Yangiliklar

Tabiatga tashrif buyurganingiz uchun tashakkur.Siz foydalanayotgan brauzer versiyasi CSS uchun cheklangan qo'llab-quvvatlanadi.Eng yaxshi tajriba uchun brauzerning yangiroq versiyasidan foydalanishni tavsiya qilamiz (yoki Internet Explorer-da moslik rejimini o'chirib qo'ying).Shu bilan birga, doimiy qo'llab-quvvatlashni ta'minlash uchun biz saytlarni uslubsiz va JavaScript-ni ko'rsatamiz.
SrFe12O19 (SFO) qattiq geksaferritining magnit xususiyatlari uning mikroyapısining murakkab munosabatlari bilan boshqariladi, bu ularning doimiy magnit ilovalariga aloqadorligini belgilaydi.Sol-gel o'z-o'zidan yonish sintezi natijasida olingan SFO nanopartikullari guruhini tanlang va G (L) chiziq profilini tahlil qilish orqali chuqur strukturaviy rentgen nurlari diffraktsiyasini (XRPD) tavsifini bajaring.Olingan kristallit o'lchamlari taqsimoti [001] yo'nalishi bo'yicha o'lchamning sintez usuliga aniq bog'liqligini ochib beradi, bu esa xiralashgan kristallitlarning shakllanishiga olib keladi.Bundan tashqari, SFO nanozarrachalarining o'lchami transmissiya elektron mikroskopiya (TEM) tahlili bilan aniqlandi va zarrachalardagi kristallitlarning o'rtacha soni taxmin qilindi.Ushbu natijalar kritik qiymatdan past bo'lgan yagona domen holatlarining shakllanishini ko'rsatish uchun baholangan va faollashtirish hajmi qattiq magnit materiallarning teskari magnitlanish jarayonini yoritishga qaratilgan vaqtga bog'liq magnitlanish o'lchovlaridan olingan.
Nano-miqyosdagi magnit materiallar katta ilmiy va texnologik ahamiyatga ega, chunki ularning magnit xossalari hajmi kattaligi bilan solishtirganda sezilarli darajada farq qiladi, bu esa yangi istiqbollar va ilovalarni keltirib chiqaradi1,2,3,4.Nanostrukturali materiallar orasida M tipidagi heksaferrit SrFe12O19 (SFO) doimiy magnit ilovalari uchun jozibador nomzodga aylandi5.Darhaqiqat, so'nggi yillarda o'lcham, morfologiya va magnit xususiyatlarini optimallashtirish uchun turli xil sintez va qayta ishlash usullari orqali nano o'lchovda SFO asosidagi materiallarni sozlash bo'yicha ko'plab tadqiqot ishlari olib borildi6,7,8.Bundan tashqari, u almashinuv birlashma tizimlarini tadqiq qilish va ishlab chiqishda katta e'tibor oldi9,10.Uning olti burchakli panjarasining c o'qi bo'ylab yo'naltirilgan yuqori magnit kristalli anizotropiyasi (K = 0,35 MJ / m3) 11,12 magnitlanish va kristal tuzilishi, kristallitlar va don hajmi, morfologiyasi va tuzilishi o'rtasidagi murakkab bog'liqlikning bevosita natijasidir.Shuning uchun yuqoridagi xususiyatlarni nazorat qilish muayyan talablarni qondirish uchun asosdir.1-rasmda SFO13 ning P63/mmc tipik olti burchakli kosmik guruhi va chiziq profili tahlilini o'rganishni aks ettirishga mos keladigan tekislik tasvirlangan.
Ferromagnit zarrachalar hajmining qisqarishi bilan bog'liq xarakteristikalar orasida, kritik qiymatdan past bo'lgan yagona domen holatining shakllanishi magnit anizotropiyaning oshishiga olib keladi (yuzaning yuqori sirt maydoni va hajm nisbati tufayli), bu majburiy maydonga olib keladi14,15.Qattiq materiallardagi kritik o'lchamdan (DC) past bo'lgan keng maydon (odatiy qiymat taxminan 1 mkm) va kogerent o'lcham (DCOH) 16 bilan belgilanadi: bu kogerent o'lchamdagi magnitsizlanishning eng kichik hajmli usuliga ishora qiladi. (DCOH) , Faollashtirish hajmi (VACT) sifatida ifodalangan 14. Biroq, 2-rasmda ko'rsatilganidek, kristall o'lchami DC dan kichikroq bo'lsa-da, inversiya jarayoni mos kelmasligi mumkin.Nanozarrachalar (NP) komponentlarida teskari o'zgarishlarning kritik hajmi magnit viskozitesiga (S) bog'liq va uning magnit maydoniga bog'liqligi NP magnitlanishining kommutatsiya jarayoni haqida muhim ma'lumotlarni beradi17,18.
