Epitaxiální růst a charakterizace metamagnetických nanočástic pro biomedicínské aplikace

Abstract

Magnetické nanočástice představují perspektivní prostředek pro široké množství biomedicínských aplikací v neustále se rozvíjejících oblastech diagnostiky a léčebné terapie. Využití magnetických nanočástic z metamagnetických materiálů by mohlo poskytnout výrazný přínos například z hlediska zlepšení ovladatelnosti biologických subjektů uvnitř lidského těla. Tato práce se zabývá růstovými mechanismy a magnetickými vlastnostmi nanočástic ze slitiny železa s rhodiem (FeRh) ukotvených na substrátu MgO. Slitina FeRh byla vybrána pro její specifickou fázovou přeměnu z antiferomagnetické do feromagnetické fáze nastávající v blízkosti pokojové teploty, což umožňuje ovládání magnetických vlastností nanočástic v teplotním rozsahu blízkém lidskému tělu. Prezentované nanostruktury jsou vyráběny magnetronovým naprašováním využívajícím přístup samouspořádání “bottom–up”. Morfologie a magnetické chování připravených nanostruktur jsou vyšetřovány pomocí mikroskopie atomových a magnetických sil, které umožňují získat prostorové rozložení feromagnetických a antiferomagnetických domén v jednotlivých nanoostrůvcích.Magnetic nanoparticles represent a promising platform for a vast number of biomedical applications in continuously developing domains of diagnostics and therapeutics. Novel magnetic nanoscale technologies based on metamagnetic materials may provide significant benefits, for instance, in terms of easily controllable actions on biological species in the human body. This thesis investigates the growth mechanisms and magnetic properties of supported nanoparticles made of the iron-rhodium (FeRh) alloy on the MgO substrate. The FeRh compound was chosen for its specific transition from the antiferromagnetic to ferromagnetic phase occurring slightly above room temperature, thus allowing the control of magnetic properties of nanoparticles in the temperature range close to the human body. The presented nanostructures have been fabricated via magnetron sputtering using the bottom up preparation approach. The morphology and magnetic behavior of such deposited nanostructures have been investigated via atomic and magnetic force microscopy, which provide spatially resolved antiferromagnetic and ferromagnetic domain structure in the individual nanoislands.