Исследование магнитных свойств суперпарамагнетика в области точки Кюри

• Автор: Род, Ирина Андреевна
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Глава 1. Особенности магнетизма наночастиц (по данным

литературы)

1.1. Магнитные наночастицы как объект физических исследований

1.2. Влияние размера наночастиц на их магнитные свойства

1.3. Основные характеристики системы наночастиц

1.4. Методы синтеза магнитных наночастиц

1.5. О методах исследования свойств наночастиц

1.6. Модели описания магнитных свойств наночастиц

1.7. О магнитных фазовых переходах в системах наночасти

1.8. Краткие итоги

Глава 2. О парапроцессе в системе магнитных частиц

2.1. Индуцированный суперпарамагнетизм
2.2. Сравнение парапроцесса в наночастицах и
в «массивных» частицах
2.3. Влияние разброса частиц по размерам на температурную зависимость магнитной
восприимчивости наночастиц
2.4. Краткие итоги
Глава 3. Основные особенности магнитной фазовой диаграммы
СИСТЕМЫ НАНОЧАСТИЦ
3.1. Фазовый переход «суперпарамагнетизм - парамагнетизм» как предельный случай фазового перехода «индуцированный суперпарамагнетизм- парамагнетизм»
3.2. Влияние ангармонизма колебаний поверхностных атомов на температуру Кюри наночастиц
3.3. Краткие итоги
Глава 4. О «ВОЗВРАТНОМ» МАГНЕТИЗМЕ НАНОЧАСТИЦ

4.1. Восстановление магнитного порядка в наночастицах при повышении температуры
4.2. Фазовый переход «парамагнетизм - высокотемпературный суперпармагнетизм»
4.3. Краткие итоги
Глава 5. Результаты моделирования магнитотепловых свойств
СУПЕРПАРАМАГНЕТИКА В ОБЛАСТИ ТОЧКИ КЮРИ
5.1. О магнитной энтропии суперпарамагнетика
5.2. Магнитная аномалия теплоемкости суперпарамагнетика
5.3. Магнетокалорический эффект в суперпарамагнетике
5.3.1. Результаты расчета величины магнето-калорического эффекта наночастиц
5.3.2. Влияние разброса частиц по размерам
на величину магнетокалорического эффекта
5.4. Магнитострикция наночастиц в области их точки
Кюри
5.5. Краткие итоги
Глава 6. Критическое поведение магнитных наночастиц
6.1. Критические индексы суперпарамагнетика для двух
магнитных фазовых переходов
6.2. О соотношениях между критическими индексами
6.3. Влияние разброса частиц по размерам на критические
индексы
6.4. Краткие итоги
Заключение. Основные результаты и выводы
Приложение
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Литература
В последние годы особый интерес у специалистов, занимающихся синтезом и исследованием новых материалов, вызывают физические свойства наночастиц вещества. Среди прочих их особенностей большой интерес представляют магнитные свойства.
Интерес к малым частицам мотивирован прежде всего тем, что их свойства могут сильно, даже качественно, отличаться от свойств сплошных макроскопических тел. К примеру, в определенных условиях теплоемкость атомных кластеров может стать отрицательной [1] - явление, не наблюдавшееся в макроскопических телах. Другое качественное изменение при переходе от сплошной среды к наночастицам - появление магнетизма в неферромагнитных материалах [2-6].
Магнитные наночастицы обладают уникальной структурой и свойствами, многие из которых имеют практическую ценность. В таких объектах часто изменяются фундаментальные, обычно «структурнонечувствительные» в случае «массивных» магнетиков характеристики [7], такие как температура Кюри, намагниченность насыщения и др. Эта особенность дает возможность улучшать существующие и создавать принципиально новые конструкционные и функциональные материалы.
Магнитные свойства наночастиц до сих пор остаются малоизученными. Этот нетривиальный факт можно связывать с тем, что для реальных систем наночастиц характерен разброс их размеров, что с неизбежностью приводит к размы-тию измеряемых на опыте величин, описывающих их свойства, в том числе и магнитные.
В такой ситуации представляет несомненный интерес исследование магнитных свойств систем наночастиц в рамках достаточно реалистичной модели, которая позволила бы выявить их особенности и закономерности.
В области температур выше температуры блокировки и ниже температуры Кюри наночастицы магнитоупорядоченного вещества находятся в суперпарамагнитном состоянии [8]. Интерес к исследованию
парамагнитного состояния в состояние индуцированного суперпарамагнетизма окажется размытым в некоторой области полей (другими словами, в области критических полей, соответствующих размерам частиц, входящих в исследуемую систему).
Таким образом, для суперпарамагнитных частиц следует ожидать наличия, помимо фазового перехода «суперпарамагнетизм - парамагнетизм» при температуре Кюри, также и полевого фазового перехода «парамагнетизм - индуцированный суперпарамагнетизм» при температурах выше точки Кюри Тс [9]. Заметим (как это иллюстрирует рис. 2.1), что намагниченность а является непрерывной функцией естественных переменных Т и Н в области обоих фазовых переходов.
2.2. Сравнение парапроцесса в наночастицах и в «массивных» частицах
Несмотря на то, что свойства магнитных наночастиц широко изучаются, особенности парапроцесса в системах наночастиц остаются до последнего времени почти не исследованными. Этот нетривиальный факт можно связывать с двумя обстоятельствами.
Во-первых, интенсивность парапроцесса в наночастицах резко ослаблена по сравнению со случаем обычных («массивных») ферромагнитных частиц - из-за релаксационных процессов в спиновой системе, благодаря которым воздействие внешнего магнитного поля Н обусловлено не всей величиной поля, а лишь его проекцией на направление релаксирующего магнитного момента наночастицы ц [104]. Во-вторых, для реальных систем наночастиц характерен разброс их размеров, что с неизбежностью приводит к размытию измеряемых на опыте величин,
описывающих их свойства, в том числе и магнитные. Взятые в совокупности,

эти два обстоятельства делают задачу экспериментального исследования парапроцесса в системе наночастиц чрезвычайно трудной.