химический каталог




Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства

Автор А.И.Гусев

окисление приводит к большему увеличению Нс наночастиц Со, чем азотирование. Заметим, что рост Нс при окислении наночастиц Fe и Со наблюдался ранее [342—344]. Значительное (примерно до 800 К) повышение температуры Не-еля обнаружено в наночастицах ОЦК-Cr диаметром 38—75 нм [345], хотя массивный хром является антиферромагнетиком с температурой Нееля 311 К.

Интересные результаты получены при изучении магнитных свойств наночастиц гематита a-Fe203 [346]. В обычном состоянии гематит является антиферромагнетиком. Измерения показа98 ли, что при уменьшении диаметра частиц от 300 до 100 нм сохраняется величина магнитной восприимчивости, соответствующая массивному кристаллу, а дальнейшее уменьшение диаметра от 100 до 20 нм приводит к ее быстрому росту.

Анализ спонтанной намагниченности наночастиц, выполненный в [347] в приближении молекулярного поля, показал наличие размерной зависимости температуры Кюри. Согласно [347], понижение температуры Кюри становится заметно для частиц с размером d < 10 нм; для наночастиц с d = 2 нм снижение Тс в сравнении с массивным металлом не превышает 10 %. Напротив, из результатов изучения термодинамики суперпарамагнитных частиц методом Монте-Карло [348] следует, что из-за отсутствия в них явно выраженного магнитного перехода нельзя говорить о каком-либо смещении температуры Кюри в зависимости от размера частиц. Действительно, переход наночастиц из суперпарамагнитного состояния в парамагнитное происходит плавно, без явно видимой резкой точки магнитного превращения. Измерения температуры Кюри наночастиц Ni (d = = 2,1—6,8 нм) [349], намагниченности насыщения и температуры Кюри пленок Fe толщиной >1,5 нм [350], намагниченности насыщения наночастиц Fe (d = 1,5 нм) [351] и Со (d = 0,8 нм) [352] показали, что эти величины в пределах погрешности измерений совпадают с таковыми для массивных металлов. Согласно [10, 11], температура Кюри ферромагнитных частиц при уменьшении их размера до 2 нм не отличается от Тс массивных металлов. Однако в [353] обнаружено понижение Тс на 7 и 12 % для наночастиц Ni диаметром 6,0 и 4,8 нм соответственно. Следует отметить, что явление суперпарамагнетизма существенно затрудняет исследование размерных зависимостей коэрцитивной силы, намагниченности насыщения и температуры Кюри ферромагнитных наночастиц.

Как уже указывалось, уменьшение размеров однодоменной частицы приводит к переходу из ферромагнитного состояния в суперпарамагнитное. Тепловые флуктуации могут вызвать вращение магнитных моментов, если средняя тепловая энергия квТ равна или больше энергии анизотропии Е = KV (К — константа суммарной анизотропии, V — объем частицы). Полная намагниченность частицы, возникающая в достаточном для насыщения внешнем магнитном поле, после его выключения за время ре99

лаксации т становится равна нулю. В модели дискретных ориен- JL

таций [354] время релаксации составляет Щ

1 = %ехр(КУ/квТ). (3.35) 1

Если время измерения тт значительно меньше времени релакса- щ ции т, то частица сохраняет свое первоначальное ферромагнит- X ное состояние. Напротив, когда время измерения больше т, теп- Щ ловые флуктуации полностью разориентируют магнитные мо- Ж, менты и частица будет вести себя как суперпарамагнитная. Пе- ? реход из ферромагнитного состояния в суперпарамагнитное происходит при некоторой температуре блокирования Т = Тв, для которой т = im. С учетом (3.35)

Гв= KV/kBhi(zJz0). (3.36)

Наночастица из ферромагнитного материала, имеющая объем! V, при Т<ТВ ведет себя как ферромагнетик, а при Т>ТВ находится в суперпарамагнитном состоянии.

Для заданной температуры условие т = т„ определяет также критический объем VB (объем блокирования): наночастица с V < VB находится в суперпарамагнитном состоянии, а наночастица, объем которой больше критического (V > VB), является ферромагнетиком. Оценки [328] показывают, что для типичных;; ферро- или ферримагнетиков при 100 К критический объем составляет 10~27—10~23 м3, что соответствует наночастицам с линейными размерами менее 1—15 нм.

Суперпарамагнетизм наблюдался на наночастицах (d < 10 нм); никеля в матрицах из силикагеля [355] и свинца [356]; кобальта в матрице меди [357] и в ртути [358]; железа в ртути [351, 358] и в р-латуни [359]. Экспериментальные данные по суперпарамагне- ^ тизму достаточно подробно рассмотрены в [10, 11], поэтому кратко обсудим лишь результаты недавних исследований.

Детальное изучение магнитных свойств наночастиц кобальта диаметром от 1,8 до 4,4 нм, полученных осаждением из коллоидного раствора, выполнено в [360]. Магнитные свойства измеряли с помощью СКВИД-магнитометра в области температур 2—? 300 К в поле напряженностью до 55 кЭ. При 300 К наночастицы Со были суперпарамагнитны. Изменение температуры блокирования Тв от 22 до 50 К при увеличении размера частиц от 1,8 до 4,4 нм описывали зависимостью Тв = KV/30kB, т. е. функцией

(3.36). Используя найденную зависимость TB(V) и экспериментальные результаты по Тв и размеру частиц, авторы [360] определили размерную зависимость константы анизотропии К: с умен

страница 36
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

Скачать книгу "Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства" (1.38Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
сетки для волейбола
дверные ручки из керамики для межкомнатных дверей
шкаф металлический для хранения сумок
кровати орматек угловые односпальные

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(25.09.2017)