Struktura i właściwości magnetyczne - Instytut Fizyki PAN

12 10 K
M (emu/g)
8
4
0
-4
-8
-12
100 K
180 K
300 K
-10 -5 0 5 10
H (kOe)
Rys. 45. Pętle histerezy zmierzone dla nanocząstek Fe-Cr (83.03 at.% Cr) w wybranych
temperaturach.
Fakt istnienia przyczynku ferromagnetycznego w 300 K, widocznego w pętlach
histerezy cząstek Fe-Cr zawierających x = 83.03 at.% Cr, jest niezgodny z doniesieniami
literaturowymi, według których metastabilne roztwory stałe α-Fe 1-x Cr x o zawartości chromu
x ≥ 70 at.%, powinny wykazywać właściwości paramagnetyczne w tej temperaturze [88 i Ref.
tam zawarte]. Obserwowana rozbieŜność znajduje jednak wytłumaczenie, jeśli wziąć pod
uwagę: (i) wymieniony wcześniej fakt słabych właściwości ferromagnetycznych tlenku Cr 2 O 3
o zmniejszonej wymiarowości oraz (ii) moŜliwą - podczas procesu wytwarzania cząstek -
separację fazy α-FeCr na dwie fazy: α 1 -FeCr (bcc, bogatą w Ŝelazo) oraz α 2 -FeCr
(bcc, bogatą w chrom). Z diagramu faz krystalicznych układu Fe-Cr [23] wynika, Ŝe taki
proces separacji fazowej rzeczywiście moŜe zachodzić w T < 440 °C. Wiadomo równieŜ, Ŝe
w temperaturze pokojowej faza α 1 -FeCr wykazuje właściwości ferromagnetyczne, a faza
α 2 -FeCr - paramagnetyczne [31, 137]. Zaproponowana interpretacja znajduje potwierdzenie
w wynikach eksperymentalnych uzyskanych dla nanocząstek Fe-Cr (83.03 at.% Cr) –
niewielki przyczynek ferromagnetyczny, obserwowany w pętli histerezy w 300 K, pochodzi
od fazy α 1 -FeCr i nieskompensowanych spinów w warstwach tlenkowych Cr 2 O 3 , podczas gdy
niemagnetyczny charakter widma mössbauerowskiego w tej temperaturze związany jest
z dominującym wkładem od fazy α 2 -FeCr. Warto równieŜ zaznaczyć, Ŝe wyraźny brak
nasycenia w polu 11 kOe, widoczny w pętlach histerezy, wynika z obecności
antyferromagnetycznego tlenku Cr 2 O 3 , stanowiącego warstwę powierzchniową nanocząstek.
97