Yuqorida: Tegishli magnitlanishni teskari aylantirish jarayonini ko'rsatadigan zarrachalar kattaligi bilan majburiy maydon evolyutsiyasining sxematik diagrammasi (15 dan moslashtirilgan).SPS, SD va MD mos ravishda superparamagnitik holat, yagona domen va multidomenni anglatadi;DCOH va DC mos ravishda kogerent diametri va kritik diametr uchun ishlatiladi.Pastki: kristallitlarning monokristaldan polikristalgacha o'sishini ko'rsatadigan turli o'lchamdagi zarrachalarning eskizlari.vamos ravishda kristallit va zarracha hajmini ko'rsating.
Shu bilan birga, nano miqyosda zarralar o'rtasidagi kuchli magnit o'zaro ta'sir, o'lchamdagi taqsimot, zarracha shakli, sirt buzilishi va magnitlanishning oson o'qi yo'nalishi kabi yangi murakkab jihatlar ham joriy etildi, bularning barchasi tahlilni yanada qiyinlashtiradi19, 20 .Ushbu elementlar energiya to'sig'ining taqsimlanishiga sezilarli darajada ta'sir qiladi va diqqat bilan ko'rib chiqishga loyiqdir, shu bilan magnitlanishning teskari holatiga ta'sir qiladi.Shu asosda magnit hajm va jismoniy nanostrukturali M-tipli heksaferrit SrFe12O19 o'rtasidagi bog'liqlikni to'g'ri tushunish ayniqsa muhimdir.Shuning uchun biz namunaviy tizim sifatida pastdan yuqoriga sol-gel usuli bilan tayyorlangan SFO to'plamidan foydalandik va yaqinda tadqiqot o'tkazdik.Oldingi natijalar shuni ko'rsatadiki, kristallitlarning o'lchami nanometr oralig'ida va u kristallitlarning shakli bilan birgalikda ishlatiladigan issiqlik bilan ishlov berishga bog'liq.Bundan tashqari, bunday namunalarning kristalliligi sintez usuliga bog'liq bo'lib, kristallitlar va zarrachalar hajmi o'rtasidagi bog'liqlikni aniqlash uchun batafsilroq tahlil qilish kerak.Ushbu bog'liqlikni ochib berish uchun transmissiya elektron mikroskopiya (TEM) tahlili bilan Rietveld usuli va yuqori statistik rentgen nurlari chang diffraktsiyasining chiziqli profil tahlili bilan kristall mikroyapı parametrlari (ya'ni, kristallitlar va zarrachalar hajmi, shakli) diqqat bilan tahlil qilindi. .XRPD) rejimi.Strukturaviy xarakteristikalar olingan nanokristallitlarning anizotropik xususiyatlarini aniqlash va (ferrit) materiallarning nanokristalli diapazonigacha cho'qqi kengayishini tavsiflashning mustahkam usuli sifatida chiziq profilini tahlil qilishning maqsadga muvofiqligini isbotlashga qaratilgan.Aniqlanishicha, hajm bo'yicha o'lchangan kristallit o'lchamining taqsimlanishi G(L) kristallografik yo'nalishga kuchli bog'liqdir.Ushbu ishda biz bunday kukun namunalarining tuzilishini va magnit xususiyatlarini aniq tasvirlash uchun o'lchamga bog'liq parametrlarni aniq olish uchun qo'shimcha texnikalar kerakligini ko'rsatamiz.Morfologik tuzilish xususiyatlari va magnit xatti-harakatlari o'rtasidagi bog'liqlikni aniqlash uchun teskari magnitlanish jarayoni ham o'rganildi.
