निसर्गाला भेट दिल्याबद्दल धन्यवाद. तुम्ही वापरत असलेली ब्राउझर आवृत्ती CSS साठी मर्यादित समर्थन आहे. सर्वोत्तम अनुभवासाठी, आम्ही शिफारस करतो की तुम्ही ब्राउझरची नवीन आवृत्ती वापरा (किंवा इंटरनेट एक्सप्लोररमधील सुसंगतता मोड बंद करा). त्याच वेळी, सतत समर्थन सुनिश्चित करण्यासाठी, आम्ही शैली आणि JavaScript शिवाय साइट प्रदर्शित करू.
SrFe12O19 (SFO) हार्ड हेक्साफेराइटचे चुंबकीय गुणधर्म त्याच्या मायक्रोस्ट्रक्चरच्या जटिल संबंधांद्वारे नियंत्रित केले जातात, जे कायम चुंबकाच्या अनुप्रयोगांसाठी त्यांची प्रासंगिकता निर्धारित करतात. सोल-जेल उत्स्फूर्त ज्वलन संश्लेषणाद्वारे प्राप्त केलेल्या SFO नॅनोकणांचा एक गट निवडा आणि G(L) लाइन प्रोफाइल विश्लेषणाद्वारे सखोल संरचनात्मक एक्स-रे पावडर विवर्तन (XRPD) वैशिष्ट्यीकरण करा. प्राप्त क्रिस्टलाईट आकाराचे वितरण संश्लेषण पद्धतीवर [001] दिशेने आकाराचे स्पष्ट अवलंबित्व प्रकट करते, ज्यामुळे फ्लॅकी क्रिस्टलाइट्स तयार होतात. याव्यतिरिक्त, एसएफओ नॅनोकणांचा आकार ट्रान्समिशन इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (टीईएम) विश्लेषणाद्वारे निर्धारित केला गेला आणि कणांमधील क्रिस्टलाइट्सच्या सरासरी संख्येचा अंदाज लावला गेला. या परिणामांचे मूल्यमापन गंभीर मूल्याच्या खाली असलेल्या एकल डोमेन राज्यांच्या निर्मितीचे स्पष्टीकरण करण्यासाठी केले गेले आहे आणि सक्रियकरण व्हॉल्यूम वेळ-आश्रित चुंबकीकरण मोजमापांमधून प्राप्त केले गेले आहे, ज्याचा उद्देश कठोर चुंबकीय सामग्रीच्या उलट चुंबकीकरण प्रक्रिया स्पष्ट करणे आहे.
नॅनो-स्केल चुंबकीय सामग्रीचे वैज्ञानिक आणि तांत्रिक महत्त्व मोठे आहे, कारण त्यांचे चुंबकीय गुणधर्म त्यांच्या आकारमानाच्या तुलनेत लक्षणीय भिन्न वर्तन प्रदर्शित करतात, ज्यामुळे नवीन दृष्टीकोन आणि अनुप्रयोग 1,2,3,4 येतात. नॅनोस्ट्रक्चर्ड मटेरियलमध्ये, एम-टाइप हेक्साफेराइट SrFe12O19 (SFO) कायम चुंबक अनुप्रयोगांसाठी एक आकर्षक उमेदवार बनला आहे. खरं तर, अलिकडच्या वर्षांत, आकार, आकारविज्ञान आणि चुंबकीय गुणधर्म6,7,8 ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी विविध संश्लेषण आणि प्रक्रिया पद्धतींद्वारे नॅनोस्केलवर SFO-आधारित सामग्री सानुकूलित करण्यावर बरेच संशोधन कार्य केले गेले आहे. याव्यतिरिक्त, एक्सचेंज कपलिंग सिस्टम 9,10 च्या संशोधन आणि विकासामध्ये याकडे खूप लक्ष दिले गेले आहे. त्याची उच्च चुंबकीय क्रिस्टलीय ॲनिसोट्रॉपी (K = 0.35 MJ/m3) त्याच्या षटकोनी जाळी 11,12 च्या c-अक्षावर केंद्रित आहे, हे चुंबकत्व आणि क्रिस्टल संरचना, क्रिस्टलाइट्स आणि धान्य आकार, आकारविज्ञान आणि पोत यांच्यातील जटिल परस्परसंबंधाचा थेट परिणाम आहे. म्हणून, वरील वैशिष्ट्ये नियंत्रित करणे हा विशिष्ट आवश्यकता पूर्ण करण्याचा आधार आहे. आकृती 1 SFO13 चे ठराविक षटकोनी स्पेस ग्रुप P63/mmc आणि रेखा प्रोफाइल विश्लेषण अभ्यासाच्या प्रतिबिंबाशी संबंधित विमान स्पष्ट करते.
