Magnitnye mezhchastichnye vzaimodeystviya i polevaya zavisimost' temperatury superparamagnitnoy blokirovki v poroshkovoy sisteme ul'tramalykh chastits ferrita nikelya

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

С целью установления влияния магнитных межчастичных взаимодействий на процессы суперпарамагнитной блокировки, исследована и проанализирована зависимость температуры суперпарамагнитной блокировки от внешнего магнитного поля TB(H) для порошковой системы наночастиц феррита никеля. Особенностями данной системы являются: (1) малый размер частиц (средний размер ∼4–5 нм); (2) выраженная структура “ядро/оболочка” частиц, в которой магнитный момент частицы сформирован ферримагнитно упорядоченным “ядром”, а спины поверхностного слоя, толщиной около 1 нм, не участвуют в формировании этого магнитного момента. Для описания экспериментальной зависимости TB(H), полученной методом статической магнитометрии, привлечена модель случайной анизотропии, рассматривающая влияние магнитных межчастичных взаимодействий на величину ТB во внешнем поле. Проведенный анализ показал наличие сильных магнитных взаимодействий в исследованной системе, которые проявляются в резком уменьшении ТB в области слабых полей, и позволил получить количественные оценки интенсивности и энергии магнитных межчастичных взаимодействий, а также определить константу магнитной анизотропии индивидуальных частиц (без влияния магнитных межчастичных взаимодействий). В качестве возможного источника магнитных межчастичных взаимодействий обсуждается роль подсистемы поверхностных спинов, которые, по данным мнимой части магнитной восприимчивости, проявляют признаки коллективного поведения.

About the authors

D. A Balaev

Институт физики им. Л.В.Киренского Федерального исследовательского центра “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук”

Красноярск, Россия

A. A Krasikov

Институт физики им. Л.В.Киренского Федерального исследовательского центра “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук”

Красноярск, Россия

Yu. V Knyazev

Институт физики им. Л.В.Киренского Федерального исследовательского центра “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук”

Красноярск, Россия

S. V Stolyar

Институт физики им. Л.В.Киренского Федерального исследовательского центра “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук”; Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук”

Красноярск, Россия; Красноярск, Россия

A. O Shokhrina

Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук”

Красноярск, Россия

A. D Balaev

Институт физики им. Л.В.Киренского Федерального исследовательского центра “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук”

Email: dabalaev@iph.krasn.ru
Красноярск, Россия

R. S Iskhakov

Институт физики им. Л.В.Киренского Федерального исследовательского центра “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук”

