Beheersing van de magnetische eigenschappen van complexe oxidesystemen

De studie van complexe ijzeroxiden om nieuwe functionele materialen te creëren, is een van de meest intensief ontwikkelende onderzoeksgebieden voor SUSU-wetenschappers. De fysische eigenschappen van complexe ijzeroxidesystemen kunnen worden gevarieerd door de chemische samenstelling te veranderen. Hierdoor is het mogelijk om de fundamentele effecten op te sporen die optreden wanneer ionen worden vervangen. In een nieuwe studie kozen onderzoekers ervoor om spinel-gestructureerde ferrieten te onderzoeken, waarbij ze hun magnetische eigenschappen veranderen door hun chemische samenstelling te wijzigen door ijzerionen te vervangen. De resultaten van hun onderzoek zijn gepubliceerd in Nanomaterialen.

De onderzoekers, een internationale groep met wetenschappers van SUSU en hun collega’s uit Wit-Rusland, Saoedi-Arabië en India, onderzochten ferrieten van het Co-Ni-systeem met dubbele vervanging van ijzerionen door thulium- en terbiumionen. De chemici waren geïnteresseerd in de magnetische eigenschappen van de onderzochte verbindingen die zich manifesteren in ferrieten tijdens de overgang naar de nanoschaal.

Tijdens de studie hebben de wetenschappers de eigenaardigheden vastgesteld van de verdeling van gesubstitueerde ionen in de structuur van ferriet-spinel. De relevantie van de studie was toe te schrijven aan de correlatie tussen de verdeling van de substituerende ionen in de ferriet spinel en de invloed daarvan op de magnetische eigenschappen onder omstandigheden van dubbele substitutie van ijzerionen door Tm en Tb ionen vergelijkbaar in straal.

“De monsters werden gesynthetiseerd via de sol-gel-methode, die het mogelijk maakt om complexe oxiden op nanoschaal te creëren. Tijdens de synthese werd echter ultrasone assistentie toegepast, waardoor we een meer homogene verdeling van de vervangende ionen konden bereiken en de gemiddelde grootte konden verkleinen. van de kristallieten, ”zei SUSU-chemicus Dr. Denis Vinnik.

De synthese werd uitgevoerd door wetenschappers uit Saoedi-Arabië. De studie van microstructurele parameters en magnetische eigenschappen van ferriet-spinellen met nanogrootte werd uitgevoerd in het SUSU Nanotechnology Research and Education Center. Als resultaat ontdekten specialisten een interessant kenmerk van de oxiden die werden bestudeerd: met de toename van de mate van substitutie van ijzerionen door ionen met grote radii, nam de eenheidscelparameter af, hoewel deze theoretisch zou moeten zijn toegenomen.

“We suggereerden dat deze anomalie het resultaat zou kunnen zijn van het effect van oppervlaktecompressie van nanokristallieten. Dus de afname van de kristallietgrootte als gevolg van substitutie door Tm- en Tb-ionen leidde tot een toename van de oppervlaktelaagfractie. Dit, zoals we weten , kan leiden tot het effect van oppervlaktecompressie in kristallieten op nanoschaal, en als gevolg daarvan, de vervorming van de eenheidscel ”, zegt Aleksey Trukhanov, senior onderzoeker van het SUSU Nanotechnology Research and Education Center.

Voorlopig zijn de studies theoretisch, maar ze kunnen worden gebruikt als basis voor verdere studies over de synthetisatie van verbindingen van complexe ijzeroxiden en correctie van hun eigenschappen. De plannen van de wetenschappers omvatten het bestuderen van de functionele eigenschappen van ferriet-spinellen bij het absorberen van elektromagnetische straling.

De wetenschappers merkten op dat de chemische verbindingen zowel in elektronica kunnen worden gebruikt voor het maken van sensoren als in de biomedische geneeskunde voor gerichte levering van medicijnen of contrastvisualisatie.