بخشی از مقاله
چکیده:
در این پژوهش مغناطش اشباعی و نیروی بازگردان و میانگین ضخامت پوسته نانوذرات فریت منیزیم تهیه شده به روش همرسوبی که در دماهای مختلف برشته شده بودند اندازه گیری شده وچگونگی تغییرات مغناطش اشباعی ذرات در مدل هسته-پوسته تغییر یافته که ترکیبی بین کج شدگی اسپینی و تبادل جایگاه کاتیونها می باشد مورد بحث قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد که نمونه ها با دمای برشته کمتر از 450 C ابرپارامغناطیس بوده ودر دماهای دیگر دارایHc 0 هستند. در این آزمایش مغناطش هسته Mcore=24/39 - emu/g - ومیانگین ضخامت پوسته t=2/5 - nm - بدست آمد.
مقدمه :
فریت منیزیومMgFe2o4 یکی از اسپینل های مهم است که به علت داشتن ویژگیهای مناسب الکتریکی و مغناطیسی و همچنین دارا بودن خاصیت ابرپارامغناطیسی نانو ذرات آن ، درهسته های سیم پیچه های مغناطیسی ، حسگرها و پزشکی کاربرد دارد1]و.[2 ابرپارامغناطیسی همانند اتم های پارامغناطیسی بوده ولی گشتاور مغناطیسی ذرات آن بسیاربزرگ است. ویژگیهای ابرپارامغناطیسی مواد بوسیله ناهمسانگردی مغناطیسی تعیین می شود که ازجفت شدگی اندازه حرکت زاویه ای اسپین مدار الکترون درجایگاههای ساختاری بلوری شبکه ناشی می شود. عامل اصلی که شدت جفت شدگی مغناطیسی را کنترل می نماید اندازه مومنتم مغناطیسی روی هرجزء جفت شده، فاصله بین آنهاوتقارن نقاط شبکه است.
این عامل ها با ترکیب شیمیایی، ثابت شبکه ومختصات نقاط شبکه تطابق دارد . در سیستم های خالص فلزی، ترکیب شیمیایی بلور اصولا ثابت است. صرفنظر از اندازه، تغییرات شیمیایی هم می تواند ویژگیهای ابر پارا مغناطیسی را تغییر و کنترل نماید. وقتی 0 در فرمول شیمیایی فریت اسپینلی، فلزیا یک یون نامغناطیسی است مانند0J2+، جفت شدگی مغناطیسی خالص ازمومنتم مغناطیسی کاتیونهای - H ناشی می شود و ممکن است نسبتا ضعیف تر باشد.
ناهمگنی مغناطیسی درفریت منیزیم می تواند کمتراز دیگر فریت های اسپینلی باشد که در آنها همه کاتیونهای فلزی مومنتوم مغناطیسی بزرگتری دارند. بنابراین منطقی است که انتظارداشته باشیم نانوذرات فریت منیزیم حتی دراندازه های نسبتا بزرگ ویژگیهای ابرپارامغناطیسی داشته باشند1]و2و.[3 کاهش مغناطش در نانوذرات به دلیل وجود یک لایه مرده در سطح ذرات می باشد که در مدل تبادلی جفتی پوسته -هسته مورد بحث قرار می گیرد که در آن مقایسه بین اثرات کج شدگی اسپین و تبادل جایگاه کاتیونها که نقش مهمی را دارند انجام می گیرد. در این مدل یک هسته فرو مغناطیسی به وسیله یک لایه سطحی از اسپین های کج شده احاطه شده است.
برهم کنش بین کاتیونها در فریت ها پادفرومغناطیسی است واز سوی دیگر چون برهم کنش تبادل بین دو زیر شبکه - AB - قوی تر از برهم کنش درونی هر زیرشبکه AوB است، پس یک نظم فری مغناطیسی به وجود می آید. باید دانست که این بر هم کنش های تبادلی از طریق یونهای اکسیژن صورت می گیرد. بنابراین به علت متغیر بودن نزدیکترین همسایگان کاتیونهای سطحی و نبود اکسیژن در همسایگی برخی از این کاتیونها، تعدادی از پیوندهای تبادلی شکسته می شوند و کج شدگی اسپینی رخ می دهد که همان بی نظمی اسپینی سطحی خواهد بود.
چنین برهم کنشی منجر به یک لایه کاملا بی نظم از نظر مغناطیسی خواهد شد . حضور چنین لایه ای در ذرات بس ریز موسوم به پوسته اسپین شیشه ای ، باعث کاهش تعدادگشتاورهای اسپینی نظم یافته در کل ذره می شود ودر نتیجه منجر به کاهش مغناطش خواهد شد. چون یونهای0J+2 دارای گشتاور مغناطیسی صفر هستند گشتاور مغناطیسی کل در فرمول شیمیایی یاخته - - H 2- - 0J 1- - H - - 0J به خاطر یونهای آهن است.
میانگین ضخامت پوسته نانوذرات نمونه های آنیل شده در دماهای مختلف با استفاده از مقادیر تجربی بدست آمده میانگین قطر - - Dومغناطش اشباعی - - Msat محاسبه گردید. 03 بحث و نتیجه گیری:شکل 1 الگویXRDی پودرهای فریت منیزیم خشکیده شده که در دماهای مختلف تا دمای1088 C برشته شده را نشان میدهد. در دماهای بالاتر از 350 C همه ی قله های اصلی فاز اسپینلی در این الگوها ظاهر شده و با افزایش دما ارتفاع این قله ها افزایش و پهنای انها کاهش می یابدکه نشانه افزایش بلورینگی و میانگین اندازه بلورکها است.
