Struktura i właściwości magnetyczne - Instytut Fizyki PAN

po schłodzeniu cząstek bez pola [20], świadczące o istnieniu anizotropii wymiany
zwiększającej anizotropię efektywną tych cząstek i w rezultacie - zwiększającej ich pole
koercji w niskich temperaturach.
Na podstawie przedstawionych powyŜej wyników badań, uzyskanych przy
zastosowaniu komplementarnych metod eksperymentalnych (tj. dyfrakcji rengenowskiej,
analizy EDXA, spektroskopii mössbauerowskiej czy pomiarów magnetyzacji) zapostulowano,
Ŝe nanocząstki Fe-Cr składają się z metalicznego rdzenia i zewnętrznej powłoki tlenkowej
[20, 22]. W oparciu o obserwację wzrostu stałej sieci struktury bcc wraz z rosnącą
zawartością Cr w cząstkach (tj. przesuwanie się linii dyfrakcyjnych w widmach XRD
w obszarze niskich kątów) [22] stwierdzono, Ŝe ich rdzeń stanowi najprawdopodobniej faza
α-FeCr; nie wykluczono jednak moŜliwości występowania czystych faz - Ŝelaza [20, 22]
bądź chromu [22] - w tych cząstkach.
4.2 Właściwości magnetyczne
Pomiary pętli histerezy i temperaturowych zaleŜności namagnesowania wykazały,
Ŝe nanocząstki Fe 1-x Cr x o zawartości chromu 0 ≤ x (at.%) ≤ 80 wykazują właściwości
ferromagnetyczne w niskich temperaturach, przy czym ich magnetyzacja wyraźnie maleje
wraz z rosnącą zawartością chromu [19, 22]. ZauwaŜono, Ŝe wzrost koncentracji Cr
w nanocząstkach prowadzi jednocześnie do redukcji ich temperatury Curie. Stwierdzono, Ŝe
temperatura Curie nanocząstek Fe 20 Cr 80 wynosi ∼50 K oraz, Ŝe w 300 K wykazują one
typowe właściwości paramagnetyczne [22].
Badania w temperaturze pokojowej pokazały ponadto, Ŝe magnetyzacja cząstek Fe-Cr
wykazuje efekty rozmiarowe i maleje w miarę zmniejszania rozmiaru cząstek [19].
Dla cząstek o średnicy większej niŜ 21 nm zaobserwowano, Ŝe magnetyzacja nasycenia
zmienia się liniowo z zawartością Cr, podobnie jak w przypadku zaleŜności M S (x)
materiałów objętościowych Fe-Cr [19, 21]. Gong et al. [19] skomentowali tę obserwację
stwierdzeniem, Ŝe w przypadku ,,duŜych” cząstek oddziaływanie ich momentów atomowych
Fe i Cr wydaje się być bardzo podobne do tego, jakie ma miejsce w materiałach
objętościowych Fe-Cr. Odwołując się do obserwowanego:
(i) antyferromagnetycznego sprzęŜenia warstw Fe za pośrednictwem warstw chromu
w strukturach warstwowych Fe/Cr/Fe [120] i supersieciach Fe/Cr o grubości
przekładki chromowej d < 30 Å [121] oraz
35