Struktura i właściwości magnetyczne - Instytut Fizyki PAN

eksperymentalnych [np.: 13, 15, 60, 64, 140–142]. Dla nanocząstek o ferromagnetycznym
rdzeniu (α-Fe), otoczonym warstwą tlenków o uporządkowaniu ferrimagnetycznym (Fe 3 O 4 /
γ-Fe 2 O 3 ) spodziewać naleŜałoby się silnych oddziaływań wymiennych zarówno w obrębie
danej fazy, jak i pomiędzy fazami. Z racji tego, Ŝe nanocząstki w badanych próbkach tworzą
aglomeraty moŜna dodatkowo oczekiwać sprzęŜenia pomiędzy cząstkami i to zarówno
o charakterze wymiennym, jak i dipolowym. Tymczasem, obserwowane zachowanie
relaksacyjne powłoki tlenkowej nanocząstek wskazywać moŜe na znaczne osłabienie siły
oddziaływań wymiennych w warstwie tlenków. Mając to na uwadze, jak równieŜ wyniki
badań dyfrakcji elektronowej, moŜna przypuszczać, Ŝe powłoka tlenkowa, powstająca na
powierzchni cząstek Fe w procesie ich wytwarzania, ma charakter nieciągły i składa się
z bardzo drobnych, przypadkowo zorientowanych klasterów. Przypuszczenie to zdaje się
Fe-O
Fe
Rys. 32. Struktura nanocząstki Fe – schemat.
potwierdzać dodatkowo fakt, Ŝe temperatura Curie magnetytu wynosi T C ∼ 860 K,
co świadczy o tym, Ŝe efektów fluktuacji termicznych, obserwowanych w widmie
mössbauerowskim w 300 K, nie moŜna przypisać fluktuacjom pojedynczych spinów,
ale raczej - kolektywnym fluktuacjom momentów magnetycznych klasterów tlenkowych.
Bardzo małe rozmiary klasterów umoŜliwiają im osiągnięcie stanu superparamagnetycznego,
do którego sukcesywnie dąŜą ze wzrostem temperatury. JednakŜe, aby scenariusz taki mógł
się realizować, przedstawiony dotychczas model strukturalny cząstki Fe, tj. ferromagnetyczny
rdzeń z drobnymi klasterami tlenków Fe na powierzchni, wymaga pewnej modyfikacji. Musi
bowiem istnieć dodatkowy element, który pozwala na separację magnetyczną poszczególnych
klasterów tlenkowych, a więc taki, który osłabia sprzęŜenie wymienne zarówno pomiędzy
klasterami, jak i ich korelacje z rdzeniem cząstki.
79