Магнитные межчастичные взаимодействия и полевая зависимость температуры суперпарамагнитной блокировки в порошковой системе ультрамалых частиц феррита никеля

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

С целью установления влияния магнитных межчастичных взаимодействий на процессы суперпарамагнитной блокировки, исследована и проанализирована зависимость температуры суперпарамагнитной блокировки от внешнего магнитного поля TB(H) для порошковой системы наночастиц феррита никеля. Особенностями данной системы являются: (1) малый размер частиц (средний размер ∼4–5 нм); (2) выраженная структура “ядро/оболочка” частиц, в которой магнитный момент частицы сформирован ферримагнитно упорядоченным “ядром”, а спины поверхностного слоя, толщиной около 1 нм, не участвуют в формировании этого магнитного момента. Для описания экспериментальной зависимости TB(H), полученной методом статической магнитометрии, привлечена модель случайной анизотропии, рассматривающая влияние магнитных межчастичных взаимодействий на величину ТB во внешнем поле. Проведенный анализ показал наличие сильных магнитных взаимодействий в исследованной системе, которые проявляются в резком уменьшении ТB в области слабых полей, и позволил получить количественные оценки интенсивности и энергии магнитных межчастичных взаимодействий, а также определить константу магнитной анизотропии индивидуальных частиц (без влияния магнитных межчастичных взаимодействий). В качестве возможного источника магнитных межчастичных взаимодействий обсуждается роль подсистемы поверхностных спинов, которые, по данным мнимой части магнитной восприимчивости, проявляют признаки коллективного поведения.

Об авторах

Д. А Балаев

Институт физики им. Л.В.Киренского Федерального исследовательского центра “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук”

Красноярск, Россия

А. А Красиков

Институт физики им. Л.В.Киренского Федерального исследовательского центра “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук”

Красноярск, Россия

Ю. В Князев

Институт физики им. Л.В.Киренского Федерального исследовательского центра “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук”

Красноярск, Россия

С. В Столяр

Институт физики им. Л.В.Киренского Федерального исследовательского центра “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук”; Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук”

Красноярск, Россия; Красноярск, Россия

А. О Шохрина

Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук”

Красноярск, Россия

А. Д Балаев

Институт физики им. Л.В.Киренского Федерального исследовательского центра “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук”

Email: dabalaev@iph.krasn.ru
Красноярск, Россия

Р. С Исхаков

Институт физики им. Л.В.Киренского Федерального исследовательского центра “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук”