Rietveldning rentgen nurlari kukuni diffraktsiyasi (XRPD) ma'lumotlarini tahlil qilish shuni ko'rsatadiki, c o'qi bo'ylab kristallit hajmi mos issiqlik bilan ishlov berish orqali sozlanishi mumkin.Bu, ayniqsa, bizning namunamizda kuzatilgan cho'qqi kengayishining anizotropik kristallit shakli tufayli bo'lishi mumkinligini ko'rsatadi.Bundan tashqari, Rietveld tomonidan tahlil qilingan o'rtacha diametr va Uilyamson-Xall diagrammasi o'rtasidagi muvofiqlik (vaS1-jadvalda) kristallitlar deyarli deformatsiyasiz va strukturaviy deformatsiya yo'qligini ko'rsatadi.Turli yo'nalishlar bo'yicha kristallit o'lchamlari taqsimotining evolyutsiyasi bizning e'tiborimizni olingan zarracha hajmiga qaratadi.Tahlil oddiy emas, chunki sol-gelning o'z-o'zidan yonishi natijasida olingan namuna g'ovakli tuzilishga ega bo'lgan zarrachalar aglomeratlaridan iborat6,9, yigirma bir.TEM test namunasining ichki tuzilishini batafsilroq o'rganish uchun ishlatiladi.Oddiy yorqin maydon tasvirlari 3a-c-rasmda keltirilgan (tahlilning batafsil tavsifi uchun qo'shimcha materiallarning 2-bo'limiga qarang).Namuna kichik bo'laklar shakliga ega bo'lgan zarralardan iborat.Trombotsitlar bir-biriga qo'shilib, turli o'lcham va shakldagi g'ovakli agregatlarni hosil qiladi.Trombotsitlar hajmining taqsimlanishini taxmin qilish uchun har bir namunaning 100 zarracha maydoni ImageJ dasturi yordamida qo'lda o'lchandi.Qiymat bilan bir xil zarracha maydoniga ega bo'lgan ekvivalent doiraning diametri har bir o'lchangan bo'lakning vakili o'lchamiga bog'liq.SFOA, SFOB va SFOC namunalarining natijalari 3d-f-rasmda jamlangan va o'rtacha diametr qiymati ham xabar qilingan.Qayta ishlash haroratini oshirish zarrachalar hajmini va ularning tarqalish kengligini oshiradi.VTEM va VXRD (1-jadval) o'rtasidagi taqqoslashdan ko'rinib turibdiki, SFOA va SFOB namunalari holatida har bir zarrachadagi kristallitlarning o'rtacha soni ushbu lamellarning polikristallik xususiyatini ko'rsatadi.Bundan farqli o'laroq, SFOC zarrachalarining hajmi o'rtacha kristallit hajmi bilan taqqoslanadi, bu lamellarning ko'pchiligi yagona kristallar ekanligini ko'rsatadi.Biz shuni ta'kidlaymizki, TEM va rentgen nurlari diffraktsiyasining ko'rinadigan o'lchamlari har xil, chunki ikkinchisida biz kogerent sochilish blokini o'lchaymiz (u oddiy parchadan kichikroq bo'lishi mumkin): Bundan tashqari, bu tarqalishning kichik xato yo'nalishi. domenlar difraksiya bilan hisoblab chiqiladi.
(a) SFOA, (b) SFOB va (c) SFOC ning yorqin maydondagi TEM tasvirlari ular plastinka shaklidagi zarrachalardan iborat ekanligini ko'rsatadi.Tegishli o'lchamdagi taqsimotlar panelning gistogrammasida ko'rsatilgan (df).
Oldingi tahlilda ham ko'rganimizdek, haqiqiy kukun namunasidagi kristallitlar polidispers tizimni hosil qiladi.Rentgen usuli kogerent tarqalish blokiga juda sezgir bo'lganligi sababli, nozik nanostrukturalarni tavsiflash uchun kukun diffraktsiyasi ma'lumotlarini to'liq tahlil qilish talab etiladi.Bu erda kristallitlar hajmi G(L)23 hajmli kristallit hajmi taqsimot funksiyasining xarakteristikasi orqali muhokama qilinadi, bu taxmin qilingan shakl va o'lchamdagi kristallitlarni topish ehtimoli zichligi sifatida talqin qilinishi mumkin va uning og'irligi bu.Tahlil qilingan namunadagi hajm.Prizmatik kristallit shakli bilan o'rtacha hajmli kristallit hajmini ([100], [110] va [001] yo'nalishdagi o'rtacha yon uzunligi) hisoblash mumkin.Shuning uchun biz nano-miqyosdagi materiallarning kristallit o'lchamlarini to'g'ri taqsimlash uchun ushbu protseduraning samaradorligini baholash uchun anizotropik parchalar shaklida turli zarracha o'lchamiga ega bo'lgan uchta SFO namunasini tanladik (6-bandga qarang).Ferrit kristallitlarining anizotropik yo'nalishini baholash