Исследование магнитных свойств микро- и нанонеоднородных систем (1097561), страница 3
Текст из файла (страница 3)
На примере образцов (Fe30Co70)xAg1-x,отжигаемых при различных температурах, была обнаружена корреляция между формойпетель гистерезиса и магнитооптическими спектрами, что, в свою очередь, позволилопостроитьфеноменологическуюприближенияэффективноймодельсреды.магнитооптическихДальнейшееспектровтеоретическоенаосноверассмотрениемагнитооптических свойств позволило обосновать вывод о том, что образцы содержатдостаточно большую долю кластеров Fe30Co70, размеры которых не превышают 10 Å, этопредположение объясняет также тот факт, что магнитный момент образцов в полях порядка10 кЭ меньше магнитного момента соответствующего количества сплава Fe30Co70.Проведенные исследования убедительно показали как необходимость магнитостатическихизмерений при анализе магнитооптических свойств, так и то, что совместные измерениямагнитостатических и магнитооптических свойств позволяют получить ценную информациюо магнитной микроструктуре. Изучалась также концентрационная зависимость магнитныхсвойств гранулированных сплавов.
Было обнаружено, что намагниченность насыщениянелинейно зависит от концентрации магнитной компоненты. В частности, при уменьшенииее содержания до величины менее 30-40 процентов, полевая зависимость намагниченностистановится парамагнитной. Для объяснения полученных зависимостей была предложена- 10 -феноменологическая модель, основанная на вероятностном формировании размеровмагнитных частиц в образце из нанокластеров.
Для плотной упаковки, например,вероятность образования частицы, состоящей из N кластеров магнитного сплава, приконцентрации магнитной компоненты с, определяется выражением⎛n⎞N!c n (1 − c) N − n .. Pn = ⎜⎜ ⎟⎟c n (1 − c) N − n =( N − n)!n!⎝N⎠( 5)Здесь N=12 – максимальное число кластеров в частице (если рассматривать ее как плотнуюупаковку сферических кластеров), n - число магнитных кластеров в текущей группе. Приэтом магнитное поведение частиц предполагается различным – частицы, размер которых непревышает размера частиц, состоящих из N1 кластеров (N1 – некое фиксированное число,зависящее от структуры гранулированного сплава), будут суперпарамагнитными, а большие– будут обладать фиксированным магнитным моментом, ориентированным по внешнемуполю.
При этих предположениях полный приведенный магнитный момент образца М/Мsбудет описываться выражениями:M ( H ) 12 *= ∑ L( n+1) ( x) Pn ;MSn =1*( n +1)L1(n + 1)π d 03 I Sμn+1H( x) = cth( y ) − ; y =; μn+1 =; n = 1...N1 ,6ykT( 6)L*(n+1) ( x) = 1; n = N1...12Здесь L* – функция Ланжевена, Н – магнитное поле, μ - магнитный момент кластера, d0 – егодиаметр.
Результаты моделирования приведены на Рис. 2. Результаты исследования1,0Мs/MO0,80,60,40,20,0X020406080100Рис. 2. Зависимость приведенной намагниченности насыщения гранулированной системы CoxCuO1-x отконцентрации x ферромагнитной компоненты. Знаком * обозначены экспериментальные данные. Пунктиромнарисовано приближение при условии аддитивности вклада кластеров Со. Сплошная кривая – расчет врамках предложенной модели.магнитных свойств гранулированных образцов, а также композитных образцов, содержащихмагнитные включения с размерами, близкими к критическому размеру однодоменности,дали нам возможность реализовать метод магнитной гранулометрии, основанный на анализепетель гистерезиса таких образцов.
Алгоритм основывался на различии формы петель- 11 -гистерезиса суперпарамагнитных и однодоменных частиц и их зависимости от размерачастиц. Для реализации данного алгоритма была разработана программа, с помощью которойвелась обработка экспериментальных данных.
Для проверки модели полученные врезультате работы программы размерные распределения сравнивались с распределениями,полученными в результате обработки электронномикроскопических фотографий. Мыполучили хорошее совпадение вида распределений для образцов, содержащих наночастицыкобальта небольшой концентрации.Проведенные по нашей инициативе нейтронографические исследования рядакомпозитных образцов в области перколяционного перехода позволили установить изхарактера кривых рассеяния, что в области электрического перколяционного переходаразмер магнитных кластеров в несколько раз превышает характерные структурные размерыгранул Co и с увеличением концентрации металла это различие достигает 2-х порядков.
