Особенности импульсного перемагничивания высококоэрцитивного материала на основе наночастиц ε-Fe2O3 : научное издание

Описание

Перевод названия: Features of pulsed magnetization reversal of highly coercive material based on ε-Fe2O3 nanoparticles

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2020

Идентификатор DOI: 10.21883/FTT.2020.03.49003.609

Ключевые слова: ε-Fe2O3 nanoparticles, dynamic magnetization reversal, coercive force

Аннотация: Магнитная структура полиморфной модификации оксида железа ε-Fe2O3 является коллинеарной ферримагнитной в диапазоне от комнатной температуры до ~150 K. Далее, при уменьшении температуры в ε-Fe2O3 происходит магнитный переход, сопровождающийся значительным уменьшением коэрцитивной силы HC, и в области низких температур ε-Fe2O3 характеризуется сложной несоразмерной магнитной структурой. В данной работе экспериментально исследованы процессы динамического перемагничивания наночастиц ε-Fe2O3 среднего размера 8 nm в температурном диапазоне 80-300 K, охватывающем различные типы магнитной структуры этого оксида железа. Исследовался объемный материал —- ксерогель SiO2 с внедренными в поры наночастицами ε-Fe2O3. Для измерения петель магнитного гистерезиса в условиях динамического перемагничивания применена методика импульсных магнитных полей напряженностью Hmax до 130 kOe, использующая метод разрядки батареи конденсаторов через соленоид. Коэрцитивная сила HC при динамическом перемагничивании заметно превосходит HC для квазистатических условий. Это вызвано процессами суперпарамагнитной релаксации магнитных моментов частиц при импульсном перемагничивании. В диапазоне от комнатной температуры до ~150 K скорость изменения внешнего поля dH/dt является основным параметром, определяющим поведение коэрцитивной силы в условиях динамического перемагничивания. Именно такое поведение ожидается для системы однодоменных ферро- и ферримагнитных частиц. Во внешних условиях (при температуре 80 K), когда магнитная структура ε-Fe2O3 является несоразмерной, коэрцитивная сила при импульсном перемагничивании уже неоднозначно зависит от параметра dH/dt, и в большой степени определяется величиной максимального приложенного поля Hmax. Такое поведение, нехарактерное для систем ферримагнитных частиц, уже вызвано динамическими процессами спинов внутри частиц ε-Fe2O3 при быстром перемагничивании. Ключевые слова: наночастицы ε-Fe2O3, динамическое перемагничивание, коэрцитивная сила. The magnetic structure of the polymorphic modification of iron oxide ε-Fe2O3 is collinear ferrimagnetic in the range from room temperature to ~ 150 K. Further, with decreasing a temperature in ε-Fe2O3, a magnetic transition occurs, accompanied by a significant decrease in the coercive force HC, and in the low temperature range ε-Fe2O3 is characterized by a complex incommensurate magnetic structure. In this work, we experimentally investigated the processes of dynamic magnetization reversal of ε-Fe2O3 nanoparticles of an average size of 8 nm in the temperature range of 80–300 K, comprising various types of magnetic structure of this iron oxide. A bulk material was studied - xerogel SiO2 with ε Fe2O3 nanoparticles embedded in pores. To measure the magnetic hysteresis loops under dynamic magnetization reversal, a pulsed magnetic field technique of Hmax up to 130 kOe was used, using the method of discharging a capacitor bank through a solenoid. The coercive force of HC during dynamic magnetization reversal noticeably exceeds HC for quasi-static conditions. This is caused by processes of superparamagnetic relaxation of the magnetic moments of particles during pulsed magnetization reversal. In the range from room temperature to ~ 150 K, the rate of change of the external field dH / dt is the main parameter determining the behavior of the coercive force under the conditions of dynamic magnetization reversal. This behavior is expected for a system of single-domain ferro- and ferrimagnetic particles. Under external conditions (at a temperature of 80 K), when the magnetic structure of ε Fe2O3 is incommensurate, the coercive force during pulsed magnetization reversal already depends on the parameter dH / dt, and is largely determined by the maximum applied field Hmax. Such a behavior, atypical for systems of ferrimagnetic particles, is already caused by dynamic spin processes inside ε-Fe2O3 particles during fast magnetization reversal.

Ссылки на полный текст

Издание

Журнал: Физика твердого тела

Выпуск журнала: Т. 62, 3

Номера страниц: 395-402

ISSN журнала: 03673294

Место издания: Санкт-Петербург

Издатель: Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук

Авторы

  • Попков С.И. (Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук)
  • Красиков А.А. (Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук)
  • Семенов С.В. (Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук)
  • Дубровский А.А. (Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук)
  • Якушкин С.С. (Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН)
  • Кириллов В.Л. (Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН)
  • Мартьянов О.Н. (Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН)
  • Балаев Д.А. (Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук)

Вхождение в базы данных