Магнiтний гiстерезис i температура кюрi нiкель-хромових феритiв, отриманих методом золь-гель за участi автогорiння
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe62.11.0992Ключові слова:
ферит, наночастинка, коерцитивна сила, питома намагнiченiсть насичення, температура КюрiАнотація
Нанорозмiрнi нiкель-хромовi порошки феритiв iз загальною формулою NiCrxFe2−xO4 синтезовано методом золь-гель за участi автогорiння (ЗГА). Всi склади феритiв мають кубiчну структуру шпiнелi. Середнiй розмiр порошкiв знаходився в межах 23–43 нм. Пiсля пресування порошкiв та їх спiкання за температури 1573 К середнiй розмiр кристалiтiв становить 65–83 нм. Форма петель магнiтного гiстерезису пiдтверджує, що дослiджуванi зразки є магнiто-м’якими матерiалами завдяки низькiй коерцитивнiй силi Hc. Залишкова iндукцiя Br магнiтного поля з ростом концентрацiї йонiв Cr3+ зменшується за рахунок послаблення взаємодiї мiж пiдґратками шпiнелi в той час, як Hc зростає. Зi збiльшенням у феритових зразках йонiв Cr3+ зменшується значення питомої намагнiченостi насичення qs вiд 33,9 А·м2 · кг−1 до 7,7 А·м2 · кг−1, що свiдчить про те, що менш магнiтнi йони хрому замiщають йони Fe3+ в окта-пiдґратцi феритiв. Магнiтнi моменти, розрахованi з використанням двопiдґраткової моделi Нееля за розподiлом катiонiв, є дещо нижчi за значення, отриманi експериментальним шляхом. Це зумовлено проявом ефекту скошених спiнiв та впливом товщини поверхневого шару t з порушеннями магнiтної структури, який знаходиться в межах 0,22–2,01 нм. Зi зниженням температури вимiрювань до 77 К магнiтнi параметри феритових осердь зростають, що зумовлено їх суперпарамагнiтними властивостями. Температура Кюрi Tc спадає вiд 831 К до 685 К з ростом ступеня замiщення х.
Посилання
Ye.O. Chemes, Yu.S. Yampolskyi. Electrotechnical Devices of Radio-Electronic Facilities (Bakhva, 2014) (in Ukrainian).
V.O. Leontiev, S.V. Bevz, V.A. Vidmish. Electrotechnical Materials (VNTU, 2013) (in Ukrainian).
B.K. Ostafijchuk, V.S. Bushkova, V.V. Moklyak, R.V. Ilnitsky. Synthesis and magnetic microstructure of nanoparticles of zinc-substituted magnesium ferrites. Ukr. Fiz. Zh. 60, 1236 (2015) (in Ukrainian).
C.H. Cunningham, T. Arai, P.C. Yang, M.V. Connell, J.M. Pauly, S.M. Connolly. Positive contrast magnetic resonance imaging of cells labeled with magnetic nanoparticles. Magn. Reson. Med. 53, 999 (2005).
https://doi.org/10.1002/mrm.20477
N.E. Kazantseva, Y.I. Bespyatykh, I. Sapurina, J. Stejskal, J. Vilcakova, P. S’aha. Magnetic materials based on manganese-zinc ferrite with surface-organized polyaniline coating. J. Magn. Magn. Mater. 301, 155 (2006).
https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2005.06.015
M. Patange, S.E. Shirsath, S.S. Jadhav, K.S. Lohar, D.R. Mane, K.M. Jadhav. Rietveld refinement and switching properties of Cr3+ substituted NiFe2O4 ferrites. Mater. Lett. 64, 722 (2010).
https://doi.org/10.1016/j.matlet.2009.12.049
S. Mitra, M. Bidyananda, A. Kumar Samanta. Cation distribution in Cr-spinels from the Sittampundi layered complex and their intra-crystalline thermodynamics. Current Sci. 90, 435 (2006).
