برترین کاربران هفتگی این مقاله

از ۱۳۹۷/۰۷/۲۱ تا ۱۳۹۷/۰۷/۲۷

هیچ کاربری در این بازه زمانی وجود ندارد

آمار مقاله
  • بازدید کل ۶,۴۲۲
  • بازدید این ماه ۳۲۰
  • بازدید امروز ۰
آمار آزمون مقاله
  • کل شرکت کنندگان ۵۷
  • قبول شدگان ۴۰
  • شرکت کنندگان یکتا ۲۸
  • میانگین درصد شرکت کنندگان ۶۵
واژه نامه فناوری نانو

نانو

nano

پيشوندي به معناي يک بيليونم يا (000،000،000،1/1). در متون فناوري‌نانو، معمولا براي مشخص کردن يک واحد اندازه‌گيري برابر با 10 به توان منفي 9 متر استفاده مي‌شود.

سطح مقاله

پیشرفته 1

نویسندگان
کلمات کلیدی
امتیاز کاربران

نانوذرات مغناطیسی (Magnetic Nanoparticles; MNPs)

این مقاله به بررسی ترکیبات مغناطیسی، خواص آن‌ها و همچنین معرفی نانوذرات مغناطیسی و ویژگی‌های آن‌ها می‌پردازد. در این متن، پس از بررسی رفتار و خواص ترکیبات مغناطیسی و معرفی رفتار سوپرپارامغناطیس، به تبیین اثرات ناشی از اندازه و مساحت سطح بر روی خواص مغناطیسی ترکیبات و معرفی نانوذرات مغناطیسی پرداخته می‌شود. نانوذرات به دلیل اندازه کوچک خود و در نتیجه آن نسبت سطح به حجم بالایی که دارند، خواص متفاوتی از توده نمونه (Bulk) دارند. ترکیب این خواص با خواص مغناطیسی منجر به ظهور دسته جدیدی از نانوذرات تحت عنوان نانوذرات مغناطیسی شده است که امروزه به صورت فراگیر در بخش‌های مختلفی همچون علوم مهندسی، محض و کاربردی، پزشکی، صنعتی و... مورد استفاده قرار می‌گیرند.
1- مقدمه
مواد مغناطیسی، موادی هستند که به یک میدان خارجی اعمال شده پاسخ نشان داده و به سمت آن جذب یا از آن دفع شوند. مواد مغناطیسی، برپایه فلزاتی مانند آهن، کبالت و نیکل و یا اکسیدهای فلزات، به طرق گوناگونی جهت پیشرفت فناوری‌های نوین به کار گرفته شده‌اند. کاربرد این مواد مغناطیسی را در بسیاری از وسیله‌ها مانند موتورها، ژنراتورها، حسگرها، نوار ویدئو ها و هارد دیسک ها می‌توان مشاهده نمود. با توجه به خواص منحصر بفرد نانوذرات مانند رسانایی، مقاومت مکانیکی و ... قابل فهم است که توجه‌ها به مینیاتوری کردن (کوچک کردن) این مواد مغناطیسی افزایش یابد. در واقع مواد مغناطیسی در ابعاد بسیار کوچک (نانو ذرات مغناطیسی)، خواصی متفاوت از توده‌ نمونه دارند. معمولا زمانی که اندازه نانوذرات مغناطیسی کوچکتر از یک حد مشخص (که با عنوان Domain Limit شناخته می‌شود و به عنوان مثال برای اکسید آهن حدود 20 نانومتر است) باشد، خواص مغناطیسی متفاوتی از خود نشان می دهند. نانو ذرات مغناطیسی که در حالت عادی به صورت فرومغناطیس (Ferromagnetic) و فری مغناطیس (Ferrimagnetic) هستند، در دمایی کمتر از یک دمای مشخص خواص مغناطیسی خود را از دست می دهند. این نقطه دمایی که در آن مغناطیس دائمی به مغناطیس القایی تبدیل می‌شود (و بالعکس) تحت عنوان دمای کوری (Curie Temperature) شناخته می‌شود. بنابراین تلاش‌ها معطوف به تولید نانوذرات مغناطیسی است که در شرایط مختلف پایدار و دارای خواص فیزیکی و ساختار متفاوتی نسبت به توده ماده (Bulk) باشند.

