Optimizing the magnetism of spinel ferrites for hyperthermia
Hipertermi için spinel ferritlerin manyetik optimizasyonu
- Tez No: 616969
- Danışmanlar: PROF. DR. SELÇUK AKTÜRK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyofizik, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Biophysics, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 161
Özet
Vücudun derin ve ulaşılması oldukça zor olan bölgelerinde yer alan küçük boyutlu tümörlerin tedavisinde umut verici bir aday yöntem olarak karşımıza çıkan manyetik hipertermi son yıllarda önemli bir ilgi odağı haline gelmiştir. Manyetik hipertermide ısınma mekanizmalarının anlaşılması için yıllar boyunca çalışmalar yapılmış olmasına rağmen, oldukça karmaşık olan bu alanda hâlâ cevaplanmayı bekleyen çok sayıda soru bulunmaktadır. Alternatif (AC) manyetik alan altında maksimum ısıl verimlilik elde etmek üzere optimum parametre seçimi (dış manyetik alan frekans ve şiddeti gibi), bir takım biyolojik limit ve kısıtlamalardan dolayı kolay olmamaktadır. Bunun yanı sıra, manyetik hiperterminin etkinliği kullanılan manyetik nanoparçacıkların yapısal ve manyetik özelliklerinin hassas bir şekilde kontrol edilebilirliğine de sıkı bir şekilde bağlıdır. Bu nedenle, nanoparçacıkların AC manyetik alan altında ısınma mekanizmalarının arkasındaki fiziği detaylı bir şekilde anlayabilmek için iyi bir teorik bilgi birikiminin yanı sıra nanoparçacıkların yapısal ve manyetik özelliklerini istenen şekilde ayarlayabilme becerisinin de geliştirilmesi gerekmektedir. Bu tez çalışmasında, parçacıklar arasındaki mesafenin kıyaslanabilir boyutlarda olduğu, kıyaslanabilir parçacık boyutlu (~20 nm) CoFe2O4, MnFe2O4 ve NiFe2O4 nanoparçacıkların yapısal, kompozisyon ve manyetik özellikleri ile AC manyetik hipertermi özellikleri araştırılmıştır. Ayrıca, içsel bir özellik olan manyetik anizotropinin (K) sistemin ısınma verimliliği üzerindeki etkisini araştırmak üzere CoLaxFe2-xO4 (x=0.0, 0.2, 0.5) nanoparcacıkların yapısal, kompozisyon, manyetik ve AC hipertermi özellikleri incelenmiştir. Bu çalışma kapsamında, sentezi kimyasal yöntemlerle gerçekleştirilmiş ferrit nanoparçacıkların manyetik özellikleri nanoparçacıkların mikroyapıları ve katyon dağılımlarındaki değişimlere bağlı olarak tartışılmıştır. Nanoparçacıkların karakterizasyonlarında x-ışını kırınım spektrometresi (XRD), dinamik ışık saçılımı (DLS), yüksek çözünürlüklü geçirimli elektron mikroskobu (HRTEM), süper iletken kuantum girişim aygıt manyetometresi (SQUID-MPMS) ve manyetik indüksiyon ısıtma cihazı gibi çok çeşitli deneysel teknikler kullanılmıştır. Yapılan gözlemler sonucunda, nanoparçacıkların yapısal ve manyetik özelliklerine ilişkin gerekli bilgiler elde edilerek ısınma verimlikleri belirlenmiştir. Kübik spinel yapıdaki, CoFe2O4, MnFe2O4 ve NiFe2O4 nanoparçacıklar için oda sıcaklığındaki saturasyon manyetizasyon değerlerinde yığın haldekine kıyasla sırasıyla ~2 %'lik artış, ~20 %'lik azalma ve ~10 % luk artış gözlemlenmiştir. Ayrıca nanoparçacıkların yüzeyinde ihmal edilebilir oranda dağılmış Fe-iyonlarının varlığı düşük sıcaklık Mössbauer ölçümleri ile doğrulanarak, parçacıkların davranışlarında yüzey spin etkilerinin olmadığı gözlemlenmiştir. Bu çalışma, spinel yapıda oktahedral ve tetrahedral bölgelerdeki iyon dağılımlarının, demir tabanlı oksitli nanoparçacıkların manyetik özellikleri üzerindeki etkilerinin aydınlatılması açısından yararlıdır. Ayrıca bu çalışma sonucuda, bir nadir toprak elementi olan Lantan'ın Kobalt-ferrit yapıda yer alan demir iyonları ile yer değiştirmesi sonucu meydana gelen anizotropi değişim etkilerinin, nanoparçacıkların ısınma verimlilikleri üzerindeki etkisi açığa çıkarılmıştır.
Özet (Çeviri)
Magnetic hyperthermia has gained considerable scientific attention because it seems to be promising candidate to treat small and deep-seated tumors. Despite many studies have been done throughout the years to understand the whole topic about hyperthermia, still many open questions remain and the complexity of hyperthermia is obvious. The optimum choice of the parameters in order to achieve maximum output of heating power is not a simple task since the limitations and restrictions for biomedical reasons. The potential success of magnetic hyperthermia strictly depends on the development of magnetic nanoparticles which have precisely controlled physical and magnetic properties. Therefore, a better ability to tune the structural and magnetic properties of nanoparticles is needed for a detailed understanding of the physics behind the heating mechanisms. In this work we studied the structural, compositional, and magnetic properties as well as the AC magnetic hyperthermia response of CoFe2O4, MnFe2O4 and NiFe2O4 nanoparticles of comparable sizes (~20 nm) and interparticle spacings (~20 nm). The CoLaxFe2-xO4 (x=0.0, 0.2, 0.5) nanoparticles were also examined to investigate how anisotropy (K) of the systems as an intrinsic property affect the heating efficiency of the nanoparticles. The magnetism of these ferrite systems are discussed in detail with regards to their microstructures and cation distributions by decoupling the effects of interparticle magnetism. We have used a variety of experimental techniques like x-ray diffraction spectroscopy (XRD), dynamic light scattering (DLS), high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), SQUID magnetometer and induction heating coil setup. These observations provide the necessary insights into the structural, morphological and magnetic properties. This work is useful to clarify the effect of distributions in tetrahedral and octahedral sites on the overall magnetism of iron oxides and reveals the critical role of the tuning the anisotropy by substituting rare earth element of La into Co-ferrite on the heating efficiency of the system for hyperthermia.
Benzer Tezler
- Production and characterization of al-CoCrFeNi-M (M=Mo, Cu, Mn) high entropy alloys by combustion synthesis method
Al-CoCrFeNi-M (M=Mo, Cu, Mn) yüksek entropili alaşımlarının yanma sentezi yöntemiyle üretimi ve karakterizasyonu
FARUK KAYA
Doktora
İngilizce
2024
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEVAT BORA DERİN
- Novel techniques and innovative designs for the RF chain of magnetic resonance imaging scanners
Manyetik resonans görüntüleme cihazlarının RF tarafı için yeni teknikler ve yaratıcı tasarımlar
ALIREZA SADEGHI TARAKAMEH
Doktora
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERGİN ATALAR
DR. ÖĞR. ÜYESİ YİĞİTCAN ERYAMAN
- Sürekli dökümle üretilen kütüklerde soğutmanın ve manyetik karıştırıcıların makro yapıya etkisinin incelenmesi
Investigation of the effects of cooling and magnetic stirrers on the macro structure of continuously cast billets
GÜRCAN KIRNAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEMALETTİN YAMAN
- Hidrojen redüksiyon yöntemi ile LaFeSi temelli manyetokalorik malzeme üretimi
LaFeSi based magnetocaloric material production by hydrogen reduction method
SEMİH ATEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
- Kablosuz enerji transferinde farklı hava aralıkları ve karakteristik empedanslara göre verim analizi
Examination and analysis of efficiency for air gap and characteristic impedance in wireless energy transfer
ALİ AĞÇAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NUR BEKİROĞLU