Красноярск, Россия

Список литературы

  1. H.A. Khan,M.K. Sakharkar, A. Nayak, U. Kishore, and A. Khan, Nanobiomaterials 2018, 357 (2018).
  2. L.M. Mart´ınez-Prieto, J. Marbaix, J.M. Asensio, C. Cerezo-Navarrete, P.-F. Fazzini, K. Soulantica, B. Chaudret, and A. Corma, ACS Appl. Nano Mater. 3, 7076 (2020).
  3. A. Ali, T. Shah, R. Ullah, P. Zhou, M. Guo, M. Ovais, Z. Tan, and Y. Rui, Front. Chem. 9, 629054 (2021).
  4. С.В. Столяр, О.А. Ли, Е.Д. Николаева, Н.М. Боев, А.М. Воротынов, Д.А. Великанов, Р.С. Исхаков, В.Ф. Пьянков, Ю.В. Князев, О.А. Баюков, А.О. Шохрина, М.С. Молокеев, А.Д. Васильев, ФТТ 65, 1006 (2023).
  5. С.В. Столяр, О.А. Ли, Е.Д. Николаева, А.М. Воротынов, Д.А. Великанов,Ю. В. Князев, O.A. Баюков, Р.С. Исхаков, В.Ф. Пьянков, М.Н. Волочаев, ФММ 124, 182 (2023).
  6. S.V. Stolyar, O.A. Li, A.M. Vorotynov, D.A. Velikanov, N.G. Maksimov, R. S. Iskhakov, V.P. Ladygina, and A.O. Shokhrina, Bull. Russ. Acad. Sci.: Phys. 88, 536 (2024).
  7. S.V. Stolyar, E.D. Nikolaeva, O.A. Li, D.A. Velikanov, A.M. Vorotynov, V. F. Pyankov, V.P. Ladygina, A.L. Sukhachev, D.A. Balaev, and R. S. Iskhakov, Inorganic Materials: Applied Research 15, 927 (2024).
  8. J.-H. Lee, Y. Kim, and S.-K. Kim, Sci. Rep. 12, 5232 (2022).
  9. A.A. Krasikov, Y.V. Knyazev, D.A. Balaev, D.A. Velikanov, S.V. Stolyar, Y.L. Mikhlin, R.N. Yaroslavtsev, and R. S. Iskhakov, Physica B: Condensed Matter 660, 414901 (2023).
  10. K. Nadeem, M. Kamran, A. Javed, F. Zeb, S. S. Hussain, M. Mumtaz, H. Krenn, D.V. Szabo, U. Brossmann, and X. Mu, Solid State Sciences 83, 43 (2018).
  11. A.M. Pereira, C. Pereira, A. S. Silva, D. S. Schmool, C. Freire, J.-M. Gren`eche, J.P. Ara´ujo, J. Appl. Phys. 109, 114319 (2011).
  12. A. Aharoni, J. Appl. Phys. 61, 3302 (1987).
  13. F. Bodker, S. Morup, and S. Linderoth, Phys. Rev. Lett. 72, 282 (1994).
  14. Yu.V. Knyazev, D.A. Balaev, V. L. Kirillov, O.A. Bayukov, and O.N. Mart’yanov, JETP Lett. 108, 527 (2018).
  15. F.G. Silva, J. Depeyrot, Yu.L. Raikher, V. I. Stepanov, I. S. Poperechny, R. Aquino, G. Ballon, J. Geshev, E. Dubois, and R. Perzynski, Sci. Rep. 11, 5474 (2021).
  16. D.A. Balaev, I. S. Poperechny, A.A. Krasikov, S.V. Semenov, S. I. Popkov, Y.V. Knyazev, V. L. Kirillov, S. S. Yakushkin, O.N. Martyanov, and Yu.L. Raikher, J. Phys. D: Appl. Phys. 54, 275003 (2021).
  17. S. Morup, D.E. Madsen, C. Fradsen, C.R.H. Bahl, and M. F. Hansen, J. Phys.: Condens. Matter 19, 213202 (2007).
  18. K. Nadeem, H. Krenn, T. Traussnig, R. W¨urschum, D.V. Szab´o, and I. Letofsky-Papst, J. Magn. Magn. Mater. 323, 1998 (2011).
  19. A.M. Pereira, C. Pereira, A. S. Silva, D. S. Schmool, C. Freire, J.-M. Gren`eche, J.P. Ara´ujo, J. Appl. Phys. 109, 114319 (2011).
  20. M. Tadic, D. Nikolic, M. Panjan, and G. R. Blake, J. Alloys Compd. 647, 1061 (2015).
  21. V. Russier, J. Magn. Magn. Mater. 409, 50 (2016).
