Численное и экспериментальное исследование кривых намагничивания систем ферромагнитных наночастиц со случайной магнитной анизотропией

• Автор: Смирнов, Сергей Иванович
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 101 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ЕЛАВА 1. МАГНЕТИЗМ НАНОЧАСТИЦ И НАНОКОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
1.1. Магнитные свойства индивидуальных наночастиц
1.2. Намагничивание ансамблей слабосвязанных наночастиц
1.3. Намагничивание системы обменно-взаимодействующих наночастиц
1.4. Выводы к главе
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КРИВЫХ НАМАГНИЧИВАНИЯ ИЗОЛИРОВАННЫХ НАНОЧАСТИЦ
2.1. Кривые намагничивания наночастиц ЕезС, размещенных внутри углеродных нанотрубок
2.2. Кривые намагничивания наночастиц Со-№, капсулированных в углеродных нанотрубках
2.3. Выводы к главе
ГЛАВА 3. КРИВЫЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ АНСАМБЛЕЙ НАНОЧАСТИЦ С КОМБИНИРОВАННОЙ СИММЕТРИЕЙ МАГНИТНОЙ АНИЗОТРОПИИ
3.1. Численное моделирование кривых намагничивания ансамблей наночастиц с комбинированной симметрией магнитной анизотропии
3.2. Приближение намагниченности к насыщению ансамбля наночастиц с комбинированной симметрией магнитной анизотропии
3.3. Сопоставление экспериментальных и численных результатов
3.4. Выводы к главе
ГЛАВА 4. НАМАГНИЧИВАНИЕ ДВУХФАЗНОЙ ЦЕПОЧКИ ОБМЕННОСВЯЗАННЫХ ФЕРРОМАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ СО СЛУЧАЙНОЙ МАГНИТНОЙ АНИЗОТРОПИЕЙ
4.1. Модель гетерофазной цепочки и методика численного эксперимента
4.2. Полевые зависимости параметров корреляционной функции намагниченности
4.3. Зависимость параметров корреляционной функции намагниченности от параметров гетерофазной наноцепочки
4.4. Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Кривые намагничивания ферромагнитных наночастиц привлекают интерес в связи с применением этих объектов как в традиционных областях (создание постоянных магнитов), так и в новых сферах (магнитная запись, медицина). Особое внимание в последнее время уделяется синтезу наночастиц и исследованию их свойств [1]. Для целенаправленного синтеза наночастиц с требуемыми магнитными свойствами необходимо понимание связи формы петли гистерезиса и ее параметров (остаточная намагниченность, коэрцитивная сила) с такими характеристиками наночастиц, как энергия магнитной анизотропии, симметрия магнитной анизотропии, а также величина и характер взаимодействия между наночастицами. Анализ кривых намагничивания не только позволяет характеризовать магнитные свойства наночастиц, но и дает дополнительную информацию о строении материала на основе наночастиц (магнитоструктурные методы в материаловедении и палеомагнетизме) [2]. Для интерпретации формы кривой намагничивания системы невзаимодействующих однодоменных наночастиц со случайно ориентированными осями легкого намагничивания используют результат модели Стонера -Вольфарта [3], устанавливающий связь между величинами остаточной намагниченности, коэрцитивной силы и другими характеристиками петли гистерезиса с симметрией магнитной анизотропии индивидуальной частицы. Так, например, для одноосной анизотропии величина остаточной намагниченности тт = Мг/А/., — 0,5, коэрцитивной силы — А = II 0,5; аналогичные
величины для кривой намагничивания частиц с положительной кубической анизотропией составляют тг = 0,83 и А = 0,2. Но экспериментальная кривая не всегда может быть описана в рамках указанной модели. Это может быть связано как с модификацией симметрии магнитной анизотропии, так и с наличием взаимодействия в системе частиц. Эти трудности преодолеваются на пути численного моделирования формы кривой намагничивания. Достоверность чис-

этих характеристик в указанных сечениях (рис. 13) свидетельствует, что
уменьшение величины коэрцитивной силы с ростом температуры хорошо COOT-

ветствует степенному закону Нс ~ Т' . Указанная зависимость характерна для однодоменных невзаимодействующих наночастиц при температурах ниже температуры блокировки Тв [89]:
Н(Т) = Я (0)

(2.1)
Рис. 13. Температурная зависимость остаточной намагниченности М (Т ) и коэрцитивной СИЛЫ Н( (Т I ) ДЛЯ РезС

Зависимость Я (Г), отстроенная в координатах (Я,, Т' ), таким образом, позволяет провести оценку температуры блокировки путем экстраполирования прямолинейного участка из области низких температур к ординате Нс= 0. Выполненная оценка величины Тв по формуле (2.1) составила
Тв = 420К. Зависимость Мг{Т), также приведенная на рис. 13, как оказалось,

тоже может быть описана зависимостью М ~ Т' . Экстраполяция прямоли-