Struktura i właściwości magnetyczne - Instytut Fizyki PAN

Dla wszystkich trzech próbek, w temperaturach T > 100 K, charakter zaleŜności M(T)
jest analogiczny, przy czym magnetyzacja próbki B jest nieco mniejsza od magnetyzacji
próbki D; a magnetyzacja próbki D jest około trzy razy większa od magnetyzacji próbki A.
Obserwowane wartości magnetyzacji odzwierciedlają przemiany strukturalne zachodzące
w czasie wygrzewania i w głównej mierze są związane z procesem transformacji fazowej
σ → α-FeCr. Do magnetyzacji wszystkich trzech próbek dominujący wkład ma faza α-FeCr
(mniejsza magnetyzacja próbki B niŜ D wskazuje na mniejszy stopień transformacji zawartej
w niej fazy σ i wynika z krótszego czasu wygrzewania). W obszarze niskich temperatur
(T < ~100 K) zaleŜności M(T) badanych próbek wykazują istotne róŜnice mające związek
z ich róŜną strukturą. Dla próbki A, w zakresie niskich temperatur, obserwuje się wkład
magnetyczny od fazy σ-FeCr (patrz podrozdział 14.1); jest on niezauwaŜalny dla
próbek B i D. Gwałtowny wzrost magnetyzacji próbki B dla T → 5 K odzwierciedla
natomiast wkład od niezidentyfikowanych faz magnetycznych (patrz podrozdział 14.3.1).
Z kolei, dla próbki D w obszarze niskich temperatur obserwuje się efekt związany pośrednio
ze wzrostem zawartości tlenku Cr 2 O 3 , zlokalizowanym na powierzchni cząstek (patrz
podrozdział 14.3.2). Maksimum magnetyzacji obserwowane w T ∼ 75 K (patrz powiększenie
obszaru niskich T we wstawce na rysunku 63) moŜna przypisać efektom zamraŜania typu
szkła spinowego momentów magnetycznych przypadkowo zorientowanych cząstek α-FeCr,
sprzęŜonych oddziaływaniami magnetostatycznymi; i/lub - struktur spinowych
w nieuporządkowanych warstwach powierzchniowych cząstek.
Wybrane krzywe magnesowania próbek: A, B, D, zmierzone w temperaturach
5 i 300 K i przedstawione na rysunku 64 (a) - (b), takŜe dowodzą róŜnic strukturalnych
badanych materiałów. W temperaturze pokojowej pętle histerezy wszystkich próbek są do
siebie podobne. Zwraca jedynie uwagę mała wartość pola koercji obserwowana dla próbki A,
która związana jest z przechodzeniem tego układu nanocząstek do stanu
superparamagnetycznego. W temperaturze 5 K widać natomiast, Ŝe krzywa magnesowania
próbki B ma zupełnie inny charakter niŜ M(H) pozostałych próbek. DuŜa wartość podatności
wysokopolowej tej próbki wskazuje na istotny wkład o charakterze antyferromagnetycznym
(nieobserwowany w 300 K). MoŜna zatem stwierdzić, Ŝe widoczny w zaleŜności M(T) wzrost
magnetyzacji w obszarze niskotemperaturowym pochodzi od fazy o uporządkowaniu
antyferromagnetycznym. Jednak ze względu na małe ilości materiału uzyskiwanego
w procesie wygrzewania dynamicznego, fazy tej nie udało się jednoznacznie zidentyfikować.
Wydaje się jednak, Ŝe moŜe to być FeCr 2 O 4 – faza często powstająca na granicach ziaren przy
118