Пьєзокварцевий резонатор з гібридною плівкою на основі наночастинок магнетиту

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ  ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

КАФЕДРА АНАЛІТИЧНОЇ ХІМІЇ

Кваліфікаційна  робота бакалавра

на тему:

Пьєзокварцевий резонатор  з гібридною плівкою на основі наночастинок магнетиту

студента IV курсу кафедри аналітичної хімії

Губаня Артура Сергійовича

Науковий керівник: к.х.н., доцент Алексєєв С. О.

Допустити до захисту 

завідувач кафедри, д.х.н., професор     Зайцев В.М.

Київ-2012

ЗМІСТ

ВСТУП

За останні п’ятнадцять  років відбувся стрімкий розвиток у синтезі та використанні наноматеріалів. Особлива увага прикута до розроблення наноматеріалів з унікальними фізико-хімічними властивостями, такими як підвищена механічнаміцність, термічна та хімічна стійкість [1].

Підвищена зацікавленість до магнітних наноматеріали обумовлена нанорозмірним станом металів та їх оксидів для використання їх в сучасних технологіях, а зокрема, в радіотехніці, електротехніці, лазерній техніці, медицині. При створенні магнітокерованих лікарських засобів як ядро частинки порошку застосовують магнітну основу, поверхня якої покрита полімерами, оксидами кремнію або оксидами металів [2].

Однак  матеріали на основі магнітних металевих частинок мають низьку питому поверхню у порівнянні з немагнітними адсорбентами, яку однак можна збільшити за рахунок використання магнітного компонента – нанокристалічного магнетиту.

Наноматеріали на основі полімерів, металів та їх оксидів застосувують як компоненти металоматричних композитів, для підвищення міцністі м’яких металів (таких як алюміній), хроматографічні носії, мембранні матеріали. Активно досліджуються методи синтезу і властивості металополімерних плівок Ленгмюра-Блоджетта.

Актуальність роботи полягає у синтезі нових гібридних матеріалів та інтеркаляції полімерів і наночасток в слоїсті системі з використанням підходів хімії внутрішньокристалічних структур гість-хазяїн, серед яких екологічно оптимальними є безстічні способи отримання композитів, наприклад,  
золь-гель метод.

Метою даної роботи був синтез гібридних плівок на основі магнетиту, нанесення їх як покриттів на поверхні електроду п’єзокварцевого резонатора та дослідження властивостей цих покриттів з використання методу п´єзокварцового мікрозважування в неоднорідному магнітному полі. 
1. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

1.1. Золь-гель метод як метод формування гібридних плівок

Сутність золь-гель технологій полягає в тому, що на поверхні підложки відбувається перехід колоїдного розчину (золю) з вільнодисперсного стану в зв’язанодисперсний (гель). Оскільки частини золю можна отримати майже однакових розмірів і сферичної форми, то з них можуть бути виготовлені мембрани з тонкими порами і вузьким розкидом по розміру. Золь-гель технологія включає в себе три основні стадії: отримання золю; осадження його на пористій підложці з утворенням гелю; сушка та обпікання.

Золь для приготування керамічних мембран із гідроксидів  металів отримують гідролізом солей і алкоксидів металів [3,4]. У випадку гідроксидів або частково гідролізованих солей металів, використовують пептизацію (процес, зворотний коагуляції), що проходить при додаванні кислоти або лугу [5]. При використанні алкоксидів металів загальною формулою ,  
де R – алкільний радикал. Золь для формування мембран отримують, проводячи гідроліз і поліконденсацію за такою схемою [5]:

де x<n;

де   x₁<x;  y₁<y;    z=[4-( x₁+y₁)/2]

Сутність процесу гідролізу  алкоксидів металів полягає в здатності залишкових груп ОН знаходитись в структурі матеріалу, адсорбувати водневий йон, що завжди присутній в системі в момент утворення золю [6]. При конденсації утворюються гетероланцюгові полімери трьохмірної структури [7].

Важливо відмітити, що застосування гелів різної структури суттєво впливає на мікроструктуру і властивості мембран [8]. При застосуванні гелів із «заплутаними» лінійними ланцюгами призводить до утворення компактних керамічних мембран, а використання «сітчастих» хаотично розміщених частин – мембран з невеликою пористою структурою.

