Магнитно-оптические и магнитные свойства нано-частиц феррита марганца в боратном стекле

• Автор: Иванцов, Руслан Дмитриевич
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 90 с.

Содержание
Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Магнитные свойства ансамбля суперпарамагнитных частиц

1.1.1. Однодоменные частицы

1.1.2. Магнитные свойства ансамбля суперпарамагнитных частиц

1.1.3. Изучение СП частиц с помощью эффекта Мёссбауэра

1.1.4. Квантовые эффекты в малых магнитных частицах

1.1.5. Неоднородное распределение магнитного момента в поверхностных слоях частиц

1.2. Магнитоупорядоченные частицы в стеклах

1.3. Наночастицы феррита марганца

Глава 2. Методика эксперимента
2.1. Эффект Фарадея
2.2. Измерения полевых и температурных зависимостей намагниченности
2.3. Рентгеноструктурный анализ
2.4. Эффект Мёссбауэра
2.5. Описание образцов
Глава 3. Результаты эксперимента
3.1. Данные рентгеновской дифракции
3.2.Эффект Мёссбауэра
3.3.Полевые и температурные зависимости намагниченности
3.4. Эффект Фарадея, полевые, спектральные и температурные
зависимости
3.5. Спектры поглощения
Глава.4. Обсуждение результатов
Заключение
Литература

Введение
Актуальность. Работа направлена на решение фундаментальной проблемы физики магнитных явлений: установление корреляций между физическими свойствами материала, содержащего магнитные наночастицы, и характеристиками частиц. Эта проблема является одной из наиболее «горячих» среди современных областей исследования. С одной стороны, эти материалы широко востребованы в различных устройствах современных высоких технологий таких, как магнитные ленты, мягкие и жесткие диски, материалы для биологических и медицинских приложений и катализа. С другой стороны, кластеры и наночастицы могут рассматриваться как пограничное состояние материи между микроскопическим и массивным состояниями, и ответ на вопрос о том, что происходит со свойствами макроскопического образца, когда один или более из его размеров уменьшаются до атомных, имеет фундаментальное значение.
Свойства материала, включающего магнитные наночастицы, обусловлены, как внутренними свойствами частиц, так и взаимодействием между ними. Размер и форма наночастиц наиболее важные факторы, определяющие их физические свойства. Кроме того, на свойства частицы влияют поверхностные эффекты, обусловленные взаимодействием с ионами матрицы, изменением симметрии окружения магнитного иона в поверхностном слое по сравнению с его окружением в объеме частицы, неровностями поверхности частицы и т.п. Вследствие малости частиц вклад поверхности часто может играть определяющую роль в формировании их свойств. По этой причине различные методы изготовления материалов и различные используемые матрицы приводят к большому разнообразию свойств, наблюдаемых в системах, содержащих наночастицы. Частицы могут находиться, как в непосредственном соприкосновении друг с другом, как это имеет место в магнитных порошках, так и быть разнесенными пространственно, находясь в матрице какого либо материала. Один из наиболее важных вопросов это связь между материалом

матрицы и методом изготовления образца, с одной стороны, и степенью агрегации магнитных ионов (полностью изолированные ионы —» кластеры —» частицы), с другой стороны. В равной степени важно изучение влияния размеров частиц, их формы и распределения этих параметров в объеме образца на его физические свойства. Оксидные стекла, содержащие парамагнитные включения, уже свыше тридцати лет привлекают внимание исследователей и инженеров, как один из видов материалов, в которых возможно создание магнитоупорядоченных частиц микроскопических размеров. Первая публикация, касающаяся этой разновидности материалов, в которой было обнаружено формирование магнитных частиц (боратные стекла с добавками оксида Мп в высоких концентрациях), появилась в 1965г. [1]. С тех пор исследовано много различных стекольных систем, в которых в процессе синтеза или дополнительной термообработки образовывались магнитные микро- или наночастцы. Одним из условий формирования наночастиц была значительная концентрация 3с1 или 3с1 и 41' элементов. В работе Степанова с соавторами была предложена система калиево-алюмо-боратных стекол, содержащих добавки оксидов парамагнитных металлов в концентрациях, не превышающих несколько весовых процентов [2]. Это была первая предложенная система, в которой, несмотря на низкую концентрацию парамагнитных элементов, после дополнительной термообработки формировались магнитные частицы. В результате, специфические магнитные свойства стекол сочетались с прозрачностью в видимом спектральном диапазоне. Это позволило впервые исследовать магнитооптическое вращение Фарадея (ФВ) в системе наноразмерных магнитных частиц, распределенных в немагнитной стеклянной матрице. Исследования ФВ проводились в рамках совместной работы Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН и Государственного оптического института им. С. И. Вавилова, где отрабатывалась технология синтеза стекол. Было показано, что ФВ в таких стеклах характеризуется нелинейной зависимостью от внешнего магнитного

Глава 2. Методика эксперимента
2.1. Эффект Фарадея
Рис. 9. Блок-схема экспериментальной установки для измерения фарадеевского вращения.
Блок-схема установки приведена на Рис. 9. В качестве источника света использовалась лампа КГС (1), питание которой осуществлялось от источника постоянного тока с выходным напряжением 7 В (2). В качестве анализатора (3) и поляризатора (4) использовались призмы Аренса. Для достижения параллельности пучка применялся конденсор (5) и линза (6). Образцы намагничивались в поле электромагнита (7,8), с просверленными насквозь полюсами, питание которого осуществлялось с помощью стабилизированного выпрямителя ТЭС-41(9). Точность измерения магнитного поля ± 10 Э. Для повышения чувствительности установки, применялась модуляция светового потока по плоскости поляризации, которая обеспечивалась колебанием анализатора (3) относительно некоторого положения с частотой 35-40 Гц и амплитудой от 4° до 5° [89].
В качестве регистраторов светового потока использовались фотоэлектронные умножители (10) ФЭУ-39 и ФЭУ-62, что обеспечивало суммарный спектральный