uchun tanlangan cho'qqilarning XRPD ma'lumotlarida chiziq profili tahlili o'tkazildi.Sinovdan o'tgan SFO namunalarida bir xil kristall tekislik to'plamidan qulay (sof) yuqori tartibli diffraktsiya mavjud emas edi, shuning uchun chiziqni kengaytirish hissasini o'lcham va buzilishdan ajratish mumkin emas edi.Shu bilan birga, diffraktsiya chiziqlarining kengayishi ko'proq o'lcham effektiga bog'liq bo'lib, o'rtacha kristallit shakli bir nechta chiziqlarni tahlil qilish orqali tekshiriladi.4-rasmda aniqlangan kristallografik yo‘nalish bo‘yicha G(L) hajmli kristallit o‘lchamini taqsimlash funksiyasi solishtiriladi.Kristallit o'lchamlarini taqsimlashning odatiy shakli lognormal taqsimotdir.Olingan barcha o'lchamlarni taqsimlashning o'ziga xos xususiyati ularning bir xilligidir.Ko'pgina hollarda, bu taqsimot ba'zi aniqlangan zarrachalar hosil bo'lish jarayoni bilan bog'liq bo'lishi mumkin.Tanlangan cho'qqining o'rtacha hisoblangan o'lchami va Rietveld takomillashtirishidan olingan qiymat o'rtasidagi farq maqbul diapazonda (asbobni kalibrlash protseduralari ushbu usullar orasida farq qiladi) va mos keladigan tekisliklar to'plamidagi farq bilan bir xil bo'ladi. Debye Olingan o'rtacha kattalik 2-jadvalda ko'rsatilganidek, Sherrer tenglamasiga mos keladi. Ikki xil modellashtirish texnikasining hajmi o'rtacha kristallit o'lchamining tendentsiyasi juda o'xshash va mutlaq o'lchamning og'ishi juda kichik.Rietveld bilan kelishmovchiliklar bo'lishi mumkin bo'lsa-da, masalan, SFOB ning (110) aksi bo'lsa, bu har birida 1 daraja 2th masofada tanlangan ko'zguning har ikki tomonidagi fonni to'g'ri aniqlash bilan bog'liq bo'lishi mumkin. yo'nalishi.Shunga qaramay, ikkita texnologiya o'rtasidagi mukammal kelishuv usulning dolzarbligini tasdiqlaydi.Cho'qqi kengayishining tahlilidan ko'rinib turibdiki, [001] bo'ylab o'lcham sintez usuliga o'ziga xos bog'liq bo'lib, natijada sol-gel bilan sintezlangan SFO6,21 da xiralashgan kristallitlar hosil bo'ladi.Bu xususiyat imtiyozli shaklga ega nanokristallarni loyihalash uchun ushbu usuldan foydalanishga yo'l ochadi.Hammamizga ma'lumki, SFO ning murakkab kristall strukturasi (1-rasmda ko'rsatilganidek) SFO12 ning ferromagnit harakatining yadrosidir, shuning uchun shakl va o'lcham xususiyatlarini ilovalar uchun namuna dizaynini optimallashtirish uchun sozlash mumkin (masalan, doimiy magnit bilan bog'liq).Biz kristallit o'lchamlarini tahlil qilish kristallit shakllarining anizotropiyasini tavsiflashning kuchli usuli ekanligini va ilgari olingan natijalarni yanada mustahkamlashini ta'kidlaymiz.
(a) SFOA, (b) SFOB, (c) SFOC tanlangan aks ettirish (100), (110), (004) hajmining og'irligi bo'lgan kristallit hajmi taqsimoti G (L).
5-rasmda ko'rsatilganidek, nano-changli materiallarning kristallit o'lchamining aniq taqsimotini olish va uni murakkab nanostrukturalarga qo'llash protsedurasining samaradorligini baholash uchun biz ushbu usulning nanokompozit materiallarda (nominal qiymatlar) samarali ekanligini tasdiqladik.Ishning aniqligi SrFe12O19/CoFe2O4 40/60 w/w % dan iborat.Ushbu natijalar Rietveld tahliliga to'liq mos keladi (taqqoslash uchun 5-rasmdagi sarlavhaga qarang) va bir fazali tizim bilan taqqoslaganda, SFO nanokristallari plastinkaga o'xshash morfologiyani ta'kidlashi mumkin.Ushbu natijalar ushbu chiziqli profil tahlilini bir nechta turli kristall fazalar tegishli tuzilmalar haqida ma'lumotni yo'qotmasdan bir-biriga mos kelishi mumkin bo'lgan murakkabroq tizimlarga qo'llashi kutilmoqda.
Nanokompozitlarda SFO ((100), (004)) va CFO (111) ning tanlangan akslarining G (L) hajmi bo'yicha vaznli kristallit hajmi taqsimoti;Taqqoslash uchun Rietveld tahlilining tegishli qiymatlari 70(7), 45(6) va 67(5) nm6 ni tashkil qiladi.