Великий вплив на хід  вищезгаданих реакцій і на пористу  структуру мембрани також має  кількість води та рН каталізуючого  агенту, при цьому вплив рН більш  суттєвий [8]. Негативну роль відіграє надлишок води оскільки утворений гідроксид випадає в осаді не вступає реакцію поліконденсації. Його перехід в золь не вирішує проблеми, оскільки частинки гідроксиду відрізняються за розмірами від частинок золю, отриманого поліконденсацією. Співвідношення вода-алкоксид визначає вид утворених частин гідроксиду [9]. Так, при співвідношенні 1,5:3 утворюються монодисперсні частинки. Щоб не допустити осадження під час гідролізу, слід підтримувати постійним значення рН середовища. У зв’язку з цим у реакційну суміш в дозованих кількостях вводять кислоту, що одночасно є каталізатором процесу гідролізу. Тип кислоти не впливає на властивості гелю [8], що утворюється після поліконденсації. Процес гелеутворення найбільш інтенсивно протікає при значеннях рН близьких до нейтральних.

Стійкість золю впливає  на характеристики гелю: чим більш  стійкий золь – тим більш щільну структуру має гель і тим менше  в ньому макропустот, заповнених рідкою фазою, які є небажаними оскільки призводять до утворення великих неселективних пор [10]. На швидкість утворення гелю, і його міцність  значний вплив має концентрація дисперсної фази. Оскільки з підвищенням кількості контактів, що припадають на 1 об’єму системи і швидкість становлення зростає, зменшення розмірів частинок при постійній концентрації дисперсної фази також покращує гелеутворення.

Для отримання однорідних по властивостях плівок гелю на підложках  в золь додають різні високомолекулярні  сполуки (похідні целюлози, полівініловий  спирт тощо) [10]. Їх кількістю регулюють в’язкість системи, в’язкість золю є функцією його товщини і функцією діаметру пор селевого шару ( при різних капілярних силах). Низька в’язкість може призвести до значного просочування золю в підложку, і навпаки: висока може викликати утворення неоднорідного і товстого покриття, яке може розтріскуватись при термічній обробці.

 Часто в золь-гель  методі використовують хімічні  добавки, що контролюють сушку,  це дозволяє вирішити проблему  розтріскування монолітних гелів  при термічній обробці. Кількість  високомолекулярних добавок і пластифікаторів за звичай складає 2-5% від всієї маси золю.

 Наступними етапами  золь-гель технології є сушка  та обпікання. Утворення гелю  відбувається як правило в  інтервалі температур 5-50°С. Для того, щоб уникнути мікро дефектів, сушку спершу проводять при понижених температурах (5°С), а потім не допускаючи перенапруження в матеріалі від нерівномірного нагріву, температуру повільно піднімають по чітко визначеному графіку; при досягненні заданої температури проводять обпікання. При зміні температури обпікання можна варіювати діаметр пор отриманих мембран[11].

Мембрани, які отримані золь-гель методом, відрізняються досить вузьким розкидом розмірів пор. Важливо, щоб в робочом шарі мембрани  частка великих неселективних пор було незначною. Негативними недоліками золь-гель технології є усадка при спіканні, крихкість мембран після сушки, а також висока вартість вихідних металорганічних сполук.

Одним з нових методів  є приготування ультратонких плівок за допомогою поступової адсорбції алкоксидів металів з розчинів [12,13]. Цей поверхневий  
золь-гель процес складається з хемосорбції алкоксидів, промивки, гідролізу адсорбованих алкоксидів, сушіння. Він є придатним для отримання різноманітних алкоксидів: бору, алюмінію, титану, цирконію, ніобію на поверхні електроду п’єзокварцевого резонатора.

Було одержано полігідроксильні суміші або полімери, що міцно адсорбовані на поверхні оксиду металу, який був сформований золь-гель процесом і, в результаті, полімерний шар є активним для наступної хемосорбції алкоксидів металу [14].

1.1.1. Синтез гібридних плівок за допомогою ПЛБ

Полімолекулярні плівки Ленгмюра-Блоджетт (ПЛБ) використовуються для конструювання ультратонких плівок із спеціальними властивостями, що виникають завдяки супрамолекулярній структурі. В такі самоорганізовані шари можуть бути введені різні сенсорні групи, металокомплекси та різні нанорозмірні частинки (НРЧ).

Можна виділити два шляхи  формування НРЧ в таких плівках.