Мыобъясняем это возникновением обменного взаимодействия между гранулами Co в областиэлектрической перколяции.Коэрцитивная сила, Э350300250200150100H=0H=6кЭ500200 300 400 500 600 700 800 9001000Температура, Ка)б) синтез без магнитногополяв) синтез в поле 6 кЭРис.
3. Зависимость коэрцитивной силы (а) и морфологии ( б и в ) образцов наночастиц Со от температуры иусловий синтеза (масштаб на фотографиях – 10 нм).В третьем параграфе представлены результаты исследования свойств системмагнитных частиц, полученных в различных условиях и на различных носителях. Былиизучены свойства систем частиц в поверхностно-активном веществе, полученных в шаровыхмельницах, химическимвосстановлением ферромагнитных металлов из различныхсоединений на различных носителях и при различных условиях. Полученные результатысвидетельствуют о том, что объемные магнитные свойства ансамбля частиц существеннозависят не только от их размеров, но также от свойств среды, соприкасающейся споверхностью частиц, и от условий закрепления связей этой среды с поверхностью. На Рис.
3приведены результаты для частиц кобальта, приготовленных в различных условиях. Изграфика видно, что не только температура синтеза влияет на параметры образца, но и- 12 -наличие внешнего магнитного поля при синтезе значительно изменяет как магнитныесвойства, так и морфологию образца (см. Рис. 3). Аналогичные данные о влияниятемпературы синтеза получены в случае частиц, приготовленных ИК-пиролизом прекурсорана основе полиакрилонитрила и ферроцена.В четвертом параграфе приводятся результаты исследования магнитостатическихсвойств двумерных и трехмерных магнитофотонных кристаллов и изложен запатентованныйс участием автора метод изготовления таких структур. В конце главы приведены ееосновные результаты.Четвертая глава посвящена изложению особенностей магнитных свойств аморфных инанокристаллических материалов.
Аморфные металлические магнитные сплавы (АММС),представляющие собой яркий пример микронеоднородных систем (отсутствие дальнегоструктурного порядка), в последние несколько десятилетий широко используются впромышленности, поскольку обладают рядом уникальных особенностей, делающих ихнезаменимымивтехникеипромышленности.Крометого,систематическиепродолжающиеся исследования этих сплавов постоянно открывают новые возможности ихприменения. В настоящей главе рассмотрены результаты наших исследований150200100100Mперп, отн.ед.Mперп, отн.ед.150500-50-100500-50-100-150-200-500 -400 -300 -200 -1000-150-400 -300 -200 -100100 200 300 400 5000100200300400Н, ЭН, Эб)а)Рис.
4. Изменение перпендикулярной внешнему полю компоненты намагниченности в плоскости аморфнойленты при перемагничивании образца в направлении, близком к легкой оси анизотропии (а), и внаправлении, близком к трудной оси анизотропии (б). Различные знаки этой компоненты соответствуютперемагничиванию различных магнитных фаз в образце.магнитных свойств аморфных металлических магнитных сплавов, изготовленных в виделент и, частично, проводов.В первом параграфе описаны результаты исследования магнитных аморфных лент наоснове кобальта. В образцах измерена намагниченность насыщения, выявлена анизотропиялент, определен характер анизотропии, установлена ориентация l легких осей анизотропииотносительно оси ленты, измерена константа эффективной анизотропии, наблюдалсягистерезисвращениямагнитногомомента,полученыгистерезисныециклыперемагничивания при разных ориентациях внешнего магнитного поля H относительно осилегкого намагничивания l.
В образцах магнитометрическими методами была выявлена- 13 -двухфазная структура (см. Рис. 4) и предложена модель процессов перемагничивания такихобразцов. В перемагничивающих полях, близких по величине к значению коэрцитивнойсилы, была обнаружена длительная релаксация магнитного момента. В частности, для(CoFe)70(SiB)30 заметное изменение магнитного момента происходит в течение несколькихминут. Столь длительная релаксация, скорее всего, связана с взаимодействиями междуферромагнитными кластерами в окружении атомов аморфизаторов.Во втором параграфе рассмотрено влияние дестабилизирующих факторов на свойствааморфных сплавов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
