Издателям
Вышедшие номера
Синтез, структура и магнитные свойства наночастиц железа и никеля, капсулированных в углерод
Цурин В.А.1, Ермаков А.Е.1, Уймин М.А.1, Мысик А.А.1, Щеголева Н.Н.1, Гавико В.С.1, Майков В.В.1
1Институт физики металлов Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург, Россия
Email: yermakov@imp.uran.ru
Поступила в редакцию: 19 июня 2013 г.
Выставление онлайн: 21 января 2014 г.

Методом газофазного синтеза в смеси аргона и бутана получены нанокомпозиты на основе частиц железа и никеля, капсулированных в углерод (Fe@C и Ni@C), со средним размером ядра в диапазоне от 5 до 20 nm и толщиной углеродной оболочки около 2 nm. Методом рентгеноструктурного анализа, просвечивающей электронной микроскопии и мессбауэровской спектроскопии установлено, что нанокомпозиты железа, полученные в бутане, содержат кроме углеродной оболочки следующие фазы: карбид железа (цементит), alpha-Fe и gamma-Fe. Фазовый состав нанокомпозита Fe@C коррелирует с величиной намагниченности, составляющей около 100 emu/g при комнатной температуре. Замена бутана на метан в качестве источника углерода приводит к другому состоянию наночастиц --- углеродное покрытие не образуется, и при последующем контакте с воздухом на поверхности частиц формируется оксидная оболочка Fe3O4. Нанокомпозиты на основе никеля, полученные в бутане, содержат кроме чистого никеля в металлическом ядре также метастабильный пересыщенный твердый раствор Ni(C) и углеродное покрытие. Твердый раствор Ni(C) может распадаться как в процессе синтеза, так и при последующем отжиге, причем полнота и степень распада зависит от режима синтеза и размера наночастиц никеля: чем меньше размер, тем больше степень расслоения на чистый никель и углерод. Намагниченность нанокомпозитов Ni@C определяется несколькими вкладами --- существованием магнитного твердого раствора Ni(С) и вкладом немагнитного углеродного покрытия, и некоторый вклад в намагниченность может быть вызван суперпарамагнитным поведением наночастиц. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант N 10-02-00323а) и Программ президиума УрО РАН: N 12-П-234-2003 и N 12-П-2-1050.
  • I.H. Herrmann, R.N. Grass, W.J. Stark. Nanomedicine 4, 787 (2009)
  • Y. Xu, M. Mahmood, Z. Li, E. Dervishi, S. Trigwell, V.P. Zharov, N. Ali, V. Saini, A.R. Biris, D. Lupu, D. Boldor, A.S. Biris. Nanotechnology 19, 435 102 (2008)
  • Е.С. Локтева, С.А. Качевский, А.О. Туракулова, Е.В. Голубина, В.В. Лунин, А.Е. Ермаков, М.А. Уймин, А.А. Мысик. ЖФХ 83, 1463 (2009)
  • V.R. Galakhov, A. Buling, M. Neumann, N.A. Ovechkina, A.S. Shkvarin, A.S. Semenova, M.A. Uimin, A.Ye. Yermakov, E.Z. Kurmaev, O.Y. Vilkov, D.W. Boukhvalov. J. Phys. Chem. C 115, 24 615 (2011)
  • A.Ye. Yermakov, D.W. Boukhvalov, M.A. Uimin, E.S. Lokteva, A.V. Erokhin, N.N. Shchegoleva. Chem. Phys. Chem. Chem. Phys. Chem. 14, 381 (2013)
  • В.Р. Галахов, С.Н. Шамин, Е.М. Миронова, М.А. Уймин, А.Е. Ермаков, Д.В. Бухвалов. Письма в ЖЭТФ 96, 794 (2012)
  • B. David, N. Pizurova, O. Schneeweiss, P. Bezdiv cka, I. Morjan, R. Alexandrescu. J. Alloys Comp. 378, 112 (2004)
  • H. Zhang. J. Phys. Chem. Solids 60, 1845 (1999)
  • M. Bystrzejewski, A. Huczko, H. Lange, S. Cudzilo, W. Kicinski. Diamond Related Mater. 16, 225 (2007)
  • Z.H. Wanga, Z.D. Zhang, C.J. Choi, B.K. Kim. J. Alloys Comp. 361, 289 (2003)
  • X.L. Dong, Z.D. Zhang, Q.F. Xiao, X.G. Zhao, Y.C. Chuang, S.R. Jin, W.M. Sun, Z.J. Li, Z.X. Zheng, H. Yang. J. Mater. Sci. 33, 1915 (1998)
  • Ping-Zhan Si, Zhi-Dong Zhang, Dian-Yu Geng, Cai-Yin You, Xin-Guo Zhao, Wei-Shan Zhang. Carbon 41, 247 (2003)
  • H. Tokoro, S. Fujii. J. Appl. Phys. 99, 08Q512 (2006)
  • S.A. Majetich, J.O. Artman, M.E. VcHenry, N.T. Nuhfer, S.W. Staley. Phys. Rev. B 48, 16 845 (1993)