Один з них полягає  у поєднанні принципів колоїдної  хімії і самоорганізації і  росту моношарів [15]. Формування НРЧ (наприклад, хімічним або фотохімічним відновленням водних розчинів солей металів) здійснюється в присутності стабілізаторів і компонентів, що утворюють ПЛБ. При цьому шари, що формуються виконують роль темплатів [16,17].

Інший метод полягає  у відкладанні ПЛБ на поверхню стабілізованих НРЧ і введення їх в полішари за участю функціональних груп. При цьому ПЛБ можуть формуватися  або безпосередньо на поверхні колоїдних  частин, або на поверхні води і потім  переноситися на підложку з НРЧ.

Особливо відзначимо можливість приготування за допомогою  техніки ПЛБ нового типу наноматеріалів. Мова йде про осадження і гідроліз, що піддаються контролю, солей заліза в шарах сурфактанта [15]. Товщина шару визначається різною розчинністю солей Fe ²⁺ і  Fe³⁺ , а також їх оксидів у водних розчинах і хімічними процесами, що дозволяють регулювати їх перетворення (за допомогою Н₂О₂) — редокс- рівновага Fe ²⁺↔ Fe³⁺. Нанокомпозити залізо/сурфактант (різної довжини ланцюга), що включає 1, 2, 3 або 6 шарів оксиду, володіють розмірно –залежними властивостями- проявляють суперферомагнітні властивості і важливі як перша сходинка в ієрархічній організації нанокомпозитних магнітних матеріалів

1.2.Різновиди та добування магнітних наночасток

Найпоширенішими магнітними частинками є:

1. ферум (металічне скло) – утворюється під дією ультразвуку на , в газовій або на розчин Fe(CO)₅ в декані при 0⁰С в інертній атмосфері. Наночастини складаються з >96 мас. %, Fe < 3 мас. %  
   і 1% О [18].
2. оксид феруму (ІІІ) – серед декількох кристалічних модифікацій має 2 магнітні фази: α-Fe₂O₃ (гематит) – ромбоедрична, кубічна γ- Fe₂O₃ (магеміт). В структурі α-Fe₂O₃ всі йони феруму мають октаедричну координацію. В той час, як γ- Fe₂O₃  має тетраедричну і октаедричну координацію.
3. (магнетит). Кубічна шпінель є феромагнетиком при  
   температурі нижче 858 К.
4. (вюстит). Кубічний оксид Fe²⁺ в об’ємному стані антиферомагнетик. 
5. β-FeOOH (гьотит). Орторомбічний в об’ємному стані являє собою антиферомагнетик. β-FeOOH акегеніт парамагнетик при 300 К [19]. Хоча масивний α-FeOOH є антиферомагнетиком у вигляді наночастинок має ненульовий магнітний момент через неповну компенсацію магнітних моментів підрешіток. Як правило, він присутній в наночастинах заліза у якості домішок.

1.2.1. Методи синтезу  магнітних наночастинок.

Якщо за основу класифікації методів отримання наночастинок взяти тип вихідної речовини і особливості її обробки можна виділити такі основні підходи до формування наночастинки:

• отримання з макроскопічних матеріалів шляхом диспергування,
• хімічний синтез, тобто направлена зміна складу речовин із зупинкою росту нової фази на стадії нанорозміру,
• перетворення наночастин із зміною складу.

Особливістю синтезу наночастин є отримання частин заданих розміру та форми (розкид не більше 5%) [20]. Контроль форми і можливість синтезу анізотропних магнітних структур дуже важлива. Щоб виключити магнітні взаємодії, в багатьох випадках магнітні наночастинки слід ізолювати одна від одної шляхом їх іммобілізації на поверхні носія або в об’ємі стабілізуючої інертної матриці.

  Відомо, що фізичні характеристики суттєво залежать від їх розмірів. На жаль, більшість із відомих на сьогодні методів синтезу дозволяють отримувати частинки з досить широким розкидом розмірів (дисперсія більше 10%). Старанний контроль таких параметрів реакції як температура, швидкість перемішування, концентрація реагентів і добавок, що стабілізують, не завжди дозволяє звузити цей розкид до потрібного інтервалу. Тому поруч з розробками методу синтезу наночастин з вузьким розподілом по розмірах існують методи розділення отриманих наночастин на достатньо монодисперсній фракції. Для цих цілей використовують осадження, що може контролюватися, з розчину частинок, що стабілізовані ПАВ, з подальшим центрифугуванням. Після декандації осад можна знову розчинити, тоді осадити і центрифугувати. Процес виконують до отримання фракцій наночастинок із заданими розмірами і дисперсністю [21].

