Mangan ve bor tabanlı üçlü alaşımların sentezi ve hipertermi uygulamalarının araştırılması
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2017
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: İBRAHİM YAVUZ
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): ABDULLAH CEYLAN
Özet:Bu tez kapsamında, manyetik özellikleri sebebiyle manyetik nanoakışkan hipertermi için uygun bir aday olan mangan-bor (MnB) ve geçiş metali (Çinko, Bakır, Gadolinyum ve Demir) katkılı MnB üçlü alaşımları hazırlanmış, yapısal, manyetik ve hipertermi özellikleri incelenmiştir. Hazırlanan örneklerin parçacık büyüklüğüne ve katkılanan geçiş metalinin türüne bağlı olarak Curie sıcaklığı ve özgül emilim oranı (SAR) değişimi belirlenmiştir. Başlangıç alaşımları yığın olarak ark ergitme yöntemiyle elde edilmiştir. Hazırlanan örneklerin yapısal karakterizasyonları x-ışını toz kırınım metresi (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu-enerji dağılımı x-ışını (SEM-EDX) ile yapılmıştır. Örnekler içerisinde fazlar ve kristal örgü parametreleri MAUD programı kullanılarak Rietveld analiziyle belirlenmiştir. Reitveld analizleri, farklı atomik yüzdelerde katkılanan Cu, Zn, Gd ve Fe iyonlarının kristal örgü parametrelerinde katkıdaki artışa bağlı olarak arttırdığını göstermiştir. Backscatter görüntüleri, Cu ve Gd katkılanan örneklerde farklı fazlara sahip bölgeler olduğunu gösterirken, Zn ve Fe katkılı örneklerde ayrılmış fazlar gözlenmemiştir. Örneklerin manyetik özellikleri ise titreşimli örnek manyetometresi (VSM) ile belirlenmiştir. Oda sıcaklığında ferromanyetik özellik gösteren MnB alaşımının oldukça düşük koersivite değerine karşılık doyum manyetizasyonu 135 emu/g değerinde olduğu gözlenmiştir. Yüksek sıcaklık manyetizasyon ölçümleri Curie sıcaklığının 566 K olduğunu göstermektedir. Farklı atomik yüzdelere sahip Cu, Zn, Gd, Fe geçiş metallerinin katkılanmasıyla yığın örneklerin doyum manyetizasyonları sırasıyla 88, 122, 113 ve 129 emu/g değerlerine kadar azaldığı hesaplanmıştır. Ayrıca Curie sıcaklıklarındaki en düşük değerleri sırasıyla 568, 579, 567, 585 K olarak hesaplandı. Hazırlanan tüm yığın örneklerin koersivite değeri 50 Oe altında kaldığı görülmüştür. Yapısal ve manyetik özelliklerinden dolayı MnB ve MnBFe (at %x; 0, 0.5, 1, 2) örneklerin hipertermi uygulaması için en uygun örnekler olduğu belirlendi ve nanoboyuta indirmek için mekanik öğütme yöntemi kullanıldı. Öğütme süreleri 1, 3, 5 saat olan örneklerin kristalite büyüklükleri sırasıyla yaklaşık 25, 18, 17 nm değerine azaldığı XRD ölçümlerinden Rietveld metoduyla hesaplandı. Öğütülmüş örneklerin parçacık büyüklükleri TEM'de belirlendi. 5 saat öğütülen örneklerin yaklaşık olarak 7 nm değerinde parçacık boyutuna sahip olduğu belirlendi. TEM ve XRD sonuçlarındaki bu fark örneklerin ölçüme hazırlanma biçiminden kaynaklanmaktadır. TEM ölçümü için örnekler bir çözücü içerisinde dağıtılırken; XRD ölçümlerinde doğrudan kullanılırlar. Çözücü içerisinde dağıtılan örneklerde büyük parçacıklar çökerek çözeltiden ayrıldığından ortalama parçacık boyutu düşmektedir. Yapılan M-H ve M-T ölçümleri sonucunda örneklerin parçacık boyutu küçülmesiyle birlikte doyum manyetizasyonunun azaldığı fakat Curie sıcaklığının değişmediği belirlenmiştir. Nanoyapılı örneklerin SAR değerlerinin belirlenmesinde RF fırın içerisinde AA manyetik alan uygulanan örneklerin sıcaklıklarının zamanla değişim değerleri kullanılmıştır. Atomik %1 Fe katkılı ve 1 saat öğütülen örneğin maksimum 34,5 W/g SAR değerine sahip olduğu görülmüştür. Parçacık boyutu yaklaşık 7 nm olan örneklerin (5 saat öğütülen) SAR değerleri kıyaslandığında ise en yüksek atomik %0 Fe katkılı örneğin (MnB) 20,5 W/g değerine sahip olduğu hesaplandı. Yapılan bu çalışmada, MnB tabanlı üçlü alaşımların sentezi, yapısal ve manyetik özellikleri ilerideki çalışmalara ışık tutması amacıyla gerçekleştirildi. Ayrıca nanoakışkan olarak hazırlanan mangan-bor ve mangan-bor tabanlı üçlü alaşımların daha sonra gerçekleştirilecek çalışmalara yol gösterici nitelik taşımaktadır.