Эффекты термомагнитной предыстории в поведении намагниченности порошковой системы синтетического наноферригидрита в присутствии магнитных межчастичных взаимодействий
Работа выполнена в рамках научной тематики Госзадания ИФ СО РАН
Балаев Д.А.1, Красиков А.А.1, Столяр С.В.1,2, Ярославцев Р.Н.1,2, Скоробогатов С.А.1, Великанов Д.А.1, Исхаков Р.С.1
1Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук, Красноярск, Россия
2Федеральный исследовательский центр Красноярский научный центр СO РАН, Красноярск, Россия
Email: dabalaev@iph.krasn.ru
Поступила в редакцию: 18 октября 2024 г.
В окончательной редакции: 28 октября 2024 г.
Принята к печати: 29 октября 2024 г.
Выставление онлайн: 17 декабря 2024 г.
В работе исследованы температурные зависимости намагниченности M(T) двух порошковых систем наночастиц ферригидрита с идентичными размерами частиц ферригидрита (средний размер частиц ~ 2.7 nm) и различной интенсивностью магнитных межчастичных взаимодействий (ММВ). Помимо обычно наблюдаемого увеличения температуры суперпарамагнитной блокировки T B (от 17 K до 50 K), ММВ ярко проявляются при различных условиях и режимах термомагнитной предыстории. Обнаружено, что скорость предварительного охлаждения во внешнем магнитном поле (в использованном диапазоне 1-10 K/min) влияет на величину намагниченности системы при низкой температуре и форму зависимости M(T) в температурном интервале до T B. Это влияние значительно для достаточно слабых внешних полей (до ~ 300 Oe), а при увеличении поля до ~ 800 Oe скорость охлаждения становится уже несущественной для величины намагниченности. При этом, для диапазона внешних полей до ~ 300 Oe, зависимости M(T), получаемые во время охлаждения во внешнем поле и при отогревании образца в поле (после предварительного охлаждения), различаются. Для системы наночастиц ферригидрита, в которой ММВ ослаблены, указанные эффекты отсутствуют. Анализ полученных результатов позволил предложить следующий сценарий реализации обнаруженных термомагнитных эффектов. При наличии ММВ (в области температур ниже T B), основное состояние структуры магнитных моментов частиц μ P такое, что векторы μ P соседствующих частиц стремятся ориентироваться преимущественно друг против друга (антиколлинеарно). Это происходит при относительно "медленном" охлаждении системы (1 K/min), а при "быстром" охлаждении (10 K/min), т. е. "закалке" во внешнем поле, векторы μ P остаются преимущественно направленными "по полю", как и в области температур суперпарамагнитного состояния (при T > T B). Интервал магнитных полей, в которых наблюдаются описанные эффекты, определяется конкуренцией энергии ММВ и зеемановской энергией μ P· H. Ключевые слова: наноферригидрит, магнитные межчастичные взаимодействия, намагниченность.
- V.F. Cardoso, A. Francesko, C. Ribeiro, M. Banobre-Lopez, P. Martins, S. Lanceros-Mendez. Advanced Healthcare Materials 7, 5, 1700845 (2017)
- Z. Ma, J. Mohapatra, K. Wei, J. Ping Liu, S. Sun. Chem. Rev. 123, 3904 (2023)
- M. Mohapatra, D. Hariprasad, L. Mohapatra, S. Anand, B. Mishra. Appl. Surf. Sci. 258, 10, 4228 (2012)
- F. B dker, S. M rup, S. Linderoth. Phys. Rev. Lett. 72, 282 (1994)
- F.G. Silva, J. Depeyrot, Yu.L. Raikher, V.I. Stepanov, I.S. Poperechny, R. Aquino, G. Ballon, J. Geshev, E. Dubois, R. Perzynski. Scientific Reports 11, 5474 (2021)
