Хімія, фізика та технологія поверхні, 2020, 11 (2), 274-280.

Синтез і магнітні характеристики наночастинок твердих розчинів ітрій-лантанового ферогранату



DOI: https://doi.org/10.15407/hftp11.02.274

P. P. Gorbyk, I. V. Dubrovin, N. V. Abramov

Анотація


Розроблено і апробовано методику синтезу нанокристалів твердих розчинів ітрій-лантанового ферогранату (Y1-xLax)3Fe5O12 (ІЛФ) (x – молярна частка) методом спільного осадження гідроксидів ітрію, лантану і заліза в киплячій воді. Для ініціювання хімічних реакцій у водних розчинах прекурсорів, керуванням процесу зародкоутворення і формування нових фаз використано мікрохвильове електромагнітне випромінювання. Встановлено, що розроблений метод синтезу забезпечує одержання порошку заданого складу у вигляді наночастинок із формою, близькою до сферичної. Досліджено взаємну розчинність ітрію ферогранату Y3Fe5O12 (ІФ) та лантану ферогранату La3Fe5O12 (ЛФ) в стані твердих розчинів, іхню кристалічну структуру, морфологію поверхні і магнітні властивості. Середній діаметр отриманих частинок ІЛФ, залежно від величини x та часу процесу, коливався від 20 до 60 нм, середня питома площа поверхні коливалася відповідно від 75 до 25 м2/г. Використовуючи рентгенівський аналіз, ми підтвердили утворення фази твердого розчину заміщення з структурою гранату при x < 0.75. Методом вібраційної магнітометрії отримано петлю гістерезису ансамблів диполь-дипольних невзаємодіючих наночастинок твердих розчинів ІЛФ. Виявлено, що зменшення величини σs порошків, отриманих методом хімічного співосадження, при зростанні х пов’язано зі зменшенням розміру частинок.


Ключові слова


синтез; тверді розчини; наночастинки; ферити; вібраційна магнітометрія; намагніченість насичення; коерцитивна сила

Повний текст:

PDF

Посилання


1. Shabalkina E.Yu. Nanodisperse magnetic materials in medicine and pharmacy. Pharmacy. 2008. 5: 57. [in Russian].

2. Shabalkina E.Yu., Cherkasova O.G., Kochenov V.I. Nanodisperse magnetically soft materials as components of heat-conducting media for magnetocryogenic effects. Nizhny Novgorod Medical Journal. 2008. 4: 57. [in Russian].

3. Zavadskii S.P., Cherkasova O.G., Kharitonov Yu.Ya. Quality criteria and properties of magnetic rectal suppositories. Pharm. Chem. J. 2000. 34(10): 43. [in Russian]. https://doi.org/10.1023/A:1010323617440

4. Korolev Yu.V., Kochenov V.I., Tsybusov S.N. Cryosurgical treatment of furuncles with application of MMLP in a magnetic field. Medical Cryology. 2004. 5: 134. [in Russian].

5. Shabalkina E. Yu., Cherkasova O.G., Kochenov V.I., Tsybusov S.N., Kharitonov Yu.Ya., Arzamastsev A.P. Ointment compositions with magnetite for the magnetic-cryodestruction of pathological foci. Nizhny Novgorod Medical Journal. 2008. 4: 55. [in Russian].

6. Shabalkina E.Yu. Thermal conductivity of ointment compositions for cryosurgery. Pharmacy. 2009. 4: 9. [in Russian].

7. Kharitonov Yu.Ya. Analytical chemistry. Analytics. (Moscow: Vysshaya shkola, 2010). [in Russian].

8. Toneguzzo P., Acher O., Viau G., Fievet -Vincent F., Fievet F. Observations of exchange resonance modes on submicrometer sized ferromagnetic particles. J. Appl. Phys. 1997. 81(8): 5546. https://doi.org/10.1063/1.364657

9. Pardavi -Horvath M. Characterization of nanostructured magnetic materials. J. Magn. Magn. Mater. 1999. 203(1-3): 57. https://doi.org/10.1016/S0304-8853(99)00187-0

10. Wu Y.J., Fu H.P., Hong R.Y., Zheng Y., Wei D.G. Influence of surfactants on co precipitation synthesis of Bi-YIG particles. J. Alloys Compd. 2009. 470(1-2): 497. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2008.03.025

11. Folen V.J., Rado G.T., Stalder E.W. Anisotropy of the MagnetoelectricEffect in Cr2O3. Phys. Rev. Lett. 1961. 6(11): 607. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.6.607

12. Shtrikman S., Treves D. Observation of the Magnetoelectric Effect in Cr2O3 Powders. Phys. Rev. 1963. 130(3): 986. https://doi.org/10.1103/PhysRev.130.986

13. Rado G.T. Observation and Possible Mechanisms of Magnetoelectric Effects in a Ferromagnet. Phys. Rev. Lett. 1964. 13(10): 335. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.13.335

14. Shiraishi K. Fiber-embedded micro-Faraday rotator for the infrared. Appl. Opt. 1985. 24(7): 951. https://doi.org/10.1364/AO.24.000951

15. Bragin A.V., Gerasimov M.V., Logunov M.V., Navletov N.R., Pyanzin D.V., Spirin A.V. The software of the magnetic-optical installation with recognition of recorded images. J. Appl. Inform. 2016. 11(6(66)): 49. [in Russian].

16. Rotman S.R., Tuller H.L. Defect-Property Correlations in Garnet Crystals. *VII: The Electrical Conductivity and Defect Structure of Yttrium Aluminum and Yttrium Iron Garnet Solid Solutions. J. Electroceram. 1998. 2(2): 95.

17. D.E. Lacklison, Scott G.B., Page J.L. Absorption spectra of Bi3+ and Fe3+ in Y3Ga5O12. Solid State Commun. 1974. 14(9): 861. https://doi.org/10.1016/0038-1098(74)90151-3

18. Rehspringer J.L., Bursik J., Niznansky D., Klarikova A. Characterisation of bismuth-doped yttrium iron garnet layers prepared by sol-gel process. J. Magn. Magn. Mater. 2000. 211(1-3): 291. https://doi.org/10.1016/S0304-8853(99)00749-0

19. Lee D., Kim M.G., Ryu S., Jang H.M. Epitaxially grown La-modified BiFeO3 magnetoferroelectric thin films. Appl. Phys. Lett. 2005. 86(22): 222903. https://doi.org/10.1063/1.1941474

20. Borisenko N.V., Bogatyrev V.M., Dubrovin I.V., Abramov N.V., Gaeva M.V., Gorbyk P.P. Synthesis and properties of magnetosensitive nanocomposites based on iron oxide and silicon. In: Physicochemistry of nanomaterials and supramolecular structures. V. 1. (Kiyv: Naukova Dumka, 2007) 394. [in Russian].

21. Oudet X. Synthèse en phase solide sous hautes pressions de quelques composés de type grenat et étude spectroscopique des sites de la terre rare. Ann. Chim. 1973. 8: 271.

22. Oudet X. About of the limit of validity of the point groups' theory. Annales de la Fondation Louis de Broglie. 2012. 37: 239.

23. Day K., Selbin D. Theoretical inorganic chemistry. (Moscow: Khimiya, 1976). [in Russian].




DOI: https://doi.org/10.15407/hftp11.02.274

Copyright (©) 2020 P. P. Gorbyk, I. V. Dubrovin, N. V. Abramov