Нанопроволоки из кобальта и никеля: зависимость структуры и магнитных свойств от условий получения и ионного облучения
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Госзадание, 125020601676-4
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Госзадание МГУ им М.В.Ломоносова
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Госзадание НИЦ "Курчатовский институт"
Загорский Д.Л.
1, Макарьин Р.А.2,3, Перов Н.С.
2, Шаломов К.В.
4, Долуденко И.М.
1, Овчинников В.В.
4, Гущина Н.В.
4, Панов Д.В.
1,5
1Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт", Москва, Россия
2Физический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия
3МИРЭА - Российский технологический университет, Москва, Россия
4Институт электрофизики Уральского отделения РАН, Екатеринбург, Россия
5Московский государственный педагогический университет, Москва, Россия

Email: dzagorskiy@gmail.com, perov@physics.msu.ru, icsartf@gmail.com, idoludenko@mail.ru, viae05@mail.ru, guscha@rambler.ru, dvpanov@edu.hse.ru
Поступила в редакцию: 6 марта 2025 г.
В окончательной редакции: 6 марта 2025 г.
Принята к печати: 5 мая 2025 г.
Выставление онлайн: 18 августа 2025 г.
Методом матричного синтеза получены массивы нанопроволок (НП) диаметром 100 nm из Ni и Co. Никелевые образцы были получены при различных температурах раствора электролита, а кобальтовые - при различных значениях его рН. Магнитные свойства исследованы методом вибрационной магнитометрии. Для Ni-НП обнаружено кратное увеличение намагниченности насыщения и коэрцитивной силы при росте температуры электроосаждения от 20 до 60 oC. Изменение рН кобальтового электролита от 3 до 5 приводит к изменению структуры НП, соответственно, от кубической к гексагональной, при заметном изменении магнитных параметров. Массивы НП были облучены ионами аргона с энергией 15 keV с флюенсами от 8.6·1011 до 6.3·1015 cm-2. При облучении Co-НП (с гексагональным типом решетки) наблюдается немонотонное изменение параметров гистерезиса - рост и последующий спад намагниченности насыщения и изменение коэрцитивной силы. В образцах на основе двух других типов НП влияние облучения неоднозначно. Облучение приводит к сильному изменению формы кончиков Co-НП. Ключевые слова: матричный синтез, металлические нанопроволоки, ионное облучение, радиационные повреждения, электронная микроскопия, рентгенофазовый анализ, намагниченность насыщения, коэрцитивная сила.
- А.А. Елисеев, А.В. Лукашин. Функциональные наноматериалы. Физматлит, М. (2010). 456 с
- В.М. Анищик, В.Е. Борисенко, С.А. Жданок, Н.К. Толочко, В.М. Федосюк. Наноматериалы и нанотехнологии. Изд-во БГУ, Минск (2008). 372 с
- В.Е. Борисенко, А.Л. Данилюк, Д.Б. Мигас. Спинтроника. Лаборатория знаний, М. (2017). 229 с
- H. Masuda, K. Fukuda. Sci. 268, 5216, 1466 (1995)
- C.R. Martin. Sci. 266, 5193, 1961 (1994)
- N. Lupu. Electrodeposited Nanowires and Their Applications. InTech, Croatia (2010). 236 p
- M. Vazquez. Magnetic Nano- and Microwires: Design, Synthesis, Properties and Applications. Elsevier-Woodhead Publishing, Amsterdam (2015). 847 p
- A.Д. Давыдов, В.М. Волгин. Электрохимия 52, 9, 905 (2016). [A.D. Davydov, V.M. Volgin. Russ. J. Electrochem. 52, 9, 806 (2016).]