  • J. Henry, J. Scott, S.A. Majetiich. Phys. Rev. B 52, 12 564 (1995)
  • R. Sharma, E. Moore, P. Rez, M.M.J. Treacy. Nano Lett. 9, 689 (2009)
  • Z. He, Jean-Luc Maurice, A. Gohier, C.S. Lee, D. Pribat, C.S. Cojocaru. Chem. Mater. 23, 5379 (2011)
  • H. Zhu, K. Suenaga, A. Hashimoto, K. Urita, K. Hata, S. Iijima. Small. 1, 1180 (2005)
  • А.Е. Ермаков, М.А. Уймин, Е.С. Локтева, А.А. Мысик, С.А. Качевский, А.О. Туракулова, В.С. Гавико, В.В. Лунин. ЖФХ 83, 1 (2009)
  • V.R. Galakhov, A.S. Shkvarin, A.S. Semenova, M.A. Uimin, A.A. Mysik, N.N. Shchegoleva, A.Ye. Yermakov, E.Z. Kurmaev. J. Phys. Chem. C 114, 22 413 (2010)
  • CRC Handbook of Chemistry and Physics. 80th ed. / Ed. D.R. Lide. CRC Press, Boca Raton, London--N.Y.--Washington, DC (1999). 2500 p
  • V.S. Rusakov. Mossbauer spectroscopy of locally heterogeneous systems. Alma-Ata (2000). 257 с
  • S. Sugano, H. Koizumi. Microcluster Physics. 2nd ed. Springer-Verlag, Berlin--Heidelberg--N.Y. (1998). 250 p
  • P.C. Берри, Б.M. Смирнов. УФН 179, 147 (2009)
  • F. Liu, S.N. Khanna, P. Jana. PRB 42, 976 (1990)
  • A.G. Mukoseev, V.A. Shabashov, V.V. Sagaradze, I.V. Sagaradze. Mater. Sci. Eng. A 316, 174 (2001)
  • Г. Вертхейм. Эффект Мессбауэра. Мир, М. (1966). 160 с
  • Р.А. Аренц, Ю.В. Максимов, И.П. Суздалев, В.К. Имшенник, Ю.Ф. Крупянский. ФММ 36, 277 (1973)
  • H. Bernas, I.A. Campbell. J. Phys. Chem. Solids 28, 17 (1967)
  • Z. Mathalone, M. Ron, J. Pipman. J. Appl. Phys. 42, 687 (1971)
  • Binary Alloy Phase Diagrams / Ed. T.B. Massalski. Vol. 1, 2nd ed. Publisher William W. Scott, jr. ISM International (2001). 970 p
  • J. Jiao, S. Seraphin. J. Appl. Phys. 83, 2442 (1998)
  • J. Borysiuk, A. Grabias, J. Szczytko, M. Bystrzejewski, A. Twardowski, H. Lange. Carbon 46, 1693 (2008)
  • T. Enz, M. Winterer, B. Stahl, S. Bhattacharya, G. Miehe, K. Foster, C. Fase, H. Hahn. J. Appl. Phys. 99, 044 306 (2006)
  • X.X. Bi, B. Ganguly, G.P. Huffman, F.E. Huggins, M. Endo, P.C. Eklund. J. Mater. Res. 8, 1666 (1993)
  • E. Bauer-Grosse, G. Le Caer, L. Fournes. Hyperfine Interactions 27, 297 (1986)
  • G. Le Caer, P. Matteazzi. Hyperfine Interactions 66, 309 (1991)
  • E.P. Yelsukov, G.A. Dorofeev, A.V. Zagainov, N.F. Vildanov, A.N. Maratkanov. Mater. Sci. Engi. A 369, 16 (2004)
  • H. Tokoro, S. Fujii, S. Muto, S. Nasu. J. Appl. Phys. 99, 08Q512 (2006)
  • W. Kim, C.Y. Suh, S.W. Cho, K.M. Roh, H. Kwon, K. Song, I.J. Shon. Talanta 94, 348 (2012)
  • F. Banhart, N. Grobert, M. Terrones, J.C. Charlier, P.M. Ajayan. Int. J. Modern Phys. B 15, 4037 (2001)
  • C.T. Wirth, B.C. Bayer, A.D. Gamalski, S. Esconjauregui, R.S. Weatherup, C. Ducati, C. Baehtz, J. Robertson, S. Hofmann. Chem. Mater. 24, 4633 (2012)
  • A.R. Harutyunyan, N. Awasthi, A. Jiang, W. Setyawan, E. Mora, T. Tokune, K. Bolton, S. Curtarolo. PRL 100, 195 502 (2008)
  • M. Diarra, A. Zappelli, H. Amara, F. Ducastelle, C. Bichara. PRL 109, 185 501 (2012)
  • M. Diarra, H. Amara, F. Ducastelle, C. Bichara. Phys. Status Solidi B 249, 2629 (2012)
  • N. Grobert, M. Terrones, O.J. Osborne, H. Terrones, W.K. Hsu, S. Trasobares, Y.Q. Zhu, J.P. Hare, H.W. Kroto, D. R.M. Walton, Appl. Phys. A 67, 595 (1998)
  • A.Ye. Yermakov, V.L. Gapontsev, V.V. Kondratyev, Yu.N. Gornostyrev, M.A. Uimin, A.Yu. Korobeinikov. Mater. Sci. Forum. 343, 577 (2000)
  • Yu.N. Gornostyrev, I.K. Razumov, A.Ye. Yermakov. J. Mater. Sci. 39, 5003 (2004)
  • I.K. Razumov, Yu.N. Gornostyrev, A.Ye. Yermakov. Rev, Adv. Mater. Sci. 18, 759 (2008)
  • I.K. Razumov, Yu.N. Gornostyrev, A.Ye. Yermakov. J. Alloys Comp. 434, 535 (2007).
  • Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

    Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.