Методи отримання наночастинок не можна відокремити від методів їх стабілізації. Для частинок розмірами 1-10 нм через високу поверхневу енергію важко підібрати інертне середовище, оскільки на поверхні кожної наночастинки завжди є продукти її модифікації, що суттєво впливають на властивості наноматеріалів [22]. Це особливо важливо у випадку роботи з магнітними наночастинками, в яких модифікований поверхневий шар має зовсім інші магнітні характеристики, ніж ядро. 

Метод генерування магнітних  частинок в газовій чи твердій  фазі із застосування високоенергетичних дій на матеріал прийнято називати фізичним, тоді як синтез наночастин, що проводять в розчинах при нормальних температурах відносять до хімічних методів.

До фізичних  методів отримання магнітних частинок відносяться:

1) конденсаційні методи;

2) методи диспергування компактного матеріалу.

В основі конденсаційних методів синтезу наночастин із перенасичених парів металів лежить класична теорія нуклеації, в якій кластери, що зароджуються в новій фазі описуються моделлю сферичної рідкої краплі. Для отримання наночастин використовують різні способи випаровування металу: лазерне [23], термічне [24], дуговий розряд, в плазмі [25], під дією сонячної енергії [26]. В кожному методі використовуються різні варіанти установок, що відрізняються технічним вирішенням тих чи інших вузлів [27].

Всі вищезгадані методи випаровування  металу дозволяють вивчати як фізико-хімічні  характеристики речовин в газовій  фазі, так і властивості порошків і плівок, які утворюються в  результаті осадження. Останнім часом для синтезу наночастин стали використовувати кріогенний метод [21]. В цьому випадку конденсація атомів металів та металічних сполук відбувається при низьких температурах в кріогенній матриці, найчастіше в середовищі рідкого інертного газу. Даний метод дозволяє отримувати хімічно дуже чисті наночастинки, однорідні за складом і будовою.

Методи диспергування  компактного матеріалу як спосіб отримання дисперсної наносистеми виглядає досить привабливим, але існує межа механічного подрібнення твердих тіл [25], що перешкоджає отримання нанорозмірних частин з вузькою дисперсністю. Крім того, високе енергетичне навантаження на подрібнений матеріал призводить до коагулювання частинок. Для диспергування матеріалів і сплавів можна використовувати також електроерозію. В цьому випадку процес розпилення протікаю в середині діелектричної рідини продукти перетворення якої вкривають поверхню утворених наночастин. З допомогою цього методу були отримані наночастини із складним складом для постійних магнітів [28].

  До хімічних методів синтезу магнітних наночастин відносяться

1. Термоліз металовмісних сполук
2. Розклад металовмісних сполук
3. Відновлення металовмісних сполук
4. .Синтез в зворотніх міцелах

Для одностадійного синтезу  нанодисперсних оксидів феруму термолізом металовмісних сполук як металовмісну сполуку використовували  
Fe(OBu^t)₃]₂ [29]. в рідкому середовищі в присутності ПАР, утворювались частинки діаметром 10нм.

При розклад металовмісних сполук під дією ультразвуку як металовмісні сполуки використовують карбоніли та їх похідні. Для збереження монодисперсністі і перешкодження агрегації утворених частин в розчин додають натрієву сіль біс-(2-етилгексил)-сульфоянтарної кислоти [30]. Розмір ферумвмісних магнітних частин визначається природою і концентрацією ПАВ, що присутні в розчині.

При відновленні  солей відповідних металів для синтезу магнітних металічних наночастин застосовують сильні відновники: дисперсії лужних металів в ефірах або вуглеводах, комплекси лужних металів з органічними акцепторами електронів (нафталін), гідриди, а також висококиплячі спирти [ 21].

Одним з найпоширеніших методів є синтез наночастин в нанорозмірних «реакторах» (міцелах ), який дозволяє в певних межах регулювати розмір нанореактора (міцелу), де відбувається синтез. Зворотні міцели є маленькими краплями води, які стабілізовані в гідрофобній рідкій фазі за рахунок утворення моношару ПАР на їх поверхні. Завдяки суворо дозованій кількості металовмісних сполук в кожній міцелі можна регулювати склад, середні розміри частинки, а також отримувати монодисперсні зразки з достатньо вузьким розподілом за розміром [21].

