Для цитирования:
Постельга А. Э., Игонин С. В., Бочкова Т. С., Нагорнов Г. М., Скрипаль А. В. Модуляция лазерного излучения суспензией углеродных нанотрубок в магнитной жидкости // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2024. Т. 24, вып. 2. С. 171-179. DOI: 10.18500/1817-3020-2024-24-2-171-179, EDN: MKYJYH
Модуляция лазерного излучения суспензией углеродных нанотрубок в магнитной жидкости
Магнитные жидкости – это уникальные нанодисперсные системы, обладающие свойствами магнитного материала и жидкости. Несмотря на то, что их магнитные свойства уступают сталям и ферритам, они являются супермагнитными по сравнению с большинством жидких сред. При приложении магнитного поля к магнитной жидкости в ней образуются агломераты ферромагнитных наночастиц, которые визуально наблюдались в данной работе. Исследована зависимость глубины модуляции лазерного излучения с длинами волн 450, 550 и 650 нм от концентрации нанотрубок и величины индукции магнитного поля. Проведено измерение коэффициента пропускания поляризованного излучения оптического диапазона в зависимости от взаимного расположения агломератов ферромагнитных наночастиц и вектора напряженности электрического поля лазерного излучения. Изменение угла между электрической компонентой лазерного излучения и вектором индукции магнитного поля осуществлялось поворотом лазерного диода с поляризатором серводвигателем относительно вертикальной оси. Выявлено, что с увеличением длины волны лазерного излучения глубина модуляции возрастает. При увеличении значения индукции магнитного поля увеличивается глубина модуляции лазерного поляризованного излучения для всех длин волн. Добавление в магнитную жидкость углеродных нанотрубок приводит к их выстраиванию вдоль агломератов. Максимальное значение глубины модуляции для магнитной жидкости без углеродных нанотрубок составило 15% и наблюдалось для лазерного излучения с длиной волны 650 нм. Добавление в магнитную жидкость многостенных углеродных нанотрубок позволило увеличить значение глубины модуляции примерно в полтора раза.
- Philip J., Laskar J. M. Magnetic nanofluids (Ferrofluids): Recent advances, applications, challenges, and future directions // Advances in Colloid and Interface Science. 2023. Vol. 311. Article number 102810. https://doi.org/10.1016/j.cis.2022.102810
- Oehlsen O., Cervantes-Ramírez S. I., Cervantes-Avilés P., Medina-Velo I. A. Approaches on Ferrofluid Synthesis and Applications: Current Status and Future Perspectives // ACS Omega. 2022. Vol. 7, iss. 4. Article number 3134. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c05631
- Рыжков А. В., Меленёв П. В., Райхер Ю. Л. Магнитные и структурные свойства магнитополимерного композита: многочастичная модель // Неделя науки СПбПУ : материалы научного форума с международным участием. Институт прикладной математики и механики. СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2015. С. 216–218. URL: https://aero.spbstu.ru/images/attachments/week-science/ipmm-2015.pdf (дата обращения: 29.01.2024).
- Zhang X., Sun L., Yu Y., Zhao Y. Flexible Ferrofluids: Design and Applications // Adv. Mater. 2019. Vol. 31, iss. 51. Article number 1903497. https://doi.org/10.1002/adma.201903497
- Burya P., Černobilaa F., Veveriččíka M., Kúdelčíka J., Hardoňa Š., Rajňákb M., Pavlovičováb K., Timkob M., Kopčanský P. Investigation of structural changes in oil-based magnetic fluids by surface acoustic waves // J. Magn. Magn. Mater. 2020. Vol. 501. Article number 16639. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2020.166392
- Akchiche Z., Abba A. B., Saggai S. Magnetic nanoparticles for the Removal of Heavy Metals from industrial wastewater: Review // Algerian J. Chem. Eng. 2021. Vol. 01. P. 8–14. https://doi.org/10.5281/zenodo.4458444
- Hatamie A., Parham H., Zargar B., Heidari Z. Evaluating magnetic nano-ferrofluid as a novel coagulant for surface water treatment // J. Mol. Liq. 2016. Vol. 219. P. 694–702. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2016.04.020
- Дроздова В. И., Скибин Ю. Н., Шагрова Г. В. Исследование структуры разбавленных магнитных жидкостей по анизотропному светорассеянию // Магнитная гидродинамика. 1987. Вып. 2. С. 63–67.