2- رفتار مغناطیسی

رفتار مغناطیسی ترکیبات مختلف را براساس پاسخی که به اعمال میدان مغناطیسی خارجی می‌دهند، دسته‌بندی می‌نمایند. رفتار مغناطیسی را می‌توان در پنج دسته اصلی توصیف نمود: دیامغناطیس (Diamagnetism)، پارامغناطیس (Paramagnetism)، فرومغناطیس (Ferromagnetism)، آنتی فرومغناطیس(Anti-Ferromagnetism) و فری مغناطیس (Ferrimagnetic).

1-2- دیامغناطیس
منشا خواص دیامغناطیس، وجود الکترون‌های جفت شده در اوربیتال ها است و زمانی که برای یک ترکیب این شرایط پیش آید، ترکیب دارای خاصیت مغناطیسی نخواهد بود (مانند مس، نقره، طلا و اغلب مواد دیگر). این ترکیبات در حضور میدان خارجی دافعه بسیار ضعیفی از خود نشان می‌دهند که ناشی از هم ترازی مجدد اوربیتال الکترونی آن‌ها در حضور میدان می باشد (شکل 1). تمام موادی که این دافعه ضعیف را نسبت به میدان اعمالی نشان می دهند به عنوان مواد دیامغناطیس شناخته می شوند. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است این مواد در حالت عادی اتم ها دارای گشتاور مغناطیسی نمی باشند و هنگامی که در نیدان مغناطیسی قرار میگیرد به طور ضعیفی گشتاور مغناطیسی در اتم ها شکل میگیرد و هم تراز می شوند که پس از برداشتن میدان مغناطیسی به حالت اولیه بازمی گردند.

filereader.php?p1=main_c4ca4238a0b923820
شکل 1 – جهت گیری گشتار اتم ها در مواد دیامغناطیس

بر اساس نظریات علمی، الکترون‌های یک اتم در فضاهای مشخصی قرار می‌گیرند که به آن‌ها اربیتال گفته می‌شود. در هر اربیتال تنها دو الکترون جای می‌گیرد و که دارای اسپین (جهت چرخش الکترون به دور خودش) مخالف با یکدیگر هستند. هرگاه یک ترکیب دیامغناطیس در یک میدان مغناطیسی خارجی قرار گیرد، در الکترون‌های جفت شده در اوربیتال‌ها تغییری به وجود می‌آید که طی آن از سرعت چرخش یکی از الکترون‌ها به دور خودش کاسته شده ، بر سرعت چرخش الکترون دیگر افزوده می شود، به طوری که یک گشتاور دو قطبی مغناطیسی (یا به اختصار گشتاور مغناطیسی، در بخش 3 توضیح داده شده است) نسبتاً ضعیف در خلاف جهت میدان خارجی پدیدار می شود (شکل 1-ب). از این رو از میزان شدت میدان مغناطیسی خارجی کاسته می‌شود. خاصیت مغناطیسی این مواد پس از برداشتن میدان اعمالی خارجی نیز از بین خواهد رفت.

2-2- پارامغناطیس

ترکیبات پارامغناطیس دارای یک الکترون جفت نشده می باشد و در اثر اعمال میدان خارجی، الکترون‌های جفت نشده خود را با میدان همسو نموده و موجب تقویت میدان می‌شوند (مانند منیزیم، لیتیم و تانالیوم). همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، در این ترکیبات گشتاورها با جهات اتفاقی توزیع شده و یکدیگر را خنثی می‌کنند و مغناطیس خالص برابر صفر می شود. اگر این دسته ازمواد دریک میدان مغناطیسی قرارگیرند، تعدادی از گشتاورها درجهت میدان می‌چرخند و ترکیب خاصیت مغناطیسی ضعیفی از خود نشان می‌دهد.
باید توجه داشت که چون همه مواد ، حتی موادی که پارا مغناطیسی هستند، الکترون های جفت شده نیز دارند خاصیت دیامغناطیسی، یک پدیده عمومی است و در موارد پارامغناطیسی نیز وجود دارد. اما از آنجا که شدت خاصیت مغناطیسی از شدت خاصیت دیامغناطیسی بسیار بیشتر است، خاصیت دیامغناطیسی همواره به وسیله خاصیت پارا مغناطیسی پوشیده می‌شود . به بیان دیگر ، مقدار واقعی خاصیت پارا مغناطیسی بیشتر از آن است که در تجربه به دست می‌آید . زیرا مقداری از آن برای جبران خاصیت دیامغناطیسی صرف می‌شود . از این رو ، معمولاً باید میزان خاصیت پارامغناطیسی را تصحیح کرد (مقدار جبران شده آن را حساب کرده و بر مقدار تجربی آن افزود).