1.2.2. Структура та властивості магнетиту

Магнетит зустрічається  у вигляді дрібних зерен як акцесорний матеріал у всіх типах  вивержених порід, це кристал октаєдричної форми. Що стійкий до атмосферної дії. Він накопичується в річкових і набережно- морських розсипах, утворюючи родовища типу «чорних пісків». Промислові родовища магнетиту є в Україні (Криворізький басейн), РФ (Оленегірське родовище), Канаді, США, Норвегія [ 31].

Рис 1.1. Природній мінерал магнетит

Кристалічна структура магнетиту  протилежних шпінелів складається  з  
32 атомів оксигену в центрі кристалічної структури з довжиною  
грані 0,839 нм [32]. В цій структурі йони Fe²⁺ та половина Fe³⁺ займають октаєдричне положення, а інша половина йонів Fe³⁺ займають тетраедричне. Йони Fe²⁺ займають октаєдричне положення, щоб мати вищу енергію стабілізації кристалічного поля, поки йони Fe³⁺ мають нульову енергію стабілізації як в тетраедричному, так і в октаєдричному положенні.

Будова кристалічної решітки, а  саме розміщення атомів Fe (II) i Fe (III), впливає  на властивості магнетиту. Магнітні властивості породжуються тим, що спіни в октаєдричному та тетраедричному положенні антипаралельні, і величина цих двох типів спінів неоднакова [32]. Магнетит має чорний колір та напівметалічний блиск. Особоливістю цього мінералу є здатність сорбувати з водних середовищ карбонат (при рН=8 та кімнатній температурі), а також сульфат (при рН=4).

1.2.3. Методи синтезу  магнетиту

Найбільш поширеним шляхом отримання  частин магнетиту є дія лугів  на розчин сумішей солей заліза (Fe²⁺ і Fe³⁺) в інертній атмосфері. При додаванні водного розчину амоніаку до розчину FeCl₂ і FeCl₃ у співвідношенні 1:2 утворюються наночастини, які для стабілізації обробляють олеїновою кислотою або олеатом натрію і розбавляють гексаном [33,34]. Повторне селективне осадження дає наночастини Fe₃O₄ з достатньо вузьким розподілом по розмірах.

 Можна використовувати  лише FeCl₂. В такому випадку водний розчин окрім лугу необхідно вводити дозовану кількість окисника (NaNO₂). Даний метод дозволяє варіювати як розмір частин 6,5-38 нм, так і в певних межах їх форму.

В окремих випадках терморозпад  сполук, що містять Fe³⁺ при недостатній кількості кисню проходять частковим відновленням Fe³⁺ до Fe²⁺. Так, при термолізі Fe(асас)₃ в середовищі дифенілового ефіру в присутності невеликої кількості гексадекан-1,2-діол утворюються дуже малі (близько 1 нм) наночастинки Fe₃O₄, які можна збільшити, додаючи в реакційну суміш надлишок Fe(асас)₃ [35]. Для часткового відновлення йонів Fe³⁺ автори роботи [36] пропонують використовувати гідразин. Реакцію Fe(асас)₃ з гідразином проводять в присутності етиленгліколя в якості ПАР. Таким шляхом вдалося отримати супермагнітні частинки з розмірами 8 і 11 нм.

Раніше при терморозкладі Fe₂(C₂O₄)₃ ^· 5Н₂О. При Т > 400^оС були отримані наночастинки Fe₃O₄ з середнім розміром 3,5 нм [37]. Більш надійним методом синтезу магнетиту є відновлення, що контролюється ультрадисперсного α-Fe₂O₃  
в потоці водню при 723 К (15 хв). Таким шляхом були отримані частинки розміром близько 13 нм [38].

У роботі [39] описані адсорбенти для очистки крові від вірусів, де в якості магнітної основи використовують часточки заліза (розміром кілька мікрон), вкритих діоксидом кремнію та титаном. На поверхні цих часточок можуть бути адсорбовані лікарські препарати. В порівнянні із залізом , магнетит має значно більшу питому поверхні і є сильнішим феромагнетиком. Використання магнетита значно б підвищило ефективність магнітокерованих лікарських засобів.