- 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, and Yu.L. Raikher. J. Phys. D: Appl. Phys. 54, 275003 (2021)
- И.Г. Важенина, Р.С. Исхаков, Л.А. Чеканова. ФТТ 60, 2, 287 (2018)
- A. Omelyanchik, M. Salvador, F. D'Orazio, V. Mameli, C. Cannas, D. Fiorani, A. Musinu, M. Rivas, V. Rodionova, G. Varvaro, D. Peddis. Nanomaterials 10, 1288 (2020)
- Д.А. Балаев, А.А. Дубровский, Ю.В. Князев, С.В. Семенов, В.Л. Кириллов, О.Н. Мартьянов. ФТТ 65, 6, 979 (2023)
- S. M rup, D.E. Madsen, C. Fradsen, C.R.H. Bahl, M.F. Hansen. J. Phys.: Condens. Matter 19, 213202 (2007)
- S. M rup, M.F. Hansen, C. Frandsen. Beilstein J. Nanotechnol. 1, 182 (2010)
- X. Batlle, C. Moya, M. Escoda-Torroellla, \`O. Iglesias, A.F. Rodr, A. Labarta. J. Magn. Magn. Mater. 543, 168594 (2022)
- M. Knobel, W.C. Nunes, L.M. Socolovsky, E. De Biasi, J.M. Vargas, J.C. Denardin. Journal of Nanoscience and Nanotechnology 8, 2836 (2008)
- V. Russier. J. Magn. Magn. Mater. 409, 50 (2016)
- P.C. Rivas Rojas, P. Tancredi, O. Moscoso Londono, M. Knobel, L.M. Socolovsky. J. Magn. Magn. Mater. 451, 688 (2018)
- 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)
- H.T. Yang, D. Hasegawa, M. Takahashi, T. Ogawa. Appl. Phys. Lett. 94, 013103 (2009)
- C.J. Bae, S. Angappane, J.-G. Park. Appl. Phys. Lett. 91, 102502 (2007)
- C.A.M. Vieira, R. Cabreira Gomes, F.G. Silva, A.L. Dias, R. Aquino, A.F.C. Campos, J. Depeyrot. J. Phys.: Condens. Matter 31, 175801 (2019)
- G.C. Papaefthymiou, E. Devlin, A. Simopoulos, D.K. Yi, S.N. Riduan, S.S. Lee, J.Y. Ying. Phys. Rev. B 80, 024406 (2009)
- 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. Journal of Alloys and Compounds 889, 161623 (2021)
- D.A. Balaev, S.V. Stolyar, Yu.V. Knyazev, R.N. Yaroslavtsev, A.I. Pankrats, A.M. Vorotynov, A.A. Krasikov, D.A. Velikanov, O.A. Bayukov, V.P. Ladygina, R.S. Iskhakov. Results in Physics 35, 105340 (2022)
- F. Fabris, K.-H. Tu, C.A. Ross, W.C. Nunes. J. Appl. Phys. 126, 173905 (2019)
- С.В. Комогорцев, Р.С. Исхаков, В.А. Фельк. ЖЭТФ 155 (5), 886 (2019)
- T. Raczka, A. Wolf, J. Reichstein, C. Stauch, B. Schug, S. Mussig, K. Mandel. Journal of Magnetism and Magnetic Materials 598, 172042 (2024)
- O. Petracic. Superlattices and Microstructures 47, 569 (2010)
- O. Petracic, X. Chen, S. Bedanta, W. Kleemann, S. Sahoo, S. Cardoso, P.P. Freitas. J. Magn. Magn. Mater. 300, 192 (2006)
- K. Nadeem, H. Krenn, T. Traussnig, R.Wurschum, D.V. Szaboc, I. Letofsky-Papst. J. Magn. Magn. Mater. 323, 1998 (2011)
- J.A. Ramos-Guivar, A.C. Krohling, E.O. Lopez, F.J. Litterst, E.C. Passamani. J. Magn. Magn. Mater. 485, 142 (2019)
- M. Seehra, V.S. Babu, A. Manivannan. J. Lynn, Phys. Rev. B 61, 5, 3513-3518 (2000)
- N.J.O. Silva, V.S. Amaral, L.D. Carlos. Phys. Rev. B 71, 184408 (2005)
- A. Punnoose, T. Phanthavady, M. Seehra, N. Shah, G. Huffman. Phys. Rev. B 69 (5), 054425 (2004)
- Ch. Rani, S.D. Tiwari. Physica B 513, 58 (2017)
- C. Rani, S. Tiwari. Journ. Magn. Magn Mater. 385, 272-276 (2015)
- С. Rani, S.D. Tiwari. J. Magn. Magn. Mater. 587, 171341 (2023)
- S.I. Popkov, A.A. Krasikov, D.A. Velikanov, V.L. Kirillov, O.N. Martyanov, D.A. Balaev. J. Magn. Magn. Mater. 483, 21 (2019)