2-rasmda ko'rsatilganidek, magnit maydonning o'lchamini aniqlash va fizik hajmni to'g'ri baholash bunday murakkab tizimlarni tavsiflash va magnit zarralar orasidagi o'zaro ta'sir va strukturaviy tartibni aniq tushunish uchun asosdir.Yaqinda magnit sezuvchanlikning qaytarilmas komponentini (chirr) o'rganish uchun magnitlanishning teskari jarayoniga alohida e'tibor berib, SFO namunalarining magnit harakati batafsil o'rganildi (S3-rasm SFOC misolidir)6.Ushbu ferritga asoslangan nanosistemada magnitlanishni qaytarish mexanizmini chuqurroq tushunish uchun biz ma'lum bir yo'nalishda to'yingandan so'ng teskari maydonda (HREV) magnit gevşeme o'lchovini amalga oshirdik.\(M\left(t\right)\proptoSln\left(t\o'ng)\) ni ko'rib chiqing (batafsil ma'lumot uchun 6-rasm va qo'shimcha materialga qarang) va faollashtirish hajmini (VACT) oling.Hodisada izchil ravishda qaytarilishi mumkin bo'lgan materialning eng kichik hajmi sifatida belgilanishi mumkinligi sababli, bu parametr teskari jarayonda ishtirok etadigan "magnit" hajmni ifodalaydi.Bizning VACT qiymatimiz (S3-jadvalga qarang) diametri taxminan 30 nm bo'lgan sharga to'g'ri keladi, kogerent diametr (DCOH) sifatida belgilanadi, bu tizimning kogerent aylanish orqali magnitlanishining yuqori chegarasini tavsiflaydi.Garchi zarrachalarning jismoniy hajmida katta farq bo'lsa ham (SFOA SFOC dan 10 baravar katta), bu qiymatlar juda doimiy va kichik bo'lib, barcha tizimlarning magnitlanishni qaytarish mexanizmi bir xil bo'lib qolayotganini ko'rsatadi (biz da'vo qilgan narsaga mos keladi). yagona domen tizimi) 24 .Oxir-oqibat, VACT XRPD va TEM tahliliga qaraganda ancha kichikroq jismoniy hajmga ega (S3-jadvaldagi VXRD va VTEM).Shunday qilib, biz kommutatsiya jarayoni faqat izchil aylanish orqali sodir bo'lmaydi, degan xulosaga kelishimiz mumkin.E'tibor bering, turli xil magnitometrlar yordamida olingan natijalar (S4-rasm) juda o'xshash DCOH qiymatlarini beradi.Shu munosabat bilan, eng oqilona teskari jarayonni aniqlash uchun bitta domen zarrasining (DC) kritik diametrini aniqlash juda muhimdir.Bizning tahlilimizga ko'ra (qo'shimcha materialga qarang), biz olingan VACT ning nomutanosib aylanish mexanizmini o'z ichiga oladi, degan xulosaga kelishimiz mumkin, chunki DC (~ 0,8 mkm) bizning zarrachalarimiz DC (~ 0,8 mkm) dan juda uzoqda, ya'ni domen devorlarining shakllanishi emas Keyinchalik kuchli qo'llab-quvvatlandi va bitta domen konfiguratsiyasini oldi.Bu natijani oʻzaro taʼsir sohasining hosil boʻlishi bilan izohlash mumkin25, 26. Yagona kristallit oʻzaro taʼsir sohasida ishtirok etadi, bu materiallarning heterojen mikrostrukturasi tufayli oʻzaro bogʻlangan zarrachalarga tarqaladi27,28.X-ray usullari faqat domenlarning (mikrokristallarning) nozik mikro tuzilishiga sezgir bo'lsa-da, magnit bo'shashish o'lchovlari nanostrukturali SFOlarda yuzaga kelishi mumkin bo'lgan murakkab hodisalarning dalillarini beradi.Shuning uchun, SFO donalarining nanometr o'lchamini optimallashtirish orqali ko'p domenli inversiya jarayoniga o'tishni oldini olish va shu bilan ushbu materiallarning yuqori majburiyligini saqlab qolish mumkin.
(a) SFOC ning vaqtga bog'liq magnitlanish egri chizig'i -5 T va 300 K da to'yingandan keyin turli xil teskari maydon HREV qiymatlarida o'lchanadi (eksperimental ma'lumotlar yonida ko'rsatilgan) (magnitlanish namunaning og'irligiga qarab normallashtiriladi);ravshanlik uchun, Inset eng yaxshi mos (qizil chiziq) ega 0,65 T maydoni (qora doira), eksperimental ma'lumotlarni ko'rsatadi (magnetizatsiya M0 = M (t0) boshlang'ich qiymatiga normallashtirilgan);(b) mos keladigan magnit yopishqoqlik (S) maydonning SFOC A funksiyasiga teskari (chiziq ko'z uchun yo'riqnomadir);(c) fizik/magnit uzunlik shkalasi tafsilotlari bilan faollashtirish mexanizmi sxemasi.
Umuman olganda, magnitlanishning o'zgarishi bir qator mahalliy jarayonlar orqali sodir bo'lishi mumkin, masalan, domen devorining yadrolanishi, tarqalishi, mahkamlash va ochish.Bir domenli ferrit zarralari holatida faollashtirish mexanizmi yadrolanish vositasida bo'lib, magnitlanishning umumiy magnit teskari hajmidan kichikroq magnitlanish o'zgarishi bilan qo'zg'atiladi (6c-rasmda ko'rsatilganidek)29.
