Styring af de magnetiske egenskaber af komplekse oxidsystemer

Studiet af komplekse oxider af jern til at skabe nye funktionelle materialer er et af de mest intenst udviklende undersøgelsesfelter for SUSU-forskere. De fysiske egenskaber af komplekse jernoxidsystemer kan varieres ved at ændre den kemiske sammensætning. Dette gør det muligt at spore de fundamentale effekter, der opstår, når ioner udskiftes. I en ny undersøgelse, forskere valgte at undersøge spinel-strukturerede ferriter, ændre deres magnetiske egenskaber gennem modifikation af deres kemiske sammensætning ved at erstatte jernioner. Resultaterne af deres forskning blev offentliggjort i Nanomaterialer .

Forskerne, en international gruppe med videnskabsmænd fra SUSU og deres kolleger fra Hviderusland, Saudi-Arabien og Indien undersøgte ferriter af Co-Ni-systemet med dobbelt substitution af jernioner med thulium- og terbiumioner. Kemikerne var interesserede i de magnetiske egenskaber af de undersøgte forbindelser, der viser sig i ferriter under overgangen til nanoskalaen.

Under studiet, forskerne etablerede de særlige forhold ved fordelingen af ​​substituerede ioner i strukturen af ​​ferritspinel. Undersøgelsens relevans skyldtes korrelationen mellem fordelingen af ​​substituentionerne i ferritspinellen og dens indflydelse på de magnetiske egenskaber under forhold med dobbeltsubstitution af jernioner med Tm- og Tb-ioner sammenlignelige i radius.

"Prøverne blev syntetiseret via sol-gel metoden, som muliggør dannelsen af ​​komplekse oxider i nanoskala. Imidlertid, ultralydsassistance blev anvendt under syntesen, hvilket gjorde det muligt for os at opnå en mere homogen fordeling af substituerende ioner og reducere den gennemsnitlige størrelse af krystallitterne, " sagde SUSU kemiker Dr. Denis Vinnik.

Syntesen blev udført af videnskabsmænd fra Saudi-Arabien. Undersøgelsen af ​​mikrostrukturelle parametre og magnetiske egenskaber af ferritspineller i nanostørrelse blev udført på SUSU Nanotechnology Research and Education Centre. Som resultat, specialister identificerede et interessant træk ved de undersøgte oxider:Med stigningen i graden af ​​substitution af jernioner med ioner med store radier, enhedscelleparameteren faldt, selvom teoretisk, det burde være steget.

"Vi foreslog, at denne anomali kunne være resultatet af effekten af ​​overfladekomprimering af nanokrystallitter. Således, faldet i krystallitstørrelsen som følge af substitution med Tm- og Tb-ioner førte til en stigning i overfladelagsfraktionen. Det her, som vi ved, kan føre til effekten af ​​overfladekompression i nanoskala krystallitter, og som en konsekvens, deformation af enhedscellen, " sagde Aleksey Trukhanov, seniorforsker i SUSU Nanoteknologisk Forsknings- og Uddannelsescenter.

For nu, studierne er teoretiske, men de kan bruges som grundlag for at færdiggøre yderligere undersøgelser af syntetisering af forbindelser af komplekse jernoxider og korrektion af deres egenskaber. Forskernes planer omfatter undersøgelse af ferritspinellers funktionelle egenskaber til at absorbere elektromagnetisk stråling.

Forskerne bemærkede, at de kemiske forbindelser kan bruges i elektronik til fremstilling af sensorer såvel som i biomedicin til målrettet levering af medicin eller kontrastvisualisering.