SGER: Direct Synthesis of L10 Phase FePt Nanoparticles Using Supercritical Fluids
SGER:使用超临界流体直接合成 L10 相 FePt 纳米颗粒
基本信息
- 批准号:0417722
- 负责人:
- 金额:$ 6.38万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2004
- 资助国家:美国
- 起止时间:2004-06-01 至 2006-05-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
AbstractCTS-0417722H. Yang, U of RochesterThe recent development in the ultrahigh magnetic storage media has posed new challenges for the creation of nanomaterials with the design compositions and structures. Among the potential candidates, FePt nanoparticles have been considered as one of the most promising materials in longitudinal magnetic storage applications. Methods developed for the synthesis of quantum dots have recently been extended to this class of alloy. Monodisperse nanoparticles of disordered face-centered cubic (fcc) phase FePt alloys have been made using the so-called polyol process. The FePt nanoparticles however, need to be ordered face-centered tetragonal (fct, also known as L10) phase in order to have the high magnetic anisotropy and coercivity required for data storage applications. The transition temperatures from disordered fcc to ordered fct phase of FePt alloy beyond the reach of conventional solvents. The post-synthetic solid state treatment at the high temperature leads to the coalescence of FePt nanoparticles and makes them unsuitable for the applications. To explore the full potential of the materials, we propose to develop a direct synthesis of fct phase FePt nanoparticles at high reaction temperatures. Intellectual Merit Supercritical fluids maintain the liquid state under high temperature and pressure conditions. Such fluids have only one single phase and been used in the particle synthesis and process. In this proposal, the synthesis of L10 phase FePt nanoparticles in supercritical fluids at a temperature range ( 400 degrees C) that favors the formation of ordered fct phase will be explored. The specific objectives are as follows: 1) examine temperature dependent solubility of different precursors and capping ligands, particularly iron carbonyl, platinum acetylacetonate, octanol, oleic acid and oleylamine, in supercritical fluids; 2) map out the supercritical or near-supercritical conditions for the synthesis of temperature-dependent and fct phase-specific FePt nanoparticles; 3) study the structure-magnetic property relation of synthesized nanoparticles using transmission electron microscopy (TEM), atomic (and magnetic) force microcopy (AFM/MFM), superconducting quantum interference device (SQUID) magnetometer, powder X-ray diffraction (PXRD), energy disperse X-ray (EDX), and electron energy loss spectroscopy (EELS). Broader Impacts Motivated by developing new concepts pivotal to the advancement of advanced magnetic materials, we expect that the outcome of this research will directly impact on the microelectronic and data storage industries. The knowledge gained during this project will provide the fundamental understanding of nanoparticle formation at high temperatures under supercritical conditions and have broader impact in the design and synthesis of multi-component nanomaterials. Students trained through this project will master cutting-edge synthetic and characterization skills, and cultivate critical knowledge required for the future workforce in nanoscience and nanotechnology. This project will expand the research collaborations at the University of Rochester. The research outcome will be disseminated to students and the public through the incorporation of research results into the course curriculum, outreach programs with local high schools (currently with Pittsford Central High School, Career Intern Program), undergraduate research programs, and scholarly publications.
摘要CTS-0417722H。杨,罗彻斯特大学超高磁存储介质的最新发展对设计成分和结构的纳米材料的创造提出了新的挑战。 在潜在的候选者中,FePt 纳米粒子被认为是纵向磁存储应用中最有前途的材料之一。 为合成量子点而开发的方法最近已扩展到此类合金。 无序面心立方 (fcc) 相 FePt 合金的单分散纳米粒子是使用所谓的多元醇工艺制成的。 然而,FePt 纳米粒子需要有序的面心四方(fct,也称为 L10)相,以便具有数据存储应用所需的高磁各向异性和矫顽力。 FePt合金从无序fcc相到有序fct相的转变温度超出了常规溶剂的范围。 合成后的高温固相处理会导致 FePt 纳米颗粒聚结,使其不适合实际应用。 为了充分发挥该材料的潜力,我们建议开发一种在高反应温度下直接合成 fct 相 FePt 纳米颗粒的方法。 智力优点 超临界流体在高温高压条件下保持液态。 这种流体只有一种单相,用于颗粒合成和加工。 在该提案中,将探索在有利于有序 fct 相形成的温度范围(400 摄氏度)下在超临界流体中合成 L10 相 FePt 纳米颗粒。 具体目标如下:1)检查不同前体和封端配体,特别是羰基铁、乙酰丙酮铂、辛醇、油酸和油胺在超临界流体中的温度依赖性溶解度; 2) 绘制出合成温度依赖性和 fct 相特异性 FePt 纳米颗粒的超临界或近超临界条件; 3)利用透射电子显微镜(TEM)、原子(和磁)力显微镜(AFM/MFM)、超导量子干涉装置(SQUID)磁力计、粉末X射线衍射(PXRD)研究合成纳米颗粒的结构-磁性能关系、能量色散 X 射线 (EDX) 和电子能量损失光谱 (EELS)。 更广泛的影响在开发对先进磁性材料进步至关重要的新概念的推动下,我们预计这项研究的结果将直接影响微电子和数据存储行业。 在该项目中获得的知识将提供对超临界条件下高温纳米颗粒形成的基本理解,并对多组分纳米材料的设计和合成产生更广泛的影响。 通过该项目培训的学生将掌握尖端的合成和表征技能,并培养未来纳米科学和纳米技术劳动力所需的关键知识。 该项目将扩大罗切斯特大学的研究合作。 研究成果将通过将研究成果纳入课程、与当地高中的推广计划(目前与皮茨福德中央高中的职业实习生计划)、本科生研究计划和学术出版物等方式传播给学生和公众。
项目成果
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