氧化铁纳米颗粒表面自旋冻结的检测及其在环境氧化下长期演化
材料科学
2020-11-23 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
与表面自旋冻结（SSF）相关的交换偏置效应常见于氧化铁纳米颗粒中，而低场温度依赖磁化曲线中 SSF 的特征却鲜有报道。在此，我们展示了由磁铁矿（样品 S1）和磁赤铁矿（样品 S2）方法合成的尺度相近（直径约 8 nm）颗粒致密集合体的磁性，以及长期（4 年）环境条件下样品老化对这些性质的影响。发现不同样品（新鲜或老化）状态的交换偏置场大小与以下因素相关：(a) 在低场记录的异相交流磁化率或零场冷（ZFC）直流磁化中是否检测到指示 SSF 转变的低温驼峰特征，以及 (b) 高场记录的 FC 与 ZFC 曲线间不可逆性的显著程度。样品 S1 的磁化强度低于 S2，且最大的 SSF 效应出现在 S1 中。这些效应因老化而显著减弱，但仍大于 S2 中的 SSF 效应，而老化对 S2 的影响相当小。S1 中由自旋无序导致的非饱和分量也随老化减弱，我们推断这伴随着超自旋及有序纳米颗粒核心半径的增加。X 射线衍射与 M"ossbauer 谱表明两个老化样品均具有类磁赤铁矿化学计量比，且老化 S1 相对于老化 S2 具有更厚的有序化无序颗粒壳层（分别根据衍射与 M"ossbauer 谱为结晶无序与自旋无序）。S1 中 SSF 效应随老化的明显衰减归因于由环境氧化引起的从类磁铁矿到类磁赤铁矿化学计量比的长期转变，以及伴随的自旋无序壳层各向异性的软化……
引用
@article{arxiv.2008.05874,
title = {On the detection of surface spin freezing in iron oxide nanoparticles and its long-term evolution under ambient oxidation},
author = {M. Ghoshani and E. H. Sánchez and S. S. Lee and G. Singh and N. Yaacoub and D. Peddis and M. Mozaffari and C. Binns and J. A. De Toro and P. S. Normile},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.05874},
year = {2020}
}
备注
29 pages including main manuscript (18 pages, 6 figures, 2 tables) and supplementary material (pp. 19-29). Submitted to Nanotechnology (IOP series) on 13-Aug-2020