- Haas W. E., Adams J. E. Diffraction effects in ferrofluids // Applied Physics Letters. 1975. Vol. 27, iss. 10. P. 571–572. https://doi.org/10.1063/1.88299
- Chandran S., Ronald T., Gavin L., Ratna N. Magnetic-field-induced optical anisotropy in ferrofluids: A time-dependent light-scattering investigation // Physical Review E. 2008. Vol. 78. Article number 051502. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.78.051502
- Ivanov A. O., Kantorovich S. S., Mendelev V. S., Pyanzina E. S. Ferrofluid aggregation in chains under the influence of a magnetic field // J. Magn. Magn. Mater. 2006. Vol. 300. P. e206–e209. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2005.10.081
- Černák J., Helgesen G., Skjeltorp A. T. Aggregation dynamics of nonmagnetic particles in a ferrofluid // Phys. Rev. E. 2004. Vol. 70. Article number 031504. https://doi.org/0.1103/PhysRevE.70.031504
- Eldin Wee Chuan Lim, Ruili Feng. Agglomeration of magnetic nanoparticles // J. Chem. Phys. 2012. Vol. 136, iss. 12. Article number 124109. https://doi.org/10.1063/1.3697865
- Yoshida T., Enpuku K., Dieckhoff J., Schilling M., Ludwig F. Magnetic fluid dynamics in a rotating magnetic field // J. Appl. Phys. 2012. Vol. 111, iss. 5. Article number 053901. https://doi.org/10.1063/1.3688254
- Sebastian A. Agglomeration effects in rotating ferrofluids // J. Magn. Magn. Mater. 2019. Vol. 482. P. 239–250. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2019.03.068
- Sanz-Felipe A., Barba I., Martín J. C. Optical transmission of ferrofluids exposed to a magnetic field: Analysis by electromagnetic wave propagation numerical methods // J. Mol. Liq. 2020. Vol. 315. Article number 113713. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.113713
- Lakić M., Andjelković L., Šuljagić M., Vulić P., Perić M., Iskrenović P., Krstić I., Kuraica M. M., Nikolić A. S. Optical evidence of magnetic field-induced ferrofluid aggregation: Comparison of cobalt ferrite, magnetite, and magnesium ferrit // Opt. Mater. 2019. Vol. 91. P. 279–285. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2019.03.031
- Усанов Д. А., Скрипаль А. В., Ермолаев С. А. Визуальное наблюдение агломератов в объеме магнитной жидкости // Письма в ЖТФ. 1995. Т. 21, вып. 22. С. 82–85.
- Усанов Д. А., Постельга А. Э., Бочкова Т. С., Гаврилин В. Н. Динамика агломерации наночастиц в магнитной жидкости при изменении магнитного поля // ЖТФ. 2016. Т. 86, вып. 3. С. 146–148. https://doi.org/10.1134/S1063784216030221
- Belotelov V. I., Kreilkamp L. E., Akimov I. A., Kalish A. N. Plasmon-mediated magneto-optical transparency // Nature Communications. 2013. Vol. 4, iss. 1. Article number 2128. https://doi.org/10.1038/ncomms3128
- Усанов Д. А., Скрипаль А. В., Ермолаев С. А. Дифракция света на агломератах слоя магнитной жидкости в магнитном поле, параллельном плоскости слоя // Письма в ЖТФ. 1997. Т. 23, вып. 3. С. 64–67.
- Li J., Li G., Lu X., Wang S., Leng M., Yang S., Guan J., Long Y. Magnetically Responsive Optical Modulation: From Anisotropic Nanostructures to Emerging Applications // Adv. Funct. Mater. 2023. Vol. 33, iss. 41. Article number 2308293. https://doi.org/10.1002/adfm.202308293
- Jing D., Sun L., Jin J., Thangamuthu M., Tang J. Magnetooptical transmission in magnetic nanoparticle suspensions for different optical applications: A review // Journal of Physics D: Applied Physics. 2021. Vol. 54, iss. 1. Article number 013001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/abb8fd
- Jian Li, Xiaodong Liu, Yueqiang Lin, Lang Bai, Qiang Li. Field modulation of light transmission through ferrofluid film // Appl. Phys. Lett. 2007. Vol. 91. Article number 253108. https://doi.org/10.1063/1.2825464
- Philip J., Laskar J. M. Optical Properties and Applications of Ferrofluids – A Review // J. Nanofluids. 2012. Vol. 1, iss. 1. P. 3–20. https://doi.org/10.1166/jon.2012.1002
- Vales-Pinzón C., Alvarado-Gil J. J., Medina-Esquivel R., Martínez-Torres P. Polarized light transmission in ferrofluids loaded with carbon nanotubes in the presence of a uniform magnetic field // J. Magn. Magn. Mater. 2014. Vol. 369. P. 114–121. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2014.06.025
- Усанов Д. А., Постельга А. Э., Бочкова Т. С., Гаврилин В. Н., Игонин С. В.. Модуляция поляризованного оптического излучения, проходящего через магнитную жидкость с нанотрубками, при воздействии магнитного поля с изменяющимся направлением // ЖТФ. 2017. Т. 87, вып. 9. С. 1432–1435. https://doi.org/10.21883/JTF.2017.09.44924.2188
- 478 просмотров