filereader.php?p1=main_c81e728d9d4c2f636
شکل 2 – جهت گیری گشتاور اتم ها در مواد پارامغناطیس


3-2- فرومغناطیس
مواد فرومغناطیس نیز دارای الکترون جفت نشده هستند و گشتاورهای مغناطیسی اتمی این مواد در حضور میدان مغناطیسی خارجی در یک جهت آرایش می گیرند. علاوه بر این، ساختار کریستالی این ترکیبات شرایط برهمکنش مستقیم و جفت شدن گشتاورها را فراهم می‌آورد (مانند آهن، نیکل و کبالت). بنابراین، هنگامی که میدان خارجی حذف شود؛ هنوز خاصیت مغناطیسی در این مواد باقی می ماند. به این دسته از مواد که در عدم حضور میدان اعمالی خارجی خاصیت مغناطیسی خود را حفظ می کنند مغناطیس سخت (یا آهنربای سخت Hard Magnets) نیز می‌گویند. این مواد با اعمال یک میدان مغناطیسی کوچک به شدت مغناطیس پیدا کرده و با حذف میدان مغناطیسی، مغناطیس خود را بطور کامل ازدست نمی‌دهند. دراین مواد بردارهای گشتاورهای مغناطیسی مجاور از نظر اندازه برابر هستند و تمایل دارند که با یکدیگر هم جهت شوند.

4-2- آنتی فرومغناطیس
ترکیباتی که گشتاورهای مغناطیسی اتمی آن‌ها اندازه‌ای یکسان داشته و در جهت‌های مخالف به صورت مساوی توزیع شده باشد، آنتی فرومغناطیس نام دارند. گشتاور مغناطیسی کل در این ترکیبات صفر است. درصورتی که چنین ترکیبی درمیدان مغناطیسی قرار گیرد، گشتاورهای هم جهت با میدان تقویت می‌شوند و ماده خاصیت مغناطیسی ضعیفی ازخود نشان می‌دهد. این ترکیبات عموما ترکیباتی هستند که از دو اتم مختلف به وجود آمده‌اند که در موقعیت‌های متفاوتی از شبکه بلور قرار گرفته‌اند و دارای گشتاور مغناطیسی برابر و متضاد یکدیگر می‌باشند. در نتیجه گشاور مغناطیسی خالص آن‌ها برابر صفر می‌باشد (مانند MnO , CoO , NiO و CuCl2).

filereader.php?p1=main_eccbc87e4b5ce2fe2
شکل 3 – جهت گیری گشتاور اتم ها در مواد آنتی فرومغناطیس

5-2- فری مغناطیس
در این ترکیبات جهت بردارهای گشتاورهای مغناطیسی مجاور عکس یکدیگر است ولی اندازه آنها برابر نیست. رفتار این مواد مشابه با مواد فرومغناطیس است. گروهی از آهنرباهای دائم که به نام فریت شناخته می‌شوند، از این دسته هستند.

3- خواص فیزیکی عمومی
گشتاور مغناطیسی دو منشا اصلی دارد: یکی مربوط به حرکت اوربیتالی الکترون حول هسته و دیگری ناشی از چرخش الکترون به دور محور خود (حرکت اسپینی) می‌باشد. بنابراین هر الکترون در یک اتم با گشتاور‌های اوربیتالی و اسپینی می‌تواند در حضور میدان مغناطیسی خارجی پاسخ متفاوتی از خود نشان دهد. در یک دمای بحرانی معین، برهمکنش بین گشتاور مغناطیسی اتم‌ها از مواد مشابه سبب به وجود آمدن میزان خاصیت مغناطیسی می‌شود. رفتار توده ماده را می توانیم براساس این برهمکنش‌ها و تاثیری که بر رفتار ترکیبات در زمان اعمال میدان مغناطیسی در دماهای مختلف دارند، طبقه بندی کنیم. توده مواد مغناطیسی (بالک) از نواحی مشخصی به نام دامنه مغناطیسی (Magnetic Domain) تشکیل شده است (شکل 4). باید توجه داشت که در هر یک از این نواحی، گشتاورهای مغناطیسی هم جهت بوده و یک گشتاور مغناطیسی خالص در آن جهت ایجاد می‌نمایند.