  22. L. L. Afremov, S.V. Anisimov, and I.G. Iliushin, Chin. J. Phys. 70, 324 (2021).
  23. D.A. Balaev, A.A. Krasikov, Y.V. Knyazev, R.N. Yaroslavtsev, D.A. Velikanov, Y. L. Mikhlin, M.N. Volochaev, O.A. Bayukov, V.P. Ladygina, S.V. Stolyar, and R. S. Iskhakov, Nano-Struct. Nano-Objects 37, 101089 (2024).
  24. Yu.V. Knyazev, D.A. Balaev, S.A. Skorobogatov, D.A. Velikanov, O.A. Bayukov, S.V. Stolyar, R.N. Yaroslavtsev, and R. S. Iskhakov, Phys. Rev. B 107, 115413 (2023).
  25. D.A. Balaev, S.V. Semenov, A.A. Dubrovskiy, S. S. Yakushkin, V.L. Kirillov, O.N. Martyanov, J. Magn. Magn. Mater. 440, 199 (2017).
  26. O. Petracic, Superlattices and Microstructures 47, 569 (2010).
  27. J.M. Vargas, W.C. Nunes, L.M. Socolovsky, M. Knobel, and D. Zanchet, Phys. Rev. B 72, 184428 (2005).
  28. M. Knobel, W.C. Nunes, H. Winnischofer, T.C.R. Rocha, L.M. Socolovsky, C. L. Mayorga, and D. Zanchet, J. Non-Cryst. Solids 353, 743 (2007).
  29. А.А. Красиков, Ю. В. Князев, Д.А. Балаев, С. В. Столяр, В.П. Ладыгина, А.Д. Балаев, Р.С. Исхаков, ЖЭТФ 164, 1026 (2023).
  30. F. Fabris, K.-H. Tu, C.A. Ross, and W.C. Nunes, J. Appl. Phys. 126, 173905 (2019).
  31. RJ. Tackett, A.W. Bhuiya, and C. E. Botez, Nanotechnology 20, 445705 (2009).
  32. S. Mitra, K. Mandal, and P. Anil Kumar, J. Magn. Magn. Mater. 306, 254 (2006).
  33. K. Lee, J. Jang, H. Nakano, S. Nakagawa, S.H. Paek, S. Bae, Nanotechnology 28, 075710 (2017).
  34. Yu.V. Knyazev, D.A. Balaev, S.V. Stolyar, A.O. Shokhrina, D.A. Velikanov, A. I. Pankrats, A.M. Vorotynov, A.A. Krasikov, S.A. Skorobogatov, M.N. Volochaev, O.A. Bayukov, and R. S. Iskhakov, arXiv:2408.16203.
  35. А.Д. Балаев, Ю.В. Бояршинов, М.М. Карпенко, Б.П. Хрусталев, ПТЭ 3, 167 (1985).
  36. A. Millan, A. Urtizberea, N. J.O. Silva, F. Palacio, V. S. Amaral, E. Snoeck, and V. Serin, J. Magn. Magn. Mater. 312, L5 (2007).
  37. А.А. Красиков, Д.А. Балаев, ЖЭТФ 163, 115 (2023).
  38. A.P. Safronov, I.V. Beketov, S.V. Komogortsev, G.V. Kurlyandskaya, A. I. Medvedev, D.V. Leiman, A. Larra˜naga, S.M. Bhagat, AIP Adv. 3, 052135 (2013).
  39. D. Z´akutn´a, D. Niˇzˇnansk´y, L.C. Barnsley, E. Babcock, Z. Salhi, A. Feoktystov, D. Honecker, and S. Disch, Phys. Rev. X 10, 031019 (2020).
  40. L. Wang, J. Li, M. Lu, H. Dong, J. Hua, S. Xu, and H. Li, J. Supercond. Nov. Magn. 28, 191 (2015).
  41. Yu.V. Knyazev, D.A. Balaev, S.A. Skorobogatov, D.A. Velikanov, O.A. Bayukov, S.V. Stolyar, V.P. Ladygina, A.A. Krasikov, and R. S. Iskhakov, Phys. Met. Metallogr. 125(4), 377 (2024).
  42. M. P. Proenca, C.T. Sousa, A.M. Pereira, P.B. Tavares, J. Ventura, M. Vazquez, and J.P. Araujo, Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 9561 (2011).
  43. A.A. Krasikov, D.A. Balaev, A.D. Balaev, S.V. Stolyar, R.N. Yaroslavtsev, and R. S. Iskhakov, J. Magn. Magn. Mater. 592, 171781 (2024).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024