Красноярск, Россия

References

  1. H.A. Khan,M.K. Sakharkar, A. Nayak, U. Kishore, and A. Khan, Nanobiomaterials 2018, 357 (2018).
  2. L.M. Mart´ınez-Prieto, J. Marbaix, J.M. Asensio, C. Cerezo-Navarrete, P.-F. Fazzini, K. Soulantica, B. Chaudret, and A. Corma, ACS Appl. Nano Mater. 3, 7076 (2020).
  3. A. Ali, T. Shah, R. Ullah, P. Zhou, M. Guo, M. Ovais, Z. Tan, and Y. Rui, Front. Chem. 9, 629054 (2021).
  4. С.В. Столяр, О.А. Ли, Е.Д. Николаева, Н.М. Боев, А.М. Воротынов, Д.А. Великанов, Р.С. Исхаков, В.Ф. Пьянков, Ю.В. Князев, О.А. Баюков, А.О. Шохрина, М.С. Молокеев, А.Д. Васильев, ФТТ 65, 1006 (2023).
  5. С.В. Столяр, О.А. Ли, Е.Д. Николаева, А.М. Воротынов, Д.А. Великанов,Ю. В. Князев, O.A. Баюков, Р.С. Исхаков, В.Ф. Пьянков, М.Н. Волочаев, ФММ 124, 182 (2023).
  6. S.V. Stolyar, O.A. Li, A.M. Vorotynov, D.A. Velikanov, N.G. Maksimov, R. S. Iskhakov, V.P. Ladygina, and A.O. Shokhrina, Bull. Russ. Acad. Sci.: Phys. 88, 536 (2024).
  7. S.V. Stolyar, E.D. Nikolaeva, O.A. Li, D.A. Velikanov, A.M. Vorotynov, V. F. Pyankov, V.P. Ladygina, A.L. Sukhachev, D.A. Balaev, and R. S. Iskhakov, Inorganic Materials: Applied Research 15, 927 (2024).
  8. J.-H. Lee, Y. Kim, and S.-K. Kim, Sci. Rep. 12, 5232 (2022).
  9. A.A. Krasikov, Y.V. Knyazev, D.A. Balaev, D.A. Velikanov, S.V. Stolyar, Y.L. Mikhlin, R.N. Yaroslavtsev, and R. S. Iskhakov, Physica B: Condensed Matter 660, 414901 (2023).
  10. K. Nadeem, M. Kamran, A. Javed, F. Zeb, S. S. Hussain, M. Mumtaz, H. Krenn, D.V. Szabo, U. Brossmann, and X. Mu, Solid State Sciences 83, 43 (2018).
  11. A.M. Pereira, C. Pereira, A. S. Silva, D. S. Schmool, C. Freire, J.-M. Gren`eche, J.P. Ara´ujo, J. Appl. Phys. 109, 114319 (2011).
  12. A. Aharoni, J. Appl. Phys. 61, 3302 (1987).
  13. F. Bodker, S. Morup, and S. Linderoth, Phys. Rev. Lett. 72, 282 (1994).
  14. Yu.V. Knyazev, D.A. Balaev, V. L. Kirillov, O.A. Bayukov, and O.N. Mart’yanov, JETP Lett. 108, 527 (2018).
  15. F.G. Silva, J. Depeyrot, Yu.L. Raikher, V. I. Stepanov, I. S. Poperechny, R. Aquino, G. Ballon, J. Geshev, E. Dubois, and R. Perzynski, Sci. Rep. 11, 5474 (2021).
  16. 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).
  17. S. Morup, D.E. Madsen, C. Fradsen, C.R.H. Bahl, and M. F. Hansen, J. Phys.: Condens. Matter 19, 213202 (2007).
  18. K. Nadeem, H. Krenn, T. Traussnig, R. W¨urschum, D.V. Szab´o, and I. Letofsky-Papst, J. Magn. Magn. Mater. 323, 1998 (2011).
  19. A.M. Pereira, C. Pereira, A. S. Silva, D. S. Schmool, C. Freire, J.-M. Gren`eche, J.P. Ara´ujo, J. Appl. Phys. 109, 114319 (2011).
  20. M. Tadic, D. Nikolic, M. Panjan, and G. R. Blake, J. Alloys Compd. 647, 1061 (2015).
  21. V. Russier, J. Magn. Magn. Mater. 409, 50 (2016).
  22. L. L. Afremov, S.V. Anisimov, and I.G. Iliushin, Chin. J. Phys. 70, 324 (2021).
  23. 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, and R. S. Iskhakov, Nano-Struct. Nano-Objects 37, 101089 (2024).
  24. Yu.V. Knyazev, D.A. Balaev, S.A. Skorobogatov, D.A. Velikanov, O.A. Bayukov, S.V. Stolyar, R.N. Yaroslavtsev, and R. S. Iskhakov, Phys. Rev. B 107, 115413 (2023).
  25. 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).
  26. O. Petracic, Superlattices and Microstructures 47, 569 (2010).
  27. J.M. Vargas, W.C. Nunes, L.M. Socolovsky, M. Knobel, and D. Zanchet, Phys. Rev. B 72, 184428 (2005).
  28. M. Knobel, W.C. Nunes, H. Winnischofer, T.C.R. Rocha, L.M. Socolovsky, C. L. Mayorga, and D. Zanchet, J. Non-Cryst. Solids 353, 743 (2007).
  29. 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).
  30. F. Fabris, K.-H. Tu, C.A. Ross, and W.C. Nunes, J. Appl. Phys. 126, 173905 (2019).
  31. RJ. Tackett, A.W. Bhuiya, and C. E. Botez, Nanotechnology 20, 445705 (2009).
  32. S. Mitra, K. Mandal, and P. Anil Kumar, J. Magn. Magn. Mater. 306, 254 (2006).
  33. K. Lee, J. Jang, H. Nakano, S. Nakagawa, S.H. Paek, S. Bae, Nanotechnology 28, 075710 (2017).
  34. Yu.V. Knyazev, D.A. Balaev, S.V. Stolyar, A.O. Shokhrina, D.A. Velikanov, A. I. Pankrats, A.M. Vorotynov, A.A. Krasikov, S.A. Skorobogatov, M.N. Volochaev, O.A. Bayukov, and R. S. Iskhakov, arXiv:2408.16203.
  35. А.Д. Балаев, Ю.В. Бояршинов, М.М. Карпенко, Б.П. Хрусталев, ПТЭ 3, 167 (1985).
  36. A. Millan, A. Urtizberea, N. J.O. Silva, F. Palacio, V. S. Amaral, E. Snoeck, and V. Serin, J. Magn. Magn. Mater. 312, L5 (2007).
  37. А.А. Красиков, Д.А. Балаев, ЖЭТФ 163, 115 (2023).
  38. A.P. Safronov, I.V. Beketov, S.V. Komogortsev, G.V. Kurlyandskaya, A. I. Medvedev, D.V. Leiman, A. Larra˜naga, S.M. Bhagat, AIP Adv. 3, 052135 (2013).
  39. D. Z´akutn´a, D. Niˇzˇnansk´y, L.C. Barnsley, E. Babcock, Z. Salhi, A. Feoktystov, D. Honecker, and S. Disch, Phys. Rev. X 10, 031019 (2020).
  40. L. Wang, J. Li, M. Lu, H. Dong, J. Hua, S. Xu, and H. Li, J. Supercond. Nov. Magn. 28, 191 (2015).
  41. Yu.V. Knyazev, D.A. Balaev, S.A. Skorobogatov, D.A. Velikanov, O.A. Bayukov, S.V. Stolyar, V.P. Ladygina, A.A. Krasikov, and R. S. Iskhakov, Phys. Met. Metallogr. 125(4), 377 (2024).
  42. M. P. Proenca, C.T. Sousa, A.M. Pereira, P.B. Tavares, J. Ventura, M. Vazquez, and J.P. Araujo, Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 9561 (2011).
  43. A.A. Krasikov, D.A. Balaev, A.D. Balaev, S.V. Stolyar, R.N. Yaroslavtsev, and R. S. Iskhakov, J. Magn. Magn. Mater. 592, 171781 (2024).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Российская академия наук