Общие закономерности и различия в поведении динамического перемагничивания ферримагнитных (CoFe--2--O--4--) и антиферромагнитных (NiO) наночастиц : научное издание

Описание

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2020

Идентификатор DOI: 10.21883/FTT.2020.09.49753.25H

Аннотация: В наноразмерных антиферромагнитных (АФМ) частицах формируется дополнительная ферромагнитная (ФМ) подсистема, приводя к возникновению у АФМ-наночастиц нескомпенсированного магнитного момента и магнитных свойств, типичных для обычных ФМ-наночастиц. Для выявления закономерностей и различий динамического перемагничивания ФМ- и АФМ-наночастиц в настоящей работе исследованы типичные представители таких материалов: наночастицы CoFe--2--O--4-- и NiO средними размерами 6 и 8 nm соответственно. Большие величины полей необратимого поведения намагниченности этих образцов определяют необходимость использования сильных импульсных полей (амплитудой до 130 kOe) для исключения влияния эффекта частной петли гистерезиса при исследованиях динамического магнитного гистерезиса. Для образцов обоих типов коэрцитивная сила H--C-- при динамическом перемагничивании заметно превосходит H--C-- при квазистатических условиях. H--C-- возрастает с уменьшением длительности импульса tau--P-- и при увеличении максимального приложенного поля H--0--. Зависимость H--C-- от скорости изменения поля dH/dt=H--0--/2tau--P-- является однозначной функцией для наночастиц CoFe--2--O--4--, и именно такое поведение ожидается от системы однодоменных ФМ-наночастиц. В то же время для АФМ-наночастиц NiO коэрцитивная сила уже не является однозначной функцией dH/dt, и большее влияние оказывает величина приложенного поля H--0--. Такое различие в поведении ФМ- и АФМ-наночастиц вызвано взаимодействием ФМ-подсистемы и АФМ-"ядра" внутри АФМ-наночастицы. Указанное обстоятельство необходимо учитывать при построении теории динамического гистерезиса АФМ-наночастиц и принимать во внимание при их практическом применении. Ключевые слова: наночастицы CoFe--2--O--4--, антиферромагнитные наночастицы NiO, динамическое перемагничивание, коэрцитивная сила. In antiferromagnetic (AFM) nanoparticles, an additional ferromagnetic phase forms and leads to the appearance in AFM nanoparticles of a noncompensated magnetic moment and the magnetic properties typical of common FM nanoparticles. In this work, to reveal the regularities and differences of the dynamic magnetization switching in FM and AFM nanoparticles, the typical representatives of such materials are studied: CoFe_2O_4 and NiO nanoparticles with average sizes 6 and 8 nm, respectively. The high fields of the irreversible behavior of the magnetizations of these samples determine the necessity of using strong pulsed fields (amplitude to 130 kOe) to eliminate the effect of the partial hysteresis loop when studying the dynamic magnetic hysteresis. For both types of the samples, coercive force H _C at the dynamic magnetization switching is markedly higher than H _C at quasi-static conditions. H _C increases as the pulse duration τ_ P decreases and the maximum applied field H _0 increases. The dependence of H _C on field variation rate dH / dt = H _0/2τ_ P is a unambiguous function for CoFe_2O_4 nanoparticles, and it is precisely such a behavior is expected from a system of single-domain FM nanoparticles. At the same time, for AFM NiO nanoparticles, the coercive force is no longer an unambiguous function of dH / dt , and the value of applied field H _0 influences more substantially. Such a difference in the behaviors of FM and AFM nanoparticles is caused by the interaction of the FM subsystem and the AFM “core” inside AFM nanoparticles. This circumstance should be taken into account when developing the theory of dynamic hysteresis of the AFM nanoparticles and also to take into account their practical application.

Ссылки на полный текст

Издание

Журнал: Физика твердого тела

Выпуск журнала: Т. 62, 9

Номера страниц: 1354-1360

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 C.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