  1.3. Метод п’єзокварцового мікро зважування

1.3.1. Принцип методу  п’єзокварцового мікрозважування

Явище електричної поляризації поверхні деяких діелектричних кристалів в результатів впливу на них механічного тиску, який накладається в певних напрямках, відоме як прямий п’єзоелектричний ефект. “П’єзо” (piezo) з грецької означає “тиснути”. У 1880 р. його відкрили французькі вчені брати Жак та П’єр Кюрі [40]. Вони виявили, що в результаті прикладання тиску до поверхні кристалів кварцу, виникають електричні заряди, пропорційні до прикладеного тиску. Це явище електричної поляризації, що виникає в результаті механічної деформації кристалу в певних напрямках, отримало назву прямого п’єзоелектричного ефекту.

Французький фізик Ліпман у 1881 р. після ознайомлення з роботами Кюрі припустив існування зворотного п’єзоефекту. Того ж року брати Кюрі підтвердили експериментально, що під дією прикладеного електричного поля в кварцовому кристалі виникають механічні деформації. Це явище отримало назву зворотнього п’єзоефекту.

В природі існує чотири різновиди кварцу залежно від  температури його утворення. Явище  п’єзоефекту притаманне лише α –  кварцу, що утворюється при температурах до 573^○С, тому в техніці така форма має найважливіше значення.

Рис. 1.1. Зображення п’єзокварцового  резонатора:

1 — кварцова пластина, 2 — електрод, 3 — кварцові тримачі.

П’єзокварцовий елемент (рис. 1.1) складається з п’єзокварцової пластинки, на яку нанесено електроди, кварцового тримача.

Кварцова пластинка  — це деталь, вирізана з кристалу кварцу і має певну геометричну  форму, розміри та орієнтацію відносно кристалографічних осей.

Електроди мають вигляд тонких плівок металу, нанесених на протилежні площини кварцової пластинки [41]. Металізація кварцових пластин, тобто нанесення шару металу, проводиться різними способами. В п’єзокварцовому виробництві застосовуються три основних способи металізації кварцових пластин:

— вакуумна металізація, або метод випаровування металу у вакуумі;

— хімічна металізація, або гальванічний метод нанесення  електродів;

— хімічний метод .

П’єзокварцове мікрозважування  ґрунтується на залежності власної  частоти коливання, від маси речовини нанесену на одиничну поверхню бокових граней пластини. Цей метод використовується при вивченні багатьох фізичних і хімічних процесів, що супроводжуються зміною маси речовини на поверхні електроду  
ПКР [42]. Зміна частоти коливання п’єзокварцового резонатора прямопропорційна масі речовини, нанесеної на його поверхнюш визначається за допомогою рівняння Заурбреєра:

де f₀ – значення власної частоти, МГц

∆m – маса нанесеної речовини

s – площа  бокових граней пластини

Перевагами п’єзоелектричних резонаторів є досить широкий температурний дiапазон, висока чутливiсть, малi габарити, великий термiн експлуатацiї, малi енергопотреби, широкi можливостi цiленаправленого пiдбору матерiалiв для чутливих покриттiв, унiверсальнiсть, селективнiсть [43]

1.3.1. Метод п’єзокварцового мікрозважування в неоднорідному магнітному полі

П’єзокварцові резонатори (ПКР) АТ-зрізу, як високодобротні електромеханічні системи, здатні з високою чутливістю реагувати на акустичні навантаження, викликані змінами геометричних параметрів або пружних властивостей їх п’єзоелементів (ПЕ). Тому вони набули широкого застосування у різних вимірювальних пристроях як первинні перетворювачі. Постійне розширення галузей застосування ПКР, у тому числі у фізико-хімічних дослідженнях, свідчить про те, що їхні можливості далеко не вичерпані.

Методом п’єзокварцового  мікрозважування (ПМЗ) були проведені дослідження взаємодії порошків деяких магнетиків (DyAc₃×4H₂O, g-Fe₂O₃), закріплених на поверхнях електродів ПКР, з неоднорідним магнітним  
полем  [44]. Виміри показали, що незалежно від природи досліджених матеріалів (діа-, пара- чи феромагнетик), величина відгуку п’єзокварцових ваг у НМП змінювалася пропорційно до маси зразків при постійному ґрадієнті магнітного поля, а при постійній масі магнетика — лінійно залежала від величини ґрадієнта поля. Знак і величина танґенса кута нахилу прямих, що відбивають зміну величини відгуку п’єзокварцових ваг у НМП від змін маси магнетика і ґрадієнта магнітного поля, визначалися природою магнетика.