filereader.php?p1=main_a87ff679a2f3e71d9
شکل 4 – شمایی از دامنه مغناطیسی

با کاهش اندازه یک ترکیب و میل به ابعاد نانومتری، موقعیتی رخ می‌دهد که گویی تنها یک دامنه (Single-Domain) وجود دارد. این امر سبب تفاوت خواص مغناطیسی نانوذرات از توده نمونه خواهد بود. در نتیجه ابعاد کوچک نانوذرات مغناطیسی، آنها اغلب دارای رفتاری متفاوت از دیگر ترکیبات مغناطیسی می‌باشند و در زمره ترکیباتی با عنوان سوپر پارامغناطیس قرار خواهند گرفت که در ادامه به آن پرداخته می‌شود. گشتاور مغناطیسی هر کدام از نانوذرات مغناطیسی تنها دراثر اعمال دما قادر به چرخش تصادفی (اشاره به جهت گیری نانوذرات مغناطیسی) خواهد بود. به همین دلیل، در غیاب میدان الکترومغناطیسی و در یک دمای مناسب (شکل 5) گشتاور مغناطیسی خالصی نانوذرات مغناطیسی برابر صفر خواهد بود. توجه داشته باشید، هر چند گشتاورها در هر ذره در یک جهت می باشند (جهت های قرمز)، گشتاور مغناطیسی سیستم شامل نانوذرات مغناطیسی به صورت خالص برابر صفر است و پس از قرار گرفتن در میدان مغناطیسی گشتاورها در یک جهت قرار می گیرند و سبب به وجد آمدن خاصیت مغناطیسی در آنها می گردد.


filereader.php?p1=main_e4da3b7fbbce2345d
شکل 5 – شماتیک یک ذره سوپرپارامغناطیس.

این ویژگی، نانوذرات مغناطیسی را قادر می‌سازد پایداری کلوئیدی خود را حفظ کرده و از انباشتگی (Agglomeration) آنها جلوگیری به عمل آید. این امر به طور ویژه برای کاربردهای زیست پزشکی از اهمیت خاصی برخوردار است.

4- پدیده سوپر پارامغناطیس :
سوپرپارامغناطیس نوعی از خاصیت مغناطیسی است که در نانوذرات بسیار کوچک فرومغناطیس و یا فری مغناطیس به وجود می‌آید. در اغلب موارد، نانوذرات مغناطیسی با اندازه کمتر از حد تک-دامنه (به طور مثال برای آهن اکسید 20 نانومتر) در دمای اتاق دارای خواص سوپرپارامغناطیسی می باشند؛ بدین گونه که بسته به مواد، این اندازه بین حدود چندنانومتر تا چند دهم نانومتر متفاوت است.
گروهی از اسپین ها که دامنه نام دارند، همه در یک سمت جهت گیری می کنند و با یکدیگر عمل می کنند. این دامنه ها توسط دیواره های دامنه از هم جدا می شوند؛ دیواره های دامنه دارای یک وسعت (پهنا) و انرژی مشخص و مرتبط با شکل گیری و وجود آنها می‌باشد (شکل 4). هنگامی که یک ماده مغناطیسی به طور مثال یک ماده فرومغناطیس، با قرار گرفتن در میدان مغناطیسی، خاصیت مغناطیسی پیدا می کند پس از برداشتن میدان مغناطیسی به حالت اولیه و بدون خاصیت مغناطیسی برنخواهد گشت و مقداری مغناطیسی می‌باشد و برای بازگشت به حالت اولیه نیاز به میدان مغناطیسی خارجی دارد، مقاومت مواد مغناطیسی نسبت به تغیرات در مغناطیس را وادارندگی (coercivity) می‌گویند. بررسی‌های تجربی و آزمایشگاهی وابستگی وادارندگی با اندازه ذرات رفتاری مشابه با شماتیک نشان داده شده در شکل 6 می باشد.

filereader.php?p1=main_1679091c5a880faf6
شکل 6 - شماتیک وابستگی خاصیت وادارندگی و اندازه نانوذرات

