Изучение суперпарамагнетизма ультрамалых наночастиц ε-Fe2O3 методом мессбауэровской спектроскопии
Ю. В. Князев+, Д. А. Балаев+, В. Л. Кириллов*, О. А. Баюков+, О. Н. Мартьянов*
+Институт физики им. Л.В. Киренского
Федерального исследовательского центра КНЦ Сибирского отделения РАН, 660036 Красноярск, Россия
*Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН, 630090 Новосибирск, Россия
Abstract
Проведено исследование суперпарамагнетизма наночастиц
ε-Fe2O3 методом мессбауэровской спектроскопии.
Образец для исследований представлял собой ансамбль частиц со средним
размером 3.9 нм, диспергированных в матрице ксерогеля SiO2.
Показано, что при комнатной температуре бóльшая часть наночастиц
находится в суперпарамагнитном (разблокированном) состоянии. При
понижении температуры происходит прогрессирующая блокировка магнитных
моментов частиц, что проявляется в мессбауэровских спектрах как
трансформация квадрупольного дублета в зеемановский секстет. Анализ
относительной интенсивности суперпарамагнитной (квадрупольный дублет) и
магнитно расщепленной (секстеты) составляющих спектров в диапазоне
4-300 K позволил найти распределение частиц по размерам, которое согласуется с
данными просвечивающей электронной микроскопии. Определены значения
эффективных констант магнитной анизотропии (Keff), а также оценен
вклад поверхностной анизотропии (KS) для частиц различных размеров.
Показано, что величина Keff обратно пропорциональна размеру частиц,
что указывает на существенный вклад поверхности в магнитное состояние
наночастиц ε-Fe2O3 с размером в несколько
нанометров.