I.S. Ahmed Farag, M.A. Ahmed, S.M. Hammad, A.M. Moustafa. Study of cation distribution in Cu0.7(Zn0.3− Mg) Fe1.7Al0.3O4 by X-ray diffraction using Rietveld method. Egypt. J. Sol. 24, 215 (2001).
A.K. Ghatage, S.A. Patil, S.K. Paranjpe. Neutron diffraction study of chromium substituted nickel ferrite. Solid State Commun. 98, 885 (1996).
https://doi.org/10.1016/0038-1098(96)00036-1
A. Rais, A.M. Gismelseed, I.A. Al-Omari. Cation distribution and magnetic properties of nickel–chromium ferrites NiCr Fe2− O4 (0 ≤ ≤ 1.4). Phys. Status Solidi B 242, 1497 (2005).
https://doi.org/10.1002/pssb.200440022
A.M. Gismelseed, A.A. Yousif. M¨ossbauer study of chromium-substituted nickel ferrites. Physica B 370, 215 (2005).
https://doi.org/10.1016/j.physb.2005.09.014
E.H. El-Ghazzawy, S.N. Alamri. NiCr Fe2− O4 ferrite nanoparticles and their composites with polypyrrole: Synthesis, characterization and magnetic properties. Bull. Mater. Sci. 38, 915 (2015).
https://doi.org/10.1007/s12034-015-0938-4
A.C.F.M. Costa, D.A. Vieira, P. Sarubo-Junior, D.R. Cornejo, R.H.G.A. Kiminami. Avalia¸c˜ao de diferentes rotas de s’ıntese para prepara¸c˜ao de nanop’os de ferritas de n’ıquel dopadas com cromo. Rev. Electron. Mater. Process. 3, 40 (2008).
S.M. Patange, S.E. Shirsath, S.S. Jadhav, K.M. Jadhav. Cation distribution study of nanocrystalline NiFe2− Cr O4 ferrite by XRD, magnetization and M¨ossbauer spectroscopy. Phys. Status Solidi A 209, 347 (2012).
https://doi.org/10.1002/pssa.201127232
S.H. Lee, S.J. Yoon, G.J. Lee, H.S. Kim, Ch.H. Yo, K. Ahn, D.H. Lee, K.H. Kim. Electrical and magnetic properties of NiCr Fe2− O4 spinel (0 ≤ ≤ 0.6). Mater. Chem. Phys. 61, 147 (1999).
https://doi.org/10.1016/S0254-0584(99)00136-4
A. Baykal, A.Z. Elmal, M. Sertkol, H. Sozeri. Structural and magnetic properties of NiCr Fe2− O4 nanoparticles synthesized via microwave method. J. Supercond. Nov. Magn. 28, 3405 (2015).
https://doi.org/10.1007/s10948-015-3191-6
V.S. Bushkova, I.P. Yaremiy, R.P. Lisovskiy, B.V. Karpyk. Structure and sorption characteristics of NiCr Fe2− O4 ferrite powders. J. Nano-Electron. Phys. 9, 02011 (2017).
S. Krupiˇcka. Physik der Ferrite und der Verwandten Magnetischen Oxide (Vieweg und Teubner, 1973).
K. Maaz, W. Khalid, A. Mumtaz, S.K. Hasanain, J. Liu, J.L. Duan. Magnetic characterization of Co1− Ni Fe2O4 (0 ≤ ≤ 1) nanoparticles prepared by co-precipitation route. Physica E 41, 593 (2009).
https://doi.org/10.1016/j.physe.2008.10.009
S.T. Alone, S.E. Shirsath, R.H. Kadam, K.M. Jadhav. Chemical synthesis, structural and magnetic properties of nano-structured Co–Zn–Fe–Cr ferrite. J. Alloy. Compd. 509, 5055 (2011).
https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2011.02.006
A.A. Eliseev, A.V. Lukashin. Physical Properties of Substances in Nanocrystalline State (Moscow State Univ., 2007) (in Russian).