- С.В. Вонсовский. Магнетизм. Наука, М. (1984). 200 с
- Л.В. Киренский. Магнетизм. Наука, М. (1967). 196 с
- D.J. Sellmyer, M. Zheng, R. Skomski. J. Phys.: Condens. Matter 13, 25, R433 (2001)
- H. Zeng, R. Skomski, L. Menon, Y. Liu, S. Bandyopadhyay, D.J. Sellmyer. Phys. Rev. B 65, 13, 134426 (2002)
- L. Piraux. Appl. Sci. 10, 5, 1832 (2020)
- T. Mehmood, A. Mukhtar, B. Shahzad Khan, K. Wu. Int. J. Electrochem. Sci. 1, 8, 6423 (2016)
- Yu.P. Ivanov, J. Leliaert, A. Crespo, M. Pancaldi, C. Tollan, J. Kosel, A. Chuvilin, P. Vavassori. ACS Appl. Mater. Interfaces 11, 4, 4678 (2019)
- J. Verbeeck, O.I. Lebedev, G. Van Tendeloo, L. Cagnon, C. Bougerol, G. Tourillon. J. Electrochem. Soc. 150, 10, E468 (2003)
- Y. Yang, Y. Chen, Y. Wu, X. Chen, M. Kong. J. Nanomater. 2010, 793854 (2010)
- J. Duan, J. Liu, T.W. Cornelius, H. Yao, D. Moa, Y. Chen, L. Zhang, Y. Sun, M. Hou, C. Trautmann, R. Neumann. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B 267, 16, 2567 (2009)
- F. Li, T. Wang, L. Ren, J. Sun. J. Phys.: Condens. Matter 16, 45, 8053 (2004)
- A. Lobo Guerrero, A. Encinas, E. Araujo, L. Piraux, J. de la Torre Medina. J. Phys. D: Appl. Phys. 56, 6, 065003 (2023)
- K. Nielsch, F. Muller, A.-P. Li, U. Gosele. Adv. Mater. 12, 8, 582 (2000)
- N. Adeela, K. Maaz, U. Khan, S. Karim, M. Ahmad, M. Iqbal, S. Riaz, X.F. Han, M. Maqbool. Ceram Int. 41, 9 Part B, 12081 (2015)
- D.C. Leitao, C.T. Sousa, J. Ventura, J.S. Amaral, F. Carpinteiro, K.R. Pirota, M. Vazquez, J.B. Sousa, J.P. Araujo. J. Non-Cryst. Solids 354, 47--51, 5241 (2008)
- Y.H. Chen, J.L. Duan, H.J. Yao, D. Mo, T.Q. Liu, T.S. Wang, M.D. Hou, Y.M. Sun, J. Liu. Physica B 441, 1 (2014)
- В.В. Овчинников. В кн.: Электрофизика на Урале: четверть века исследований / Под ред. В.Г. Шпака. УрО РАН, Екатеринбург (2011). Гл. 13
- Н.В. Гущина, К.В. Шаломов, В.В. Овчинников, Н.С. Банникова, М.А. Миляев. ФММ 121, 12, 1271 (2020). [N.V. Gushchina, K.V. Shalomov, V.V. Ovchinnikov, N.S. Bannikova, M.A. Milyaev. Phys. Metals. Metallogr. 121, 12, 1168 (2020).]
- Н.В. Гущина, В.В. Овчинников, Ф.Ф. Махинько, Н.В. Катаева, В.И. Воронин, В.И. Бобровский, В.В. Сагарадзе. ФММ 122, 3, 329 (2021). [N.V. Gushchina, F.F. Makhin'ko, V.V. Ovchinnikov, N.V. Kataeva, V.I. Voronin, V.I. Bobrovskii, V.V. Sagaradze. Phys. Metals. Metallogr. 122, 3, 307 (2021).]
- Г.Г. Бондаренко. Радиационная физика, структура и прочность твердых тел. Лаборатория знаний, М. (2016). 463 с
- Р.А. Андриевский. УФН 184, 10, 1017 (2014). [R.A. Andrievski. Phys. --- Uspekhi 57, 10, 945 (2014).]
- S.K. Park, Y.K. Hong, Y.B. Lee, S.W. Bae, J. Joo. Curr. Appl. Phys. 9, 4, 847 (2009)
- H. Shehla, A. Ali, S. Zongo, I. Javed, A. Ishaq, H. Khizar, S. Naseem, M. Maaza. Chin. Phys. Lett. 32, 9, 096101 (015)
- S. Honey, S. Naseem, A. Ishaq, M. Maaza, M.T. Bhatti, D. Wan. Chin. Phys. B 25, 4, 045105-1 (2016)
- B. Bushra, H. Shehla, M. Madhuku, A. Ishaq, R. Khan, M. Arshad, A. Khalid, N. Shahzad, M. Maaza. Curr. Appl. Phys. 15, 5, 642 (2015)
- S.A. Bedin, F.F. Makhin'ko, V.V. Ovchinnikov, N.N. Gerasimenko, D.L. Zagorskiy. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 18, 1, 012096 (2017)
- С.А. Бедин, В.В. Овчинников, Г.Е. Ремнев, Ф.Ф. Махинько, С.К. Павлов, Н.В. Гущина, Д.Л. Загорский. ФММ 119, 1, 45 (2018). [S.A. Bedin, V.V. Ovchinnikov, G.E. Remnev, F.F. Makhin'ko, S.K. Pavlov, N.V. Gushchina, D.L. Zagorskiy. Phys. Metals. Metallogr. 119, 1, 44 (2018).]