Kritik magnitlanish va fizik diametr o'rtasidagi bo'shliq shuni anglatadiki, incogerent rejim magnit domenning teskari aylanishining bir vaqtning o'zida sodir bo'lgan hodisasidir, bu materialning bir xilligi va sirt notekisligi bilan bog'liq bo'lishi mumkin, bu zarrachalar hajmi 25 ga oshganda korrelyatsiya qilinadi va natijada zarrachalardan og'ish paydo bo'ladi. yagona magnitlanish holati.
Shu sababli, biz ushbu tizimda magnitlanishning teskari jarayoni juda murakkab va nanometr shkalasida o'lchamni kamaytirishga qaratilgan harakatlar ferritning mikro tuzilishi va magnitlanish o'rtasidagi o'zaro ta'sirda asosiy rol o'ynaydi degan xulosaga kelishimiz mumkin..
Tuzilish, shakl va magnitlanish o'rtasidagi murakkab munosabatlarni tushunish kelajakdagi ilovalarni loyihalash va ishlab chiqish uchun asosdir.SrFe12O19 ning tanlangan XRPD naqshining chiziqli profil tahlili bizning sintez usulimiz bilan olingan nanokristallarning anizotropik shaklini tasdiqladi.TEM tahlili bilan birgalikda ushbu zarrachaning polikristal tabiati isbotlandi va keyinchalik kristallit o'sishining dalillariga qaramay, ushbu ishda o'rganilgan SFO hajmi kritik yagona domen diametridan past ekanligi tasdiqlandi.Shu asosda biz o'zaro bog'langan kristallitlardan tashkil topgan o'zaro ta'sir doirasini shakllantirishga asoslangan qaytarib bo'lmaydigan magnitlanish jarayonini taklif qilamiz.Natijalarimiz nanometr darajasida mavjud bo'lgan zarrachalar morfologiyasi, kristal tuzilishi va kristallit hajmi o'rtasidagi yaqin bog'liqlikni isbotlaydi.Ushbu tadqiqot qattiq nanostrukturali magnit materiallarning teskari magnitlanish jarayonini oydinlashtirish va natijada paydo bo'lgan magnit xatti-harakatlarida mikro tuzilma xususiyatlarining rolini aniqlashga qaratilgan.
Namunalar 6-Ma'lumotnomada keltirilgan sol-gel o'z-o'zidan yonish usuli bo'yicha xelatlashtiruvchi vosita/yoqilg'i sifatida limon kislotasi yordamida sintez qilindi. Sintez shartlari uch xil o'lchamdagi namunalarni (SFOA, SFOB, SFOC) olish uchun optimallashtirildi. turli haroratlarda (mos ravishda 1000, 900 va 800 ° C) tegishli tavlanish muolajalari orqali olinadi.Jadval S1 magnit xususiyatlarini umumlashtiradi va ular nisbatan o'xshashligini aniqlaydi.Nanokompozit SrFe12O19/CoFe2O4 40/60 w/w% ham xuddi shunday tarzda tayyorlangan.
Bruker D8 kukunli difraktometrida CuKa nurlanishi (l = 1,5418 Å) yordamida diffraktsiya namunasi o'lchandi va detektor tirqishining kengligi 0,2 mm ga o'rnatildi.2th oralig'ida 10-140 ° oralig'ida ma'lumotlarni to'plash uchun VANTEC hisoblagichidan foydalaning.Ma'lumotni yozish paytida harorat 23 ± 1 ° C darajasida saqlangan.Ko'zgu qadam va skanerlash texnologiyasi bilan o'lchanadi va barcha sinov namunalarining qadam uzunligi 0,013 ° (2teta);o'lchov masofasining maksimal tepalik qiymati -2,5 va + 2,5 ° (2teta).Har bir tepalik uchun jami 106 kvant, quyruq uchun esa taxminan 3000 kvant hisoblanadi.Keyinchalik bir vaqtning o'zida tahlil qilish uchun bir nechta eksperimental cho'qqilar (ajratilgan yoki qisman bir-biriga yopishgan) tanlangan: (100), (110) va (004), ular SFO ro'yxatga olish chizig'ining Bragg burchagiga yaqin Bragg burchagida sodir bo'lgan.Eksperimental intensivlik Lorentz polarizatsiya omili uchun tuzatildi va fon taxmin qilingan chiziqli o'zgarish bilan olib tashlandi.Asbobni kalibrlash va spektral kengaytirish uchun NIST standarti LaB6 (NIST 660b) ishlatilgan.Sof diffraktsiya chiziqlarini olish uchun LWL (Louer-Weigel-Louboutin) 30,31 dekonvolyutsiya usulidan foydalaning.Ushbu usul PROFIT-software32 profilni tahlil qilish dasturida amalga oshiriladi.Namuna va standartning o'lchangan intensivlik ma'lumotlarini psevdo Voigt funktsiyasi bilan moslashtirishdan mos keladigan to'g'ri chiziq konturi f(x) olinadi.G(L) o'lchamlarni taqsimlash funksiyasi f(x) dan 23-bandda keltirilgan protsedura bo'yicha aniqlanadi. Batafsil ma'lumot uchun qo'shimcha materialga qarang.Chiziq profili tahliliga qo'shimcha sifatida FULLPROF dasturi XRPD ma'lumotlarida Rietveld tahlilini o'tkazish uchun ishlatiladi (batafsil ma'lumotlarni Maltoni va boshq. 