Struktura i właściwości magnetyczne - Instytut Fizyki PAN

Rozdział 13
Nanocząstki Fe-Cr bogate w chrom (x = 83.03 at.% Cr)
Badania dyfrakcji rentgenowskiej (patrz podrozdział 8.1) pokazują, Ŝe w układzie
rozwaŜanych nanocząstek obecne są następujące fazy krystaliczne: σ-FeCr (< 10 wt.%),
α-FeCr oraz liczne fazy tlenkowe (świadczy o tym ~28 wt.% zawartość tlenu w próbce oraz
kształt widma XRD – rys. 21). Z uwagi na duŜą zawartość chromu w cząstkach naleŜy się
w nich spodziewać obecności tlenków chromu - zwłaszcza tlenku Cr 2 O 3 (zobacz podrozdziały
3.4 i 8.1). Tlenek Cr 2 O 3 w formie objętościowej jest antyferromagnetykiem z temperaturą
Néela T N ∼ 307 K [154 str. 182], jednakŜe przy zmniejszaniu wymiarowości (do postaci
cienkich warstw lub nanocząstek) moŜe on wykazywać słaby ferromagnetyzm [155 i Ref. tam
zawarte].
Temperaturowa zaleŜność magnetyzacji nanocząstek Fe-Cr (83.03 at.% Cr)
zmierzona w polu magnetycznym 10 kOe i przedstawiona na rysunku 43 pokazuje wyraźnie,
Ŝe w układzie tych cząstek dominuje faza paramagnetyczna. Obserwacja ta jest zgodna
z pomiarami spektroskopii mössbauerowskiej, gdzie w widmach Mössbauera tych cząstek
zmierzonych w temperaturach: 4.2 K, 80 K oraz 300 K (patrz rysunek 29 w podrozdziale 9.3)
- rzeczywiście dominuje paramagnetyczny singlet. Wiadomo, Ŝe widmo mössbauerowskie
w postaci singletu moŜe być obserwowane dla: (i) cząstek superparamagnetycznych (których
czas relaksacji τ, jest znacznie krótszy od czasu charakterystycznego dla tej techniki
eksperymentalnej: τ m ∼ 10 -8 ÷ 10 -9 s) oraz (ii) materiałów w stanie paramagnetycznym [34].
W dalszej części tego rozdziału zostanie pokazane, Ŝe otrzymany dla nanocząstek
Fe-Cr (83.03 at.% Cr) kształt linii widmowych - w postaci singletu - jest następstwem obu
wymienionych tu przyczyn.
ZaleŜność odwrotności podatności magnetycznej nanocząstek Fe-Cr (83.03 at.% Cr)
od temperatury – rys. 44 – ma przebieg liniowy dla T ≥ ∼20 K, zgodnie z prawem
95