- D.A. Balaev, A.A. Krasikov, S.I. Popkov, S.V. Semenov, M.N. Volochaev, D.A. Velikanov, V.L. Kirillov, O.N. Martyanov. Journal of Magnetism and Magnetic Materials 539, 168343 (2021)
- T. Iimor, Y. Imamoto, N. Uchida, Y. Kikuchi, K. Honda, T. Iwahashi, Y. Ouch. J. Appl. Phys. 127, 023902 (2020)
- А.А. Красиков, Д.А. Балаев. ЖЭТФ 163, 115 (2023)
- A.A. Krasikov, D.A. Balaev, A.D. Balaev, S.V. Stolyar, R.N. Yaroslavtsev, R.S. Iskhakov. Journ. Magn. Magn. Mater. 592, 171781 (2024)
- M. Tadic, D. Nikolic, M. Panjan, G.R. Blake. Journal of Alloys and Compounds 647, 1061 (2015)
- E. Winkler, R.D. Zysler, D. Fiorani. Phys. Rev. B 70, 174406 (2004)
- C. Frandsen, S. M rup. Phys. Rev. Lett. 94, 027202 (2005)
- C. Frandsen, C.W. Ostenfeld, M. Xu, C.S. Jacobsen, L. Keller, K. Lefmann, S. M rup. Phys. Rev. B 70, 134416 (2004)
- E.L. Duarte, R. Itri, E. Lima Jr, M.S. Baptista, T.S. Berqu'o, G.F. Goya. Nanotechnology 17, 5549 (2006)
- T.S. Berquo, J.J. Erbs, A. Lindquist, R.L. Penn, S.K. Banerjee. J. Phys.: Condens. Matter 21, 176005 (2009)
- Yu.V. Knyazev, D.A. Balaev, R.N. Yaroslavtsev, A.A. Krasikov, D.A. Velikanov, Yu.L. Mikhlin, M.N. Volochaev, O.A. Bayukov, S.V. Stolyar, R.S. Iskhakov. Advances in Nano Research 12, 605 (2022)
- Yu.V. Knyazev, D.A. Balaev, S.A. Skorobogatov, D.A. Velikanov, O.A. Bayukov, S.V. Stolyar, V.P. Ladygina, A.A. Krasikov, R.S. Iskhakov. Physics of Metals and Metallography 125, 4, 377 (2024)
- Yu.V. Knyazev, D.A. Balaev, S.A. Skorobogatov, D.A. Velikanov, O.A. Bayukov, S.V. Stolyar, R.N. Yaroslavtsev, R.S. Iskhakov. Phys. Rev. B 107, 115413 (2023)
- D.A. Balaev, A.A. Krasikov, Y.V. Knyazev, R.N. Yaroslavtsev, D.A. Velikanov, Y.L. Mikhlin, M.N. Volochaev, O.A. Bayukov, V.P. Ladygina, S.V. Stolyar, R.S. Iskhakov. Nano-Structures \& Nano-Objects 37, 101089 (2024)
- А.А. Красиков, Ю.В. Князев, Д.А. Балаев, С.В. Столяр, В.П. Ладыгина, А.Д. Балаев, Р.С. Исхаков. ЖЭТФ 164, 1026 (2023)
- A.A. Krasikov, Yu.V. Knyazev, D.A. Balaev, D.A. Velikanov, S.V. Stolyar, Yu.L. Mikhlin, R.N. Yaroslavtsev, R.S. Iskhakov. Physica B 660, 414301 (2023)
- M. Knobel, W.C. Nunes, H. Winnischofer, T.C.R. Rocha, L.M. Socolovsky, C.L. Mayorga, D. Zanchet. Journal of Non-Crystalline Solids 353, 743 (2007)
- Д.А. Великанов. Вестник СибГАУ 14, 2, 176 (2013)
- А.Д. Балаев, Ю.В. Бояршинов, М.М. Карпенко, Б.П. Хрусталев. ПТЭ 3, 167 (1985)
- N.J.O. Silva, V.S. Amaral, A. Urtizberea, R. Bustamante, A. Millan, F. Palacio, E. Kampert, U. Zeitler, S. de Brion, O. Iglesias, A. Labarta. Phys. Rev. B 84, 104427 (2011)
- Д.А. Балаев, А.А. Красиков, А.Д. Балаев, С.В. Столяр, В.П. Ладыгина, Р.С. Исхаков. ФТТ 62, 7, 1043 (2020)
- F. Luis, E. del Barco, J.M. Hernandez, E. Remiro, J. Bartolome, J. Tejada. Phys. Rev. B 59, 11838 (1999)
- M. Suzuki, S.I. Fullem, I.S. Suzuki, L. Wang, Ch.-J. Zhong. Phys. Rev. B 79, 024418 (2009)
- K. Konwar, S.D. Kaushik, D. Sen, P. Deb. Phys. Rev. B 102, 174449 (2020)
- M. Sasaki, P.E. Jonsson, H. Takayama, H. Mamiya. Phys. Rev. B 71, 104405 (2005)
- J.A. De Toro, P.S. Normile, S.S. Lee, D. Salazar, J. Liang Cheong, P. Munniz, J.M. Riveiro, M. Hillenkamp, F. Tournus, A. Tamion, P. Nordblad. J. Phys. Chem. C 117, 10213 (2013).
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.