6 da topish mumkin).Xulosa qilib aytganda, Rietveld modelida diffraktsiya cho'qqilari o'zgartirilgan Tompson-Koks-Xastings psevdo Voigt funktsiyasi bilan tavsiflanadi.LeBail ma'lumotlarini takomillashtirish NIST LaB6 660b standartida asbobning eng yuqori kengayishdagi hissasini ko'rsatish uchun amalga oshirildi.Hisoblangan FWHM ga ko'ra (to'liq kenglik eng yuqori intensivlikning yarmida), Debye-Scherrer tenglamasidan kogerent tarqalish kristalli domenining hajm bo'yicha o'rtacha hajmini hisoblash uchun foydalanish mumkin:
Bu erda l - rentgen nurlanishining to'lqin uzunligi, K - shakl omili (0,8-1,2, odatda 0,9 ga teng), th - Bragg burchagi.Bu quyidagilarga taalluqlidir: tanlangan ko'zgu, mos keladigan tekisliklar to'plami va butun naqsh (10-90 °).
Bundan tashqari, zarrachalar morfologiyasi va hajmi taqsimoti haqida ma'lumot olish uchun TEM tahlili uchun 200 kV kuchlanishda ishlaydigan va LaB6 filamenti bilan jihozlangan Philips CM200 mikroskopi ishlatilgan.
Magnitlanish bo'shashishini o'lchash ikki xil asbob tomonidan amalga oshiriladi: 9 T supero'tkazuvchi magnit bilan jihozlangan kvant dizayni-vibratsiyali namunali magnitometrdan (VSM) jismoniy xususiyatni o'lchash tizimi (PPMS) va elektromagnitli MicroSense Model 10 VSM.Maydon 2 T, namuna maydonda to'yingan (har bir asbob uchun mos ravishda m0HMAX: -5 T va 2 T), so'ngra namunani almashtirish maydoniga (HC yaqinida) olib kelish uchun teskari maydon (HREV) qo'llaniladi. ) va keyin magnitlanishning parchalanishi 60 daqiqadan ortiq vaqt funksiyasi sifatida qayd etiladi.O'lchov 300 K da amalga oshiriladi. Tegishli faollashtirish hajmi qo'shimcha materialda tasvirlangan o'lchangan qiymatlar asosida baholanadi.
Muscas, G., Yaacoub, N. & Peddis, D. Nanostrukturali materiallarda magnit buzilishlar.Yangi magnit nanostrukturada 127-163 (Elsevier, 2018).https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813594-5.00004-7.
Mathieu, R. va Nordblad, P. Kollektiv magnit xatti-harakatlari.Nanozarrachalar magnitlanishining yangi tendentsiyasida, 65-84-betlar (2021).https://doi.org/10.1007/978-3-030-60473-8_3.
Dormann, JL, Fiorani, D. & Tronc, E. Nozik zarrachalar tizimlarida magnit gevşeme.Kimyoviy fizikadagi taraqqiyot, 283-494-betlar (2007).https://doi.org/10.1002/9780470141571.ch4.
Sellmyer, DJ va boshqalar. Nanomagnitlarning yangi tuzilishi va fizikasi (taklif qilingan).J. Amaliy fizika 117, 172 (2015).
de Julian Fernandez, C. va boshqalar. Tematik ko'rib chiqish: qattiq heksaferrit doimiy magnit ilovalarining rivojlanishi va istiqbollari.J. Fizika.D. Fizika faniga ariza topshirish (2020).
Maltoni, P. va boshqalar SrFe12O19 nanokristallarining sintezi va magnit xususiyatlarini optimallashtirish orqali doimiy magnit sifatida qo'sh magnitli nanokompozitlardan foydalaniladi.J. Fizika.D. Fizika 54, 124004 (2021) uchun ariza.
Saura-Múzquiz, M. va boshqalar. Nanozarrachalar morfologiyasi, yadro/magnit tuzilishi va sinterlangan SrFe12O19 magnitlarining magnit xususiyatlari o'rtasidagi munosabatni aniqlang.Nano 12, 9481–9494 (2020).