फेरोमॅग्नेटिक कण आकार कमी करण्याच्या संबंधित वैशिष्ट्यांपैकी, गंभीर मूल्याच्या खाली एकल डोमेन स्थिती निर्माण झाल्यामुळे चुंबकीय ॲनिसोट्रॉपीमध्ये वाढ होते (उच्च पृष्ठभागाच्या क्षेत्रफळ ते व्हॉल्यूम गुणोत्तरामुळे), ज्यामुळे जबरदस्ती क्षेत्र 14,15 होते. कठोर सामग्रीमध्ये गंभीर परिमाण (DC) च्या खाली असलेले विस्तृत क्षेत्र (नमुनेदार मूल्य सुमारे 1 µm आहे), आणि तथाकथित सुसंगत आकार (DCOH) 16 द्वारे परिभाषित केले जाते: हे सुसंगत आकारात डिमॅग्नेटायझेशनसाठी सर्वात लहान आकारमान पद्धतीचा संदर्भ देते. (DCOH) , एक्टिवेशन व्हॉल्यूम (VACT) 14. तथापि, आकृती 2 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, क्रिस्टलचा आकार DC पेक्षा लहान असला तरी, उलट प्रक्रिया विसंगत असू शकते. नॅनोपार्टिकल (NP) घटकांमध्ये, रिव्हर्सलची गंभीर मात्रा चुंबकीय चिकटपणा (S) वर अवलंबून असते आणि त्याचे चुंबकीय क्षेत्र अवलंबन NP चुंबकीकरण 17,18 च्या स्विचिंग प्रक्रियेबद्दल महत्त्वपूर्ण माहिती प्रदान करते.
वरील: कणांच्या आकारासह सक्तीच्या क्षेत्राच्या उत्क्रांतीचे योजनाबद्ध आकृती, संबंधित चुंबकीकरण रिव्हर्सल प्रक्रिया दर्शविते (15 पासून रुपांतरित). SPS, SD, आणि MD हे अनुक्रमे सुपरपरामॅग्नेटिक स्टेट, सिंगल डोमेन आणि मल्टीडोमेनसाठी आहेत; DCOH आणि DC अनुक्रमे सुसंगत व्यास आणि गंभीर व्यासासाठी वापरले जातात. तळ: वेगवेगळ्या आकाराच्या कणांचे रेखाटन, एकल क्रिस्टलपासून पॉलीक्रिस्टलाइनपर्यंत क्रिस्टलाइट्सची वाढ दर्शविते.
तथापि, नॅनोस्केलवर, नवीन जटिल पैलू देखील सादर केले गेले आहेत, जसे की कणांमधील मजबूत चुंबकीय परस्परसंवाद, आकार वितरण, कणांचा आकार, पृष्ठभागाची विकृती आणि चुंबकीकरणाच्या सुलभ अक्षाची दिशा, या सर्वांमुळे विश्लेषण अधिक आव्हानात्मक होते19, 20 हे घटक ऊर्जा अवरोध वितरणावर लक्षणीय परिणाम करतात आणि काळजीपूर्वक विचार करण्यास पात्र आहेत, ज्यामुळे चुंबकीकरण रिव्हर्सल मोडवर परिणाम होतो. या आधारावर, चुंबकीय आकारमान आणि भौतिक नॅनोस्ट्रक्चर्ड M-प्रकार हेक्साफेराइट SrFe12O19 यांच्यातील परस्परसंबंध योग्यरित्या समजून घेणे विशेषतः महत्वाचे आहे. म्हणून, मॉडेल सिस्टम म्हणून, आम्ही तळ-अप सोल-जेल पद्धतीने तयार केलेल्या