Hydrodynamische Eigenschaften von magnetischen Nickelnanostäben in kolloidaler Suspension

Abstract

Magnetische Nickelnanostäbe mit Durchmessern von 21—31 nm und Längen von 80—239 nm wurden durch elektrochemische Befüllung von nanoporösen Al2O3-Schichten synthetisiert und in Wasser suspendiert. Auf Grund ihrer zylindrischen Form sind diese Nickelnanostäbe uniaxial, ferromagnetische Eindomänenpartikel und weisen eine anisotrope elektrische Polarisierbarkeit auf. Diese zwei charakteristischen Eigenschaften ermöglichen die Untersuchung der hydrodynamischen Eigenschaften der kolloidalen Suspensionen an Hand der Rotationsdiffusionskoeffizienten der Stäbe mittels feld- und zeitabhängiger optischer Transmissionsmessungen. Die Ergebnisse wurden durch Vergleich mit zwei Standardmethoden, der AC Magnetisierungsmessung und der dynamischen Lichtstreuung, verifiziert. Damit bieten optische Transmissionsmessungen unter Verwendung magnetischer Nickelnanostäbe als Sonden einen geeigneten Ansatz für zukünftige mikrorheologische Anwendungen.

Magnetic Nickel nanorods with diameters of 21-31 nm and length of 80-239 nm were synthesized by electrodeposition of nickel into nanoporous Al2O3-templates and were suspended in water. Due to their cylindrical shape, these nanorods are uniaxial ferromagnetic single domain particles and exhibit an anisotropic electrical polarizability. These two characteristic properties allow to investigate the hydrodynamic properties of the colloidal suspensions in terms of the rotational diffusion coefficients of the rods by magnetic field- and time-dependent optical transmission measurements. The results were verified by comparison with two standard methods, AC magnetization measurement and dynamic light scattering. Hence, optical transmission measurements with magnetic Nickel nanorods as probes offer a convenient approach for microrheological applications in the future.