以石英微天平研究鐵鉑奈米顆粒在氨基自組裝分子基板上的吸附量

Study the adsorption of FePt nanoparticles on the amino- functional substrates with quartz crystal microbalance

陳宣丞

指導教授 ： 李志浩

國立清華大學/原子科學院/工程與系統科學系/碩士(2006年)

摘要

FePt 奈米顆粒具有高磁晶異相性能，而且能降低紀錄雜訊，因此可以用來製作超高密度磁記錄媒體，而在實際商業上應用時，如何創造FePt 奈米顆粒大面積長程有序的排列即是一項很重要的研究課題，本實驗主要是想利用自組裝的方式長成不同碳鏈長度的氨基官能基基板，來研究FePt 奈米顆粒在上面的吸附量，並且希望能夠增加FePt 奈米顆粒的披覆率。

實驗中以兩種不同的方式製成氨基基板，第一種是直接以一端為硫原子，另一端為氨基官能基的分子，直接在Au基板上以自組裝的方法製成，所用藥品為cystamine dihydrochloride。第二種是先以dodecanethiol在Au基板以自組裝方式長成單分子層，再藉由凡得瓦力將氨基官能基接在長成的dodecanethiol單分子層上，以形成帶有氨基官能基的基板，使用藥品為dodecanethiol、dodecylamine和octadecylamine。最後再以石英微天平和拉塞福背向散射儀量測FePt奈米顆粒在不同碳鏈長度氨基基板上的吸附量，並且利用原子力顯微鏡觀察所長成氨基基板的粗糙度，來了解FePt 奈米顆粒的吸附量和氨基基板平整度之間的關係。
從實驗結果中可以發現cystamine dihydrochloride基板對於FePt 奈米顆粒的吸附量則是最少的，主要原因是因為cystamine dihydrochloride的碳鏈分子比較短，其分子間的作用力比較弱的關係。而另一個可能的原因是cystamine dihydrochloride在成膜時，並不是形成單分子層，而是有多層堆疊的現象產生，使得cystamine dihydrochloride基板最不平整，這點可以從原子力顯微鏡圖形中得到驗證。而FePt 奈米顆粒在dodecylamine基板上的披覆率是最多的，約為38 ﹪- 58 ﹪之間，但是跟APTS 基板的68 ﹪比較起來仍有一段差距，若是想要增加其披覆率，可以藉著增加自組裝時的反應溫度，來早日達到可以實際應用的目標。

關鍵字

自我排列單分子層 ； 石英微天平

並列摘要

FePt is an important material in magnetic application because of its large uniaxial magneto crystalline anisotropy (Ku >7x10[6] J/m[3]) and good chemical stability. To use on the real hard disk product, a long-term and ordered arrangement of nanoparticles is a requisite goal. We use self-assembled amino-functional substrates to adsorb FePt nanoparticles, and try to increase the coverage of the nanoparticles.
We prepare three different chain length amino-functional substrates, cystamine dihydrochloried, dodecylamine, and octadecylamine. We Study the adsorption of FePt nanoparticles on the amino-functional substrates with quartz crystal microbalance and Rutherford backscattering spectrometry. And we use atomic force microscope to measure the roughness of the amino-functional substrates.

We find that cystamine dihydrochloride substrate has the lowest adsorption of FePt nanoparticles, it may due to the weak intermolecular interactions between short alkyl-chains, so it is difficult to form two dimensional monolayer. Another reason is that cystamine dihydrochloride dose not form monolayer, therefore we find it has the largest roughness. Dodecylamine has the maximum adsorption of FePt nanoparticles, and the coverage is about 38% to 58%. Compared with the coverage 68% of APTS, it still has some effort to do. To increase the coverage of FePt nanopartiles, we can increase the reaction temperature when the self-assembled monolayer grew up.

參考文獻

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