Вышедшие номера
Home » Физика твердого тела » Год 2014, выпуск 2 » Статья стр. 287
<<<>>>
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 им. М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург, Россия
Email: yermakov@imp.uran.ru
Поступила в редакцию: 19 июня 2013 г.
Выставление онлайн: 20 января 2014 г.
PDF версия
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.
  1. I.H. Herrmann, R.N. Grass, W.J. Stark. Nanomedicine 4, 787 (2009)
  2. 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)
  3. 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)
  4. 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)
  5. 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)
  6. В.Р. Галахов, С.Н. Шамин, Е.М. Миронова, М.А. Уймин, А.Е. Ермаков, Д.В. Бухвалов. Письма в ЖЭТФ 96, 794 (2012)
  7. B. David, N. Pizurova, O. Schneeweiss, P. Bezdiv cka, I. Morjan, R. Alexandrescu. J. Alloys Comp. 378, 112 (2004)
  8. H. Zhang. J. Phys. Chem. Solids 60, 1845 (1999)
  9. M. Bystrzejewski, A. Huczko, H. Lange, S. Cudzilo, W. Kicinski. Diamond Related Mater. 16, 225 (2007)
  10. Z.H. Wanga, Z.D. Zhang, C.J. Choi, B.K. Kim. J. Alloys Comp. 361, 289 (2003)
  11. 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)
  12. Ping-Zhan Si, Zhi-Dong Zhang, Dian-Yu Geng, Cai-Yin You, Xin-Guo Zhao, Wei-Shan Zhang. Carbon 41, 247 (2003)
  13. H. Tokoro, S. Fujii. J. Appl. Phys. 99, 08Q512 (2006)
  14. S.A. Majetich, J.O. Artman, M.E. VcHenry, N.T. Nuhfer, S.W. Staley. Phys. Rev. B 48, 16 845 (1993)
  15. J. Henry, J. Scott, S.A. Majetiich. Phys. Rev. B 52, 12 564 (1995)
  16. R. Sharma, E. Moore, P. Rez, M.M.J. Treacy. Nano Lett. 9, 689 (2009)
  17. Z. He, Jean-Luc Maurice, A. Gohier, C.S. Lee, D. Pribat, C.S. Cojocaru. Chem. Mater. 23, 5379 (2011)
  18. H. Zhu, K. Suenaga, A. Hashimoto, K. Urita, K. Hata, S. Iijima. Small. 1, 1180 (2005)
  19. 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)
  20. 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)
  21. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 80th ed. / Ed. D.R. Lide. CRC Press, Boca Raton, London--N.Y.--Washington, DC (1999). 2500 p
  22. V.S. Rusakov. Mossbauer spectroscopy of locally heterogeneous systems. Alma-Ata (2000). 257 с
  23. S. Sugano, H. Koizumi. Microcluster Physics. 2nd ed. Springer-Verlag, Berlin--Heidelberg--N.Y. (1998). 250 p
  24. P.C. Берри, Б.M. Смирнов. УФН 179, 147 (2009)
  25. F. Liu, S.N. Khanna, P. Jana. PRB 42, 976 (1990)
  26. A.G. Mukoseev, V.A. Shabashov, V.V. Sagaradze, I.V. Sagaradze. Mater. Sci. Eng. A 316, 174 (2001)
  27. Г. Вертхейм. Эффект Мессбауэра. Мир, М. (1966). 160 с
  28. Р.А. Аренц, Ю.В. Максимов, И.П. Суздалев, В.К. Имшенник, Ю.Ф. Крупянский. ФММ 36, 277 (1973)
  29. H. Bernas, I.A. Campbell. J. Phys. Chem. Solids 28, 17 (1967)
  30. Z. Mathalone, M. Ron, J. Pipman. J. Appl. Phys. 42, 687 (1971)
  31. Binary Alloy Phase Diagrams / Ed. T.B. Massalski. Vol. 1, 2nd ed. Publisher William W. Scott, jr. ISM International (2001). 970 p
  32. J. Jiao, S. Seraphin. J. Appl. Phys. 83, 2442 (1998)
  33. J. Borysiuk, A. Grabias, J. Szczytko, M. Bystrzejewski, A. Twardowski, H. Lange. Carbon 46, 1693 (2008)
  34. T. Enz, M. Winterer, B. Stahl, S. Bhattacharya, G. Miehe, K. Foster, C. Fase, H. Hahn. J. Appl. Phys. 99, 044 306 (2006)
  35. X.X. Bi, B. Ganguly, G.P. Huffman, F.E. Huggins, M. Endo, P.C. Eklund. J. Mater. Res. 8, 1666 (1993)
  36. E. Bauer-Grosse, G. Le Caer, L. Fournes. Hyperfine Interactions 27, 297 (1986)
  37. G. Le Caer, P. Matteazzi. Hyperfine Interactions 66, 309 (1991)
  38. E.P. Yelsukov, G.A. Dorofeev, A.V. Zagainov, N.F. Vildanov, A.N. Maratkanov. Mater. Sci. Engi. A 369, 16 (2004)
  39. H. Tokoro, S. Fujii, S. Muto, S. Nasu. J. Appl. Phys. 99, 08Q512 (2006)
  40. W. Kim, C.Y. Suh, S.W. Cho, K.M. Roh, H. Kwon, K. Song, I.J. Shon. Talanta 94, 348 (2012)
  41. F. Banhart, N. Grobert, M. Terrones, J.C. Charlier, P.M. Ajayan. Int. J. Modern Phys. B 15, 4037 (2001)
  42. 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)
  43. A.R. Harutyunyan, N. Awasthi, A. Jiang, W. Setyawan, E. Mora, T. Tokune, K. Bolton, S. Curtarolo. PRL 100, 195 502 (2008)
  44. M. Diarra, A. Zappelli, H. Amara, F. Ducastelle, C. Bichara. PRL 109, 185 501 (2012)
  45. M. Diarra, H. Amara, F. Ducastelle, C. Bichara. Phys. Status Solidi B 249, 2629 (2012)
  46. 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)
  47. A.Ye. Yermakov, V.L. Gapontsev, V.V. Kondratyev, Yu.N. Gornostyrev, M.A. Uimin, A.Yu. Korobeinikov. Mater. Sci. Forum. 343, 577 (2000)
  48. Yu.N. Gornostyrev, I.K. Razumov, A.Ye. Yermakov. J. Mater. Sci. 39, 5003 (2004)
  49. I.K. Razumov, Yu.N. Gornostyrev, A.Ye. Yermakov. Rev, Adv. Mater. Sci. 18, 759 (2008)
  50. 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.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme