Проявление поверхностных и размерных эффектов в магнитных свойствах наночастиц ε-Fe2O3. (Краткий обзор)
Балаев Д.А.1, Дубровский А.А.1, Князев Ю.В.1, Семенов С.В.1, Кириллов В.Л.2, Мартьянов О.Н.2
1Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук, Красноярск, Россия
2Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Новосибирск, Россия
Email: dabalaev@iph.krasn.ru
Поступила в редакцию: 17 апреля 2023 г.
В окончательной редакции: 17 апреля 2023 г.
Принята к печати: 11 мая 2023 г.
Выставление онлайн: 31 мая 2023 г.
Полиморфная модификация оксида железа, известная как ε-Fe2O3, существует только в виде наночастиц с характерными размерами до нескольких десятков нанометров. Частицы указанных размеров демонстрируют большую коэрцитивную силу, около 20 kOe при комнатной температуре. В области температур 80-150 K в ε-Fe2O3 происходит магнитный переход, сопровождающийся резким уменьшением коэрцитивной силы. В то же время, есть значительные различия в магнитном поведении "крупных" (~20 nm) частиц и частиц ультрамалых размеров (до 6 nm). Ряд экспериментальных фактов свидетельствует о проявлении размерных эффектов, приводящих к изменению магнитной структуры в частицах указанных размеров. Кроме того, для таких частиц проявляется и поверхностный эффект - существенный вклад в магнитное поведение вносит поверхностная магнитная анизотропия. В настоящей работе проведен краткий обзор проявления указанных размерных и поверхностных эффектов в магнитных свойствах наночастиц ε-Fe2O3. Ключевые слова: оксид железа ε-Fe2O3, наночастицы, размерный эффект, поверхностная манитная анизотропия.
- J. Tuvcek, R. Zbovril, A. Namai, S. Ohkoshi. Chem. Mater. 22, 6483 (2010)
- J. Tuvcek, L. Machala, S. Ono, A. Namai, M. Yoshikiyo, K. Imoto, H. Tokoro, S. Ohkoshi, R. Zbovril. Sci. Rep. 5, 15091 (2015)
- H. Forrestier, G.C. Guiot-Guillain, C.R. Acad. Science (Paris) 199, 720 (1934)
- E. Tronc, N. Chaneac, J.P. Jolivet. J. Solid State Chem. 139, 93 (1998)
- V.N. Nikolic, M. Tadic, M. Panjan, L. Kopanja, N. Cvjeticanin, V. Spasojevic. Ceram. Int. 43, 3147 (2017)
- V.N. Nikolic, V. Spasojevic, M. Panjan, L. Kopanja, A. Mrakovic, M. Tadic. Ceram. Int. 43, 7497 (2017)
- S. Ohkoshi, H. Tokoro. Bull. Chem. Soc. Jpn. 86, 897907 (2013)
- А.И. Дмитриев, О.В. Коплак, A. Namai, H. Tokoro, S. Ohkoshi, Р.Б. Моргунов. ФТТ 56, 1735 (2014)
- M. Gich, J. Gazquez, A. Roig, A. Crespi, J. Fontcuberta, J.C. Idrobo, S.J. Pennycook, M. Varela, V. Skumryev, M. Varela. Appl. Phys. Lett. 96, 112508 (2010)
- S.M. Suturin, A.M. Korovin, A.A. Sitnikova, D.A. Kirilenko, M.P. Volkov, P.A. Dvortsova, V.A. Ukleev, M. Tabuchi, N.S. Sokolov. Sci. Technol. Adv. Mater. 22, 86 (2021)
- A. Philip, J.-P. Niemela, G.C. Tewari, B. Putz, T.E.J. Edwards, M. Itoh, I. Utke, M. Karppinen. ACS Appl. Mater. Interfaces 12, 21912 (2020)
- Edelman, J. Kliava, O. Ivanova, R. Ivantsov, D. Velikanov, V. Zaikovskii, E. Petrakovskaja, Y. Zubavichus, S. Stepanov. J. Non-Crystalline Solids 506, 68 (2019)
- O.S. Ivanova, R.D. Ivantsov, I.S. Edelman, E.A. Petrakovskaja, D.A. Velikanovb, Y.V. Zubavichus, V.I. Zaikovskii, S.A.Stepanov. J. Magn. Magn. Mater. 401, 880 (2016)
- R.M. Eremina, I.V. Yatsyk, A.V. Shestakov, I.I. Fazlizhanov, T.P. Gavrilova, F.O. Milovich, A.L. Zinnatullin, F.G. Vagizov, I.F. Gilmutdinov, P.S. Shirshnev, D.I. Sobolev, N.V. Nikonorov. J. Phys. Chem. Solids 133, 7 (2019)
- H. Xu, S. lee, H. Xu. Am. Mineralog. 102, 711 (2017)
- L. Wang, Y. Wang, M. Zhang, Q. Li, J. Wu, Z. Liu, L. Li, X. Wie. Anal. Chem. 91, 13054 (2019)
- Y. Kusano, H. Nakata, Z. Peng, R.S.S. Maki, T. Ogawa, M. Fukuhara. ACS Appl. Mater. Interfaces 13, 38491 (2021)
- M. Gich, A. Roig, C. Frontera, E. Molins, J. Sort, M. Popovici, G. Chouteau, D.M. Marero, J. Nogues. J. Appl. Phys. 98, 044307 (2005)
- M. Kurmoo, J.-L. Rehspringer, A. Hutlova, C. D'Orlans, S. Vilminot, C. Estournes, D. Niznansky. Chem. Mater. 17, 1106 (2005)
- M. Gich, C. Frontera, A. Roig, E. Taboada, E. Molins. Chem. Mater. 18, 3889 (2006)
- S. Ohkoshi, A. Namai, T. Yamaoka, M. Yoshikiyo, K. Imoto, T. Nasu, S. Anan, Y. Umeta, K. Nakagawa, H. Tokoro. Sci. Rep. 6, 27212 (2016)
- E. Gorbachev, M. Soshnikov, M. Wu, L. Alyabyeva, D. Myakishev, E. Kozlyakova, V. Lebedev, E. Anokhin, B. Gorshunov, O. Brylev, P. Kazin, L. Trusov. J. Mater. Chem. C, 9, 6173 (2021)
- S. Ohkoshi, A. Namai, M. Yoshikiyo, K. Imoto, K. Tamazaki, K. Matsuno, O. Inoue, T. Ide, K. Masada, M. Goto, T. Goto, T. Yoshida, T. Miyazaki. Angew. Chem. 128, 1 (2016)
- S. Bedanta, W. Kleemann. J. Phys. D 42, 013001 (2009)
- C. Diaz-Guerra, L. Perez, J. Piqueras, M.F. Chioncel. J. Appl. Phys. 106, 104302 (2009)
- R.D. Zysler, D. Fiorani, A.M. Testa, L. Suber, E. Agostinelli, M. Godinho. Phys. Rev. B 68, 212408 (2003)
- M. Tadic, D. Markovic, V. Spasojevic, V. Kusigerski, M. Remskar, J. Pirnat, Z. Jaglic. J. Alloys Comp. 441, 291 (2007)
- D. Sarkar, M. Mandal, K. Mandal. J. Appl. Phys. 112, 064318 (2012)
- X.b. Jiang, B.b. Xiao, H. yu Yang, X. y. Gu, H.ch. Sheng, X.h. Zhang. Appl. Phys. Lett. 109, 203110 (2016)
- R.N. Bhowmik, A. Saravanan. J. Appl. Phys. 107, 053916 (2010)
- G.A. Bukhtiyarova, M.A. Shuvaeva, O.A. Bayukov, S.S. Yakushkin, O.N. Martyanov. J. Nanopart. Res. 13, 5527 (2011)
- Г.А. Бухтиярова, О.Н. Мартьянов, С.С. Якушкин, М.А. Шуваева, О.А. Баюков. ФТТ 52, 4, 771 (2010)
- S.S. Yakushkin, D.A. Balaev, A.A. Dubrovskiy, S.V. Semenov, K.A. Shaikhutdinov, M.A. Kazakova, G.A. Bukhtiyarova, O.N. Martyanov, O.A. Bayukov. J. Supercond. Nov. Magn. 31, 1209 (2017)
- S.S. Yakushkin, D.A. Balaev, A.A. Dubrovskiy, S.V. Semenov, Yu.V. Knyazev, O.A. Bayukov, V.L. Kirillov, R.D. Ivantsov, I.S. Edelman, O.N. Martyanov. Ceram. Int. 44, 17852 (2018)
- D.A. Balaev, A.A. Dubrovskiy, K.A. Shaykhutdinov, O.A. Bayukov, S.S. Yakushkin, G.A. Bukhtiyarova, O.N. Martyanov. J. Appl. Phys. 114, 163911 (2013)
- S. Ohkoshi, A. Namai, K. Imoto, M. Yoshikiyo, W. Torora, K. Nakagawa, M. Komine, Y. Miyamoto, T. Nasu, S. Oka, H. Tokoro. Sci. Rep. 5, 14414 (2015)
- Y.Ch. Tseng, N.M. Souza-Neto, D. Haskel, M. Gich, C. Frontera, A. Roig, M. van Veenendaal, J. Nogues. Phys. Rev. B 79, 094404 (2009)
- E. Tronc, C. Chaneac, J.P. Jolivet. J. Appl. Phys. 98, 053901 (2005)
- J. Kohout, P. Brazda, K. Zavveta, D. Kubaniova, T. Kmjevc, L. Kubivckova, M. Klementova, E. vSantava, A. Lanvcok. J. Appl. Phys. 117, 17D505 (2015)
