesen Systemen um einen neuartigen Typ von Festkörper. Anstelle der Atome hat man Nanopartikel und anstelle von Spins 'Superspins' [4-5]. Die magnetischen Eigenschaften solcher Suprakristalle sind eine Überlagerung der Eigenschaften der Einzel-Partikel und des Verbunds [5].

[1] E. V. Shevchenko et al., Structural diversity in binary nanoparticle superlattices, Nature 439, 55 (2006).
[2] S. A. Claridge et al., Cluster-assembled materials, ACS Nano 3, 244 (2009).
[3] S. Disch et al., Shape induced symmetry in self-assembled mesocrystals of iron oxide nanocubes, Nano Letters 11, 1651 (2011).
[4] J. L. Dormann et al., Magnetic Relaxation in Fine-Particle Systems, Adv. Chem. Phys. 98, 283 (1997).
[5] O. Petracic, Superparamagnetic nanoparticle ensembles, Superlatt. Microstr. 47, 569 (2010).

Aufgabenbeschreibung
Im Rahmen dieser Master-Arbeit sollen 3-dimensionale sogenannte 'Suprakristalle' aus magnetischen Nanopartikeln hergestellt und sowohl magnetisch wie auch strukturell charakterisiert werden. Zu diesem Zweck werden chemisch-synthetisierte Eisenoxid-Nanopartikel mit typischen Durchmessern in Bereich von 20nm verwendet. Durch geeignete Selbstorganisations-Techniken sollen regelmäßige Suprakristalle hergestellt werden. Die strukturellen Eigenschaften, d.h. im Hinblick auf die interne kristallographische Struktur sowie auf die mesoskopische Suprakristall-Struktur sollen mithilfe von modernen Röntgen- und Neutronenstreu-Techniken wie z.B. XRD, XRR, GISAXS, GISANS untersucht werden. Die magnetischen Eigenschaften sollen mithilfe von Magnetometrie und Neutronenstreuung gemessen und mit theoretischen Vorhersagen aus numerischen Simulationen verglichen werden.

Anforderungen
Sie studieren Physik, Chemie oder Ingenieurswissenschaft mit experimentellem Bezug. Sie haben Interesse und idealerweise auch Vorkenntnisse im Bereich der Festkörperphysik bzw. physikalischen Chemie, der Nanotechnologie bzw. Nanowissenschaft. Sie zeichnen sich durch eine selbstständige und analytische Arbeitsweise aus.

Ansprechpartner

Prof. Dr. Thomas Brückel
Forschungszentrum Jülich GmbH
JCNS-2, PGI-4: Streumethoden
Leo-Brandt-Straße 1
52425 JÜLICH
Telefon: 02461 61-4699
Fax: 02461 61-2610
E-Mail: t.brueckel@fz-juelich.de

bzw.

PD Dr. Oleg Petracic
Forschungszentrum Jülich GmbH
JCNS-2, PGI-4: Streumethoden
Leo-Brandt-Straße 1
52425 JÜLICH
Telefon: 02461 61-4519
Fax: 02461 61-2610
E-Mail: o.petracic@fz-juelich.de

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