بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله نانوذرات فریت بیسموت Bi1 x Nd x FeO3 آلاییده شده با نئودیوم به روش سل ژل ساخته شدند. فاز خالص رومبوهیدرال با ساختار پروسکایت اعوجاج یافته تمام نمونهها به وسیله الگوی پراش اشعه ایکس XRD مورد بررسی قرار گرفت. طبق نتایج به دست آمده اندازهی ذرات با جانشانی یون نئودیوم در ساختار کاهش یافت. خواص مغناطیسی نمونههای 0.05, 0.1, 0.2 Bi1 x Ndx FeO3 x با استفاده از مغناطیسسنج نمونه ارتعاشی VSM مورد مطالعه قرار گرفت.
مقدمه
مولتی فروئیک¬ها موادی هستند که به طور همزمان حداقل دارای دو نظم از نظمهای فروئیک اصلی در یک فاز هستند. اصطلاح چندفروئیکی توصیف کنندهی موادی است که به طور همزمان دو یا بیشتر از ویژگیهای فرو مغناطیس، فروالکتریک و فروالاستیک را نشان میدهند .[1] در بین مواد مولتی فروئیک، فریت بیسموت بزرگترین گروه این مواد را با ساختار اعوجاج یافته لوزی گون با گروه فضایی R 3C را تشکیل میدهد. در سال 1960 خواص مغناطیسی و الکتریکی فریت بیسموت برای اولین بار توسط اسمولینسکی و همکارانش مورد بررسی قرار گرفت .
[2] توجه زیاد به این ماده به دلیل دمای کوری 1103 کلوین و دمای نیل 643 کلوین میباشد3]و.[4 همزیستی خاصیت فرومغناطیسی و فروالکتریکی در این ماده باعث گردیده که در سالهای اخیر، توجه بالقوه بسیار زیادی برای ساخت دستگاههای ذخیره اطلاعات، اسپینترونیک و سنسورهای مگنتوالکتریکی را معطوف به خود کند.[5] روشهای متفاوتی برای سنتز نانوذرات فریت بیسموت وجود دارد. در این پژوهش روش سل-ژل به دلیل مزیتهایی که نسبت به بقیهی روشها دارد، به کار گرفته شده است که از جملهی آنها میتوان به تهیهی محصولاتی با خلوص بالا و بازده تولید مناسب اشاره کرد. همچنین این روش میتواند پایهای برای تولید لایه نازک فریت بیسموت باشد.
روش انجام آزمایش
برای تهیهی نانوذرات فریت بیسموت آلاییده شده با عنصر نئودیوم - Bi1 x Nd x FeO3 - از فرآیند پایین به بالا سل-ژل استفاده شد. 3 درصد نیترات بیسموت اضافی به منظور جبران بیسموت تبخیر شده در حین واکنش به آنها اضافه گردید .[6] سوختهای انتخابی سنتز، اتیلن گلیکل و متاکسی اتانول2 میباشند. برای رساندن PH حلالها به حدود 1/5 مقداری استیک اسید به صورت قطره قطره در آنها ریخته میشود. بعد از 30 دقیقه هم- خوردن، نیترات بیسموت و سپس نیترات نئودیوم به محلول سوختها و استیک اسید اضافه میگردد و به مدت 30 دقیقه به طور پیوسته همزده شده و در ادامه نیترات آهن اضافه میشود. به محض افزودن نیترات آهن رنگ محلول به قرمز آجری و سپس قرمز تیره تغییر میکند.
بعد از یک ساعت دمای محلول به 70 درجه سانتیگراد افزایش مییابد. سه ساعت پس از حرارت دادن و هم-خوردن پیوسته، ژل شفافی به دست میآید که بعد از چند دقیقه و در دمایی بالاتر از 70 درجه رسوب زرد رنگی تشکیل میشود. رسوب حاصل به مدت 10 ساعت در دمای اتاق و سپس به منظور بخار شدن آب باقی مانده در آن تا زمانی که تمام مواد موجود در ته ظرف سیاه شود در دمای 115 درجه قرار داده میشود. پودر به دست آمده به مدت 2 ساعت و در دمای 550 درجه در کوره کلسینه میگردد.[7] در پایان پودرهای به دست آمده با محلول نیتریک اسید 0/2 مولار به منظور از بین بردن فازهای ثانویه و ناخالصیهای موجود شست و شو داده میشوند.[8]
نتایج و بحث
شکل - 1 - تصویر ذرات سنتز شده فریت بیسموت با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری TEM را نشان میدهد. همان-طور که مشاهده میگردد، سنتز نانوذرات به روش سل-ژل باعث تشکیل ذرات همگن و با یکنواختی بالا گردیده است. میانگین ذرات سنتز شده برای نمونه خالص حدود 49 نانومتر میباشد. اثر وجود نئودیوم را میتوان در پیک اصلی که بین 30<2θ<35 تشکیل میشود و به صورت تمایل برای تبدیل شدن دو دسته صفحه در نمونهی خالص به یک قله مشاهده کرد. در واقع نمونهی خالص BiFeO3 دو پیک در 2 32 درجه دارد. حال اثر نئودیوم به عنوان آلاینده در تبدیل شدن این دو پیک به یک تک پیک میباشد - شکل . - 3 همانطور که در شکل پیداست با ورود نئودیوم به ساختار، موقعیت و شکل پیکها تغییر پیدا کردهاند.
