Struktura i właściwości magnetyczne - Instytut Fizyki PAN

Z uwagi na wielofazowość nanocząstek (α-FeCr, σ-FeCr, tlenki Fe i/lub Cr),
jak równieŜ róŜne względne zawartości tych faz w badanych próbkach, nie moŜna
przeprowadzić analizy ilościowej zmiany magnetyzacji nanocząstek w funkcji zawartości
chromu, a jedynie jakościowo zinterpretować uzyskane wyniki. Przykładową zaleŜność
M(xat.%Cr), otrzymaną dla temperatury pokojowej, przedstawiono na rysunku 34
(dla porównania, na rysunku tym pokazano równieŜ zaleŜność uzyskaną dla materiałów
objętościowych Fe-Cr) [147].
M (emu/g)
200
150
100
50
Fe 1-x
Cr x
T = 300 K
0
0 20 40 60 80 100
Fe
x (at.%)
Cr
Rys. 34. Magnetyzacja w funkcji zawartości chromu: nanocząstki Fe-Cr (obecna praca - kwadraty;
~21 nm cząstki z Ref. [19] - trójkąty) i materiały objętościowe Fe-Cr (kółka - obecna praca).
Początkowy, szybki spadek magnetyzacji przy domieszkowaniu nanocząstek α-Fe
chromem - znacznie większy niŜ dla materiałów objętościowych - wynika z tworzenia się
tlenków Fe na powierzchni cząstek i związany jest z: (i) mniejszym namagnesowaniem fazy
tlenkowej niŜ metalicznej oraz (ii) zmniejszeniem się namagnesowania fazy α-Fe-Cr, w której
następuje znaczny wzrost względnej zawartości Cr w stosunku do składu nominalnego.
Stąd, cząstki Fe-Cr (8.86 at.% Cr), w których zawartość tlenków Ŝelaza jest wyjątkowo duŜa,
wykazują tak małe namagnesowanie. Tendencja ta ulega radykalnej zmianie przy dalszym
wzroście koncentracji Cr i dla cząstek Fe-Cr (13.62 at.% Cr) namagnesowanie jest większe.
W związku z tym, Ŝe zawartość Cr w tych cząstkach jest zbliŜona do wartości granicznej,
przy której tworzy się stabilny tlenek Cr 2 O 3 (patrz podrozdział 3.4), moŜna oczekiwać zmiany
składu warstw powierzchniowych - z tlenków Ŝelaza na tlenki chromu, a w efekcie tego -
znacznego wzbogacenia rdzeni tych cząstek w Ŝelazo, pociągającego za sobą wzrost
namagnesowania. Dalszemu zwiększeniu zawartości chromu w cząstkach towarzyszy spadek
wartości ich magnetyzacji. Związany jest on nie tylko ze spadkiem wartości średniego
82