M.A. Gabal, Y.M. Al Angari. Effect of chromium ion substitution on the electromagnetic properties of nickel ferrite. Mater. Chem. Phys. 118, 153 (2009).
https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2009.07.025
M.A. Gabal, S. Kosa, T.S. El Muttairi. Magnetic dilution effect of nano-crystalline NiFe2O4 synthesized via sucroseassisted combustion route. Ceram. Intern. 40, 675 (2014).
https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2013.06.054
D.B. Pawar, S.M. Rathod. Synthesis of nano sized chromium (Cr3+) substituted nickel ferrite and their magnetic properties by sol-gel pethnique. Bionano Front. 8, 123 (2015).
M.A. Hakim, S.K. Nath, S.S. Sikder, K.H. Maria. Cation distribution and electromagnetic properties of spinel type Ni–Cd ferrites. J. Phys. Chem. Solids 74, 1316 (2013).
https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2013.04.011
S.M. Patange, S.E. Shirsath, B.G. Toksha, S.S. Jadhav, K.M. Jadhav. Electrical and magnetic properties of Cr3+ substituted nanocrystalline nickel ferrite. J. Appl. Phys. 106, 023914 (2009).
https://doi.org/10.1063/1.3176504
Y. Yafet, C. Kittel. Antiferromagnetic arrangements in ferrites. Phys. Rev. 87, 290 (1952).
https://doi.org/10.1103/PhysRev.87.290
M.K. Rangolia, M.C. Chhandbar, A.R. Tanna, K.B. Modi, G.J. Baldha, H.H. Joshi. Magnetic behaviour of nanosized and coarse powders of Cd–Ni ferrites synthesized by wet-chemical route. Indian J. Pure Appl. Phys. 46, 60 (2008).
P.P. Gorbyk, I.V. Dubrovin, M.V. Abramov. Synthesis, structure, and magnetic properties of single-domain nanoparticles of solid solutions (Fe1− Mn) Fe2O4. Poverkhnost 7, 186 (2015) (in Ukrainian).
F. Nesa, A.K.M. Zakaria, M.A. Saeed Khan, S.M. Yunus, A.K. Das, S.G. Eriksson, M.N.I. Khan, D.K. Saha, M.A. Hakim. Structural and magnetic properties of Cr3+ doped Mg ferrites. World J. Condens. Matter Phys. 2, 27 (2012).
https://doi.org/10.4236/wjcmp.2012.21005
V.S. Bushkova. Effect of temperature on the structural and magnetic properties of Ni Co1−− Fe2O4 Nanoparticles. J. Nano-Electron. Phys. 8, 01002 (2016).
Yu. Sitidze, H. Sato. Ferrites (Mir, 1960) (in Russian).
A. Rais, A. Addou, M. Ameri, N. Bouhadouza, A. Merine. On the magnetic compensation of magnesium doped Ni-Cr ferrites. Appl. Phys. A 111, 665 (2013).
https://doi.org/10.1007/s00339-012-7304-9
G. Nabiyouni, M.J. Fesharaki, M. Mozafari, J. Amighian. Characterization and magnetic properties of nickel ferrite nanoparticles prepared by ball milling technique. Chin. Phys. Lett. 27, 126401 (2010).
https://doi.org/10.1088/0256-307X/27/12/126401
A.K. Nikumbh, A.V. Nagawade, G.S. Gugale, M.G. Chaskar, P.P. Bakare. The formation, structural, electrical, magnetic and Mossbauer properties of ferrispinels, Cd1− Ni Fe2O4. J. Mater. Sci. 37, 637 (2002).
https://doi.org/10.1023/A:1013790129045
S.P. Jadhav, B.G. Toksha, K.M. Jadhav, N.D. Shinde. Effect of cadmium substitution on structural and magnetic properties of nano sized nickel ferrite. Chin. J. Chem. Phys. 23, 459 (2010).
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