SFOs चा संच वापरला आणि अलीकडेच संशोधन केले. मागील निकाल असे सूचित करतात की क्रिस्टलाइट्सचा आकार नॅनोमीटर श्रेणीमध्ये आहे आणि ते, क्रिस्टल्सच्या आकारासह, वापरलेल्या उष्णता उपचारांवर अवलंबून आहे. याव्यतिरिक्त, अशा नमुन्यांची स्फटिकता संश्लेषण पद्धतीवर अवलंबून असते आणि क्रिस्टलाइट्स आणि कण आकार यांच्यातील संबंध स्पष्ट करण्यासाठी अधिक तपशीलवार विश्लेषण आवश्यक आहे. हा संबंध प्रकट करण्यासाठी, ट्रान्समिशन इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (TEM) विश्लेषणाद्वारे रिएटवेल्ड पद्धत आणि उच्च सांख्यिकीय क्ष-किरण पावडर विवर्तनाच्या लाइन प्रोफाइल विश्लेषणाद्वारे, क्रिस्टल मायक्रोस्ट्रक्चर पॅरामीटर्स (म्हणजे, क्रिस्टलाइट्स आणि कण आकार, आकार) चे काळजीपूर्वक विश्लेषण केले गेले. . XRPD) मोड. स्ट्रक्चरल कॅरेक्टरायझेशनचे उद्दिष्ट प्राप्त नॅनोक्रिस्टलाइट्सची ॲनिसोट्रॉपिक वैशिष्ट्ये निर्धारित करणे आणि (फेराइट) सामग्रीच्या नॅनोस्केल श्रेणीमध्ये शिखर विस्तृत करण्यासाठी एक मजबूत तंत्र म्हणून लाइन प्रोफाइल विश्लेषणाची व्यवहार्यता सिद्ध करणे आहे. असे आढळून आले की व्हॉल्यूम-वेटेड क्रिस्टलाइट आकाराचे वितरण G(L) क्रिस्टलोग्राफिक दिशेवर जोरदारपणे अवलंबून असते. या कामात, आम्ही दाखवतो की अशा पावडर नमुन्यांची रचना आणि चुंबकीय वैशिष्ट्ये अचूकपणे वर्णन करण्यासाठी आकार-संबंधित पॅरामीटर्स अचूकपणे काढण्यासाठी पूरक तंत्रे खरोखर आवश्यक आहेत. मॉर्फोलॉजिकल संरचना वैशिष्ट्ये आणि चुंबकीय वर्तन यांच्यातील संबंध स्पष्ट करण्यासाठी उलट चुंबकीकरणाच्या प्रक्रियेचा देखील अभ्यास केला गेला.
क्ष-किरण पावडर डिफ्रॅक्शन (XRPD) डेटाचे रिएटवेल्ड विश्लेषण दर्शविते की सी-अक्षावरील स्फटिकाचा आकार योग्य उष्णता उपचाराद्वारे समायोजित केला जाऊ शकतो. हे विशेषतः असे दर्शविते की आमच्या नमुन्यात पाहिलेले शिखर विस्तीर्ण होणे हे ॲनिसोट्रॉपिक क्रिस्टलाईट आकारामुळे असण्याची शक्यता आहे. याव्यतिरिक्त, रिएटवेल्ड आणि विल्यमसन-हॉल आकृती (
(a) SFOA, (b) SFOB आणि (c) SFOC च्या तेजस्वी फील्ड TEM प्रतिमा दर्शवितात की ते प्लेट सारख्या आकाराच्या कणांनी बनलेले आहेत. संबंधित आकाराचे वितरण पॅनेलच्या हिस्टोग्राममध्ये (df) दर्शविले आहे.