کاهش اندازه ترکیبات مغناطیسی (که عموما دارای چندین دامنه یا به اصطلاح Multi-Domain هستند) تا یک حد خاص، سبب تشکیل ذرات تک – دامنه می‌شود. کاهش بیشتر اندازه این ترکیبات نیز به نوبه خود موجب به وجود آمدن ذرات سوپرپارامغناطیس خواهد شد. در این حالت، هر ذره مانند یک اتم پارامغناطیس (اما با یک گشتاور مغناطیسی خیلی بزرگ) عمل می‌کند و خاصیت مغناطیسی بسیار خوبی در نانوذرات به وجود می‌آید. ترکیبات سوپرپارامغناطیس به طور ذاتی غیرمغناطیسی هستند ولی قادرند در حضور یک میدان خارجی، مغناطیسی شوند.‏

5- ویژگی های خاص از نانوذرات مغناطیسی
دو موضوع کلیدی بر خواص مغناطیسی نانوذرات تاثیرگذار هستند: اثرات اندازه (finite-size effects) و اثرات سطح (surface effects) که منجر به ایجاد ویژگی‌های مختلفی در نانوذرات می‌شوند. اثرات اندازه نتیجه‌ پدیده‌هایی همچون محدودیت کوانتومی (quantum confinement، اساساً به تغییرات در ساختار اتمی و در نتیجه تاثیر مستقیم اندازه بسیار کوچک ذرات بر روی انرژی پیوند مربوط می باشد) است، در حالی که اثرات سطح به شکستن تقارن ساختار بلوری در مرز هر ذره مربوط می باشد.

1-5- اثر اندازه
در بحث اثر اندازه دو محدده باید مورد بررسی قرار گیرند : محدوده تک-دامنه و محدوده سوپر پارامغناطیس (که قبلا توضیح داده شده است).
همانطور که گفته شد، در ذرات مغناطیسی بزرگ، ساختار چند-دامنه ای وجود دارد که مناطق مغناطیسی توسط دیواره‌های دامنه از یکدیگر مجزا شده اند. ایجاد دیواره‌های دامنه فرآیندی است که بر اثر توازن بین انرژی مگنتواستاتیک (magnetostatic energy) ،که متناسب با حجم ذرات افزایش می یابد، و انرژی دیواره دامنه (domain-wall energy) ،که متناسب با سطح مشترک بین ناحیه ها است، به وجود می آید. اگر اندازه ذرات کاهش یابد، یک حجم بحرانی به وجود می‌آید که انرژی بیشتری جهت ایجاد دیوار دامنه برای توازن با انرژی مگنتواستاتیک در حالت تک-دامنه نیاز خواهد داشت.
یک ذره تک-دامنه با هم تراز شدن اسپین های آن در یک جهت به صورت یکنواخت مغناطیسی می‌گردد، تا زمانی که در دیواره های دامنه حرکتی وجود ندارد خاصیت مغناطیسی با چرخش اسپین ها معکوس می شود. این دلیلی برای وادارندگی بسیار بالای مشاهده در نانوذرات کوچک می باشد.