- C. Chappert, H. Bernas, J. Ferre, V.V. Kottler, J.-P. Jamet, Y. Chen, E. Cambril, T. Devolder, F. Rousseaux, V.V. Mathet, H. Launois. Sci. 280, 5371, 1919 (1998)
- L.V. Chang, A. Nasruallah, P. Ruchhoeft, S. Khizroev, D. Litvinov. Nanotechnol. 23, 27, 275705 (2012)
- T. Devolder, J. Ferre, C. Chappert, H. Bernas, J.-P. Jamet, V. Mathet. Phys. Rev. B 64, 6, 064415 (2001)
- M.V. Sapozhnikov, N.S. Gusev, S.A. Gusev, D.A. Tatarskiy, Yu.V. Petrov, A.G. Temiryazev, A.A. Fraerman. Phys. Rev. B 103, 5, 054429 (2021)
- L. Herrera Diez, M. Voto, A. Casiraghi, M. Belmeguenai, Y. Roussigne, G. Durin, A. Lamperti, R. Mantovan, V. Sluka, V. Jeudy, Y.T. Liu, A. Stashkevich, S.M. Ch'erif, J. Langer, B. Ocker, L. Lopez-Diaz, D. Ravelosona. Phys. Rev. B 99, 5, 054431 (2019)
- И.Л. Калентьева, О.В. Вихрова, Ю.А. Данилов, А.В. Здоровейщев, М.В. Дорохин, Ю.А. Дудин, А.В. Кудрин, М.П. Темирязева, А.Г. Темирязев, С.А. Никитов, А.В. Садовников. ФТТ 63, 3, 324 (2021). [I.L. Kalentyeva, O.V. Vikhrova, Yu.A. Danilov, A.V. Zdoroveyshchev, M.V. Dorokhin, Yu.A. Dudin, A.V. Kudrin, M.P. Temiryazeva, A.G. Temiryazev, S.A. Nikitov, A.V. Sadovnikov. Phys. Solid State 63, 3, 386 (2021).]
- I.Yu. Pashenkin, R.V. Gorev, M.A. Kuznetsov, D.A. Tatarskiy, S.A. Churin, P.A. Yunin, M.N. Drozdov, D.O. Krivulin, M.V. Sapozhnikov, E.S. Demidov, V.A. Skuratov, E.V. Kudyukov, G.V. Kurlyandskaya, A.A. Fraerman, N.I. Polushkin. J. Phys. Chem. C 128, 21, 8853 (2024)
- N.V. Gavrilov, G.A. Mesyats, S.P. Nikulin, G.V. Radkovskii, A. Eklind, A.J. Perry, J.R. Treglio. J. Vac. Sci. Technol. A 14, 3, 1050 (1996)
- К.В. Шаломов, В.В. Овчинников, С.О. Чолах. Диафрагма ионного пучка: патент РФ N RU189632U1. Бюлл. N 16 (2019). 6 с
- SRIM-2013 The Stopping and Range of Ions in Matter. Available online: http://www.srim.org/SRIM/SRIM2011.htm (accessed on 29.10.2021)
- В.В. Овчинников. УФН 178, 9, 991 (2008). [V.V. Ovchinnikov. Phys. --- Uspekhi 51, 9, 955 (2008).]
- V.V. Ovchinnikov. Surf. Coat. Technol. 35, 65 (2018)
- N.V. Gushchina, V.V. Ovchinnikov, F.F. Makhin'ko, S.A. Linnik. J. Phys.: Conf. Ser. 830, 1, 012089 (2017)
- В.В. Овчинников, Н.В. Гущина, С.М. Можаровский. Изв. вузов. Сер. Физика 65, 10, 46 (2022). [V.V. Ovchinnikov, N.V. Gushchina, S.M. Mozharovsky. Russ. Phys. J. 65, 10, 1657 (2023).]
- О.М. Жигалина, Д.Н. Хмеленин, И.М. Иванов, И.М. Долуденко, Д.Л. Загорский. Кристаллография 66, 6, 959 (2021). [O.M. Zhigalina, D.N. Khmelenin, I.M. Ivanov, I.M. Doludenko, D.L. Zagorskiy. Cristallogr. Reps 66, 6, 1109 (2021).]