Petrecca, M. va boshqalar almashinadigan bahor doimiy magnitlarini ishlab chiqarish uchun qattiq va yumshoq materiallarning magnit xususiyatlarini optimallashtirish.J. Fizika.D. Fizika 54, 134003 (2021) uchun ariza.
Maltoni, P. va boshqalar. Qattiq yumshoq SrFe12O19/CoFe2O4 nanostrukturalarining magnit xususiyatlarini kompozitsion/fazali birikma orqali sozlang.J. Fizika.Kimyo C 125, 5927–5936 (2021).
Maltoni, P. va boshqalar. SrFe12O19/Co1-xZnxFe2O4 nanokompozitlarining magnit va magnit birikmasini o'rganing.J. Mag.Mag.alma mater.535, 168095 (2021 yil).
Pullar, RC Hexagonal ferrites: Hexaferrit keramika sintezi, ishlashi va qo'llanilishi haqida umumiy ma'lumot.Tahrirlash.alma mater.fan.57, 1191–1334 (2012).
Momma, K. & Izumi, F. VESTA: Elektron va tizimli tahlil uchun 3D vizualizatsiya tizimi.J. Amaliy jarayon kristallografiyasi 41, 653-658 (2008).
Peddis, D., Jönsson, PE, Laureti, S. & Varvaro, G. Magnit shovqin.Nanosciencedagi chegaralar, 129-188-betlar (2014).https://doi.org/10.1016/B978-0-08-098353-0.00004-X.
Li, Q. va boshqalar. Yuqori kristalli Fe3O4 nanozarralarining o'lchami/domen tuzilishi va magnit xususiyatlari o'rtasidagi bog'liqlik.fan.Vakil 7, 9894 (2017).
Coey, JMD Magnit va magnit materiallar.(Kembrij universiteti nashriyoti, 2001).https://doi.org/10.1017/CBO9780511845000.
Lauretti, S. va boshqalar.Kub magnit anizotropiya bilan CoFe2O4 nanopartikullarining silika bilan qoplangan nanoporous komponentlarida magnit shovqin.Nanotexnologiya 21, 315701 (2010).
O'Grady, K. & Laidler, H. Magnit qayd etish vositalarining cheklovlari.J. Mag.Mag.alma mater.200, 616–633 (1999).
Lavorato, GC va boshqalar. Yadro/qobiq ikkita magnit nanozarrachalardagi magnit o'zaro ta'sir va energiya to'sig'i kuchaytiriladi.J. Fizika.Kimyo C 119, 15755–15762 (2015).
Peddis, D., Cannas, C., Musinu, A. & Piccaluga, G. Nanozarrachalarning magnit xususiyatlari: zarracha hajmining ta'siridan tashqari.Kimyo bir evro.J. 15, 7822–7829 (2009).
Eikeland, AZ, Stingasiu, M., Mamakhel, AH, Saura-Múzquiz, M. & Christensen, M. SrFe12O19 nanokristallarining morfologiyasini nazorat qilish orqali magnit xususiyatlarini oshiring.fan.Vakil 8, 7325 (2018).
Schneider, C., Rasband, W. va Eliceiri, K. NIH Image to ImageJ: 25 yillik tasvir tahlili.A. Nat.9-usul, 676–682 (2012).
Le Bail, A. & Louer, D. Rentgen profilini tahlil qilishda kristallit o'lchamlari taqsimotining silliqligi va haqiqiyligi.J. Amaliy jarayon kristallografiyasi 11, 50-55 (1978).
Gonsales, JM va boshqalar. Magnit yopishqoqligi va mikroyapısı: faollashtirish hajmining zarracha hajmiga bog'liqligi.J. Amaliy fizika 79, 5955 (1996).
Vavaro, G., Agostinelli, E., Testa, AM, Peddis, D. va Laureti, S. ultra yuqori zichlikdagi magnit yozishda.(Jenni Stenford Press, 2016).https://doi.org/10.1201/b20044.
Xu, G., Tomson, T., Rettner, CT, Raoux, S. & Terris, BD Co∕Pd nanostrukturalari va kino magnitlanishining o'zgarishi.J. Amaliy fizika 97, 10J702 (2005).
Xlopkov, K., Gutfleisch, O., Hinz, D., Myuller, K.-H.& Schultz, L. Teksturali nozik taneli Nd2Fe14B magnitidagi o'zaro ta'sir doirasining evolyutsiyasi.J. Amaliy fizika 102, 023912 (2007).
Mohapatra, J., Xing, M., Elkins, J., Beatty, J. & Liu, JP CoFe2O4 nanopartikullarida o'lchamga bog'liq magnit qotib qolish: sirt egilishining ta'siri.J. Fizika.D. Fizika 53, 504004 (2020) uchun ariza topshirish.