- Ю.В. Князев, А.И. Чумаков, А.А. Дубровский, С.В. Семенов, С.С. Якушкин, В.Л. Кириллов, О.Н. Мартьянов, Д.А. Балаев. Письма ЖЭТФ 110, 614 (2019)
- Yu.V. Knyazev, A.I. Chumakov, A.A. Dubrovskiy, S.V. Semenov, I. Sergueev, S.S. Yakushkin, V.L. Kirillov, O.N. Martyanov, D.A. Balaev. Phys. Rev. B 101, 094408 (2020)
- S.S. Yakushkin, A.A. Dubrovskiy, D.A. Balaev, K.A. Shaykhutdinov, G.A. Bukhtiyarova, O.N. Martyanov. J. Appl. Phys. 111 4, 044312 (2012)
- S. Mrup, D.E. Madsen, C. Fradsen, C.R.H. Bahl, M.F. Hansen. J. Phys.: Condens. Matter 19, 213202 (2007)
- J. Fock, M.F. Hansen, C. Frandsen, S. Mrup. J. Magn. Magn. Mater. 445, 11 (2018)
- Yu.V. Knyazev, D.A. Balaev, S.V. Stolyar, O.A. Bayukov, R.N. Yaroslavtsev, V.P. Ladygina, D.A. Velikanov, R.S. Iskhakov. J. Alloys Comp. 851, 156753 (2021)
- Yu.V. Knyazev, D.A. Balaev, S.V. Stolyar, A.A. Krasikov, O.A. Bayukov, M.N. Volochaev, R.N. Yaroslavtsev, V.P. Ladygina, D.A. Velikanov, R.S. Iskhakov. J. Alloys Comp. 889, 161623 (2021)
- Ю.В. Князев, Д.А. Балаев, В.Л. Кириллов, О.А. Баюков, О.Н. Мартьянов. Письма ЖЭТФ 108, 558 (2018)
- A.A. Dubrovskiy, D.A. Balaev, K.A. Shaykhutdinov, O.A. Bayukov, O.N. Pletnev, S.S. Yakushkin, G.A. Bukhtiyarova, O.N. Martyanov. J. Appl. Phys. 118, 213901 (2015)
- D.A. Balaev, I.S. Poperechny, A.A. Krasikov, K.A. Shaikhutdinov, A.A. Dubrovskiy, S.I. Popkov, A.D. Balaev, S.S. Yakushkin, G.A. Bukhtiyarova, O.N. Martyanov, Yu.L. Raikher. J. Appl. Phys. 117, 063908 (2015)
- C. Chen, O. Kitakami, Y. Shimada. J. Appl. Phys. 84, 2184 (1998)
- V.P. Shilov, J.-C. Bacri, F. Gazeau, F. Gendron, R. Perzynski, Y.L. Raikher. J. Appl. Phys. 85, 6642 (1999)
- A. Aharoni. J. Appl. Phys. 61, 3302 (1987)
- F. Bdker, S. M rup, S. Linderoth. Phys. Rev. Lett. 72, 282 (1994)
- R.D. Zysler, M. Vasquez Mansilla, D. Fiorani. Eur. Phys. J. B 41, 171 (2004)
- M.P. Proenca, C.T. Sousa, A.M. Pereira, P.B. Tavares, J. Ventura, M. Vazquez, J.P. Araujo. Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 9561 (2011)
- X. Batlle, A. Labarta. J. Phys. D 35, R15 (2002)
- C.-R. Lin, R.-K. Chiang, J.-S. Wang, T.-W. Sung. J. Appl. Phys. 99, 08N710 (2006)
- D.A. Balaev, A.A. Krasikov, S.I. Popkov, A.A. Dubrovskiy, S.V. Semenov, D.A. Velikanov, V.L. Kirillov, O.N. Martyanov. J. Magn. Magn. Mater. 515, 167307 (2020)
- 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)
- И.Г. Важенина, Р.С. Исхаков, Л.А. Чеканова. ФТТ 60, 2, 287 (2018)
- 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, Y.L. Raikher. J. Phys. D 54, 275003 (2021)
- D.A. Balaev, A.A. Krasikov, S.I. Popkov, S.V. Semenov, M.N. Volochaev, D.A. Velikanov, V.L. Kirillov, O.N. Martyanov. J. Magn. Magn. Mater. 539, 168343 (2021)
- Д.А. Балаев, А.А. Дубровский, С.С. Якушкин, Г.А. Бухтиярова, О.Н. Мартьянов. ФТТ 61, 478 (2019)
- J.L. Garcia-Munoz, A. Romaguera, F. Fauth, J. Nogues, M. Gich. Chem. Mater. 29, 9705 (2017)
- R. Jones, R. Nickel, P.K. Manna, J. Hilman, J. van Lierop. Phys. Rev. B 100, 094425 (2019)
- A.A. Dubrovskiy, S.V. Semenov, Yu.V. Knyazev, S.I. Popkov, S.S. Yakushkin, V.L. Kirillov, O.N. Martyanov, D.A. Balaev. IEEE Magn. Lett. 10, 6110103 (2019).
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.