5-2- اثر سطح
زمانی که اندازه کاهش می‌یابد، اتم‌های موجود در سطح، درصد زیادی از اتم‌های نانوذرات را تشکیل می‌دهند. این موضوع به نوعی بیانگر اهمیت سطح و در نتیجه اثرات سطحی می باشد. با توجه به نسبت بالای اتم‌های سطحی در مقایسه با اتم‌های توده ماده، بدیهی است که اسپین‌های سطحی نقش مهمی در خاصیت مغناطیسی ایفا خواهند نمود. این شکستن موضعی تقارن (منظور تقارن در تعداد اسپین های سطحی و دیگر اسپین های موجود در ذره می باشد) ممکن است موجب تغییرات در خواصی مانند ثابت بلوری (lattice constant) ، کوئوردیناسیون اتم (atom coordination) و ... شود. با این حال، اتم های سطحی محیط متفاوتی از اتم های موجود در هسته ذره را تجربه می کنند. تغییرات ذکر شده، که نتیجه جبران نشدن اختلال اسپین ها (که به اندازه ذرات و درجه اختلال سطح بستگی دارد) در سطح نانوذرات می باشد، سبب مغناطیسی شدن سطح (فرومغناطیس یا آنتی فرومغناطیس) می گردد. به دلیل اثرات سطح، فرومغناطیس می‌تواند ویژگی عمومی نانوذرات و اکسیدهای آن‌ها باشد. برای مثال، نانوذرات مواد غیرمغناطیسی مانند سریم اکسید (CeO2) و آلومینیوم اکسید (Al2O3) در دمای اتاق بقایای مغناطیسی پیدا می‌کنند. این باقی ماندن می‌تواند به علت جهت گیری مجدد غیر برگشت پذیر اسپین‌های سطحی باشد.
لازم به ذکر است که اثرات سطح می‌تواند سبب کاهش یا افزایش در مغناطیسی شدن نانوذرات گردد و به عنوان مثال برای برخی از نانوذرات اکسیدی، کاهش و از سوی دیگر برای برخی فلزات (کبالت) افزایش می‌یابد. کاهش مغناطیسی شدن اکسیدها به وجود لایه مرده مغناطیسی (dead layer) روی سطح ذرات، وجود اسپین‌های شیب دار (یا همان کج شدگی اسپین ها، شکل 7)، یا وجود رفتار شبه Spin-Glass (به یک اختلال در آهنربا یا ذره مغناطیسی گفته می شود که در آن اسپین ها به صورت منظم آرایش نگرفته اند و لفظ Glass به دلیل موقعیت اسپین ها می باشد) نسبت می دهند.

filereader.php?p1=main_8f14e45fceea167a5
شکل 7 – رفتار کج شدگی اسپین ها

6- نتیجه گیری
نانوذرات مغناطیسی دسته‌ای از نانوذرات هستند که می‌توان با استفاده از گرادیان میدان آن‌ها را دستکاری نمود. به طور کلی ترکیبات را علاوه بر نوع فلز، بر اساس خواص مغناطیسی و نوع مغناطیس آنها در پنج دسته قرار می دهند که این خواص برگرفته از جهت گیری اسپین ها و گشتاور مغناطیسی اتم ها در دامنه های این ذرات و نوع پاسخگویی آنها در میدان مغناطیسی اعمال شده می باشد. با توجه به اثرات اندازه، مانند نسبت سطح به حجم، نانوذرات مغناطیسی خواص متفاوتی از توده نمونه بدست می آورند که سبب توجه بیشتر دانشمندان به این نانوذرات گردیده است.


منابـــع و مراجــــع

Issa,B.,Obaidat,I.M.,Albiss,B.A.,Haik,Y. "Magnetic Nanoparticles: Surface Effects and Properties Related to Biomedicine Applications", International Journal of Molecular Sciences, Vol.14 ,pp.21266-21305,(2013).

Couvreur,P.,Reddy,L.H.,Arias,J.L.,Nicolas,J. "Magnetic Nanoparticles", Chemical Reviews, Vol.112 ,pp.5818-5878(2012).

Yamini,Y.,Faraji,M.,Rezaee,M. "Magnetic Nanoparticles: Synthesis, Stabilization, Functionalization, Characterization, and Applications", Journal of Iranian Chemical Society, Vol. 7 ,pp.1-37,(2010).

Singamaneni,S.,Bliznyuk,V.N.,Binek,C.,Tsymbal,E.Y. "Magnetic nanoparticles: recent advances in synthesis, self-assembly and Applications", Journal of Material Chemistry, Vol.21 ,pp.16819-16845,(2011)

Muller,R.N.,Laurent,S.,Forge,D.,Roch,A.,Robic,C.,VanderElst,L. "Magnetic Iron Oxide Nanoparticles", Chemical Reviews, Vol.108 ,pp.2064-2110,(2008).

Colombo,M.,Romero,S.C.,Casula,M.F.,Gutiérrez,L.,Morales,M.P.,Böhm,I.B.,Heverhagen,J.T.,Prosperi,D.,Parak W.J. "Biological applications of magnetic nanoparticles", Chemical Society Reviews, Vol.41 ,pp.4306-4334,(2012).

Awschalom, D.D., Buhrman, R.A., Daughton, J.M., von Molnár, S., Roukes, M.L. "Spin Electronics, Chapter 3: Fabrication and Characterization of Magnetic Nanostructures", Springer,(2004).