आम्ही मागील विश्लेषणामध्ये देखील लक्षात घेतल्याप्रमाणे, वास्तविक पावडर नमुन्यातील क्रिस्टलाइट्स पॉलीडिस्पर्स सिस्टम तयार करतात. एक्स-रे पद्धत सुसंगत स्कॅटरिंग ब्लॉकसाठी अत्यंत संवेदनशील असल्याने, सूक्ष्म नॅनोस्ट्रक्चर्सचे वर्णन करण्यासाठी पावडर विवर्तन डेटाचे सखोल विश्लेषण आवश्यक आहे. येथे, क्रिस्टलाइट्सच्या आकाराची चर्चा व्हॉल्यूम-वेटेड क्रिस्टलाइट आकार वितरण कार्य G(L)23 च्या वैशिष्ट्यीकरणाद्वारे केली जाते, ज्याचा अर्थ गृहीत आकार आणि आकाराचे क्रिस्टलाइट्स शोधण्याची संभाव्य घनता म्हणून केला जाऊ शकतो आणि त्याचे वजन प्रमाणानुसार आहे. ते खंड, विश्लेषण केलेल्या नमुन्यात. प्रिझमॅटिक स्फटिक आकारासह, सरासरी व्हॉल्यूम-वेटेड क्रिस्टलाईट आकार ([100], [110] आणि [001] दिशानिर्देशांमधील सरासरी बाजूची लांबी) मोजली जाऊ शकते. म्हणून, नॅनो-स्केल सामग्रीचे अचूक क्रिस्टलाईट आकार वितरण प्राप्त करण्यासाठी या प्रक्रियेच्या परिणामकारकतेचे मूल्यमापन करण्यासाठी आम्ही एनिसोट्रॉपिक फ्लेक्सच्या स्वरूपात भिन्न कण आकारांसह सर्व तीन SFO नमुने निवडले (संदर्भ 6 पहा). फेराइट क्रिस्टलाइट्सच्या एनिसोट्रॉपिक अभिमुखतेचे मूल्यांकन करण्यासाठी, निवडलेल्या शिखरांच्या XRPD डेटावर रेखा प्रोफाइल विश्लेषण केले गेले. चाचणी केलेल्या SFO नमुन्यांमध्ये क्रिस्टल विमानांच्या समान संचामधून सोयीस्कर (शुद्ध) उच्च ऑर्डर विवर्तन नव्हते, त्यामुळे आकार आणि विकृतीपासून रेषा विस्तारित योगदान वेगळे करणे अशक्य होते. त्याच वेळी, विवर्तन रेषांचे निरीक्षण केलेले रुंदीकरण आकाराच्या प्रभावामुळे होण्याची अधिक शक्यता असते आणि अनेक रेषांच्या विश्लेषणाद्वारे सरासरी क्रिस्टलाईट आकार सत्यापित केला जातो. आकृती 4 परिभाषित क्रिस्टलोग्राफिक दिशेने व्हॉल्यूम-वेटेड क्रिस्टलाइट आकार वितरण कार्य G(L) ची तुलना करते. स्फटिक आकार वितरणाचे वैशिष्ट्यपूर्ण स्वरूप म्हणजे सामान्य वितरण. सर्व प्राप्त आकार वितरणांचे एक वैशिष्ट्य म्हणजे त्यांची एकसमानता. बहुतेक प्रकरणांमध्ये, या वितरणाचे श्रेय काही परिभाषित कण निर्मिती प्रक्रियेला दिले जाऊ शकते. निवडलेल्या शिखराचा सरासरी गणना केलेला आकार आणि रिएटवेल्ड रिफाइनमेंटमधून काढलेले मूल्य यांच्यातील फरक स्वीकार्य श्रेणीमध्ये आहे (या पद्धतींमध्ये इन्स्ट्रुमेंट कॅलिब्रेशन प्रक्रिया भिन्न आहेत हे लक्षात घेऊन) आणि विमानांच्या संबंधित संचाच्या समान आहे. Debye प्राप्त केलेला सरासरी आकार टेबल 2 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे Scherrer समीकरणाशी सुसंगत आहे. दोन भिन्न मॉडेलिंग तंत्रांच्या व्हॉल्यूम सरासरी क्रिस्टलाईट आकाराचा कल खूप समान आहे आणि परिपूर्ण आकाराचे विचलन खूपच लहान आहे. रिएटवेल्डशी मतभेद असले तरी, उदाहरणार्थ, SFOB च्या (110) प्रतिबिंबाच्या बाबतीत, ते प्रत्येकामध्ये 1 अंश 2θ अंतरावर निवडलेल्या परावर्तनाच्या दोन्ही बाजूंच्या पार्श्वभूमीच्या योग्य निर्धारणाशी संबंधित असू शकते. दिशा तरीही, दोन तंत्रज्ञानांमधील उत्कृष्ट करार पद्धतीच्या प्रासंगिकतेची पुष्टी करतो. पीक ब्रॉडिंगच्या विश्लेषणावरून, हे स्पष्ट आहे की [001] बाजूच्या आकाराचे संश्लेषण पद्धतीवर विशिष्ट अवलंबन आहे, परिणामी सोल-जेलद्वारे संश्लेषित केलेल्या SFO6,21 मध्ये फ्लॅकी क्रिस्टलाइट्स तयार होतात. हे वैशिष्ट्य या पद्धतीचा वापर करण्याचा मार्ग न्यानोक्रिस्टल्सना प्राधान्यपूर्ण आकारांसह डिझाईन करण्याचा मार्ग मोकळा करते. आपल्या सर्वांना माहित आहे की, SFO ची जटिल स्फटिक रचना (आकृती 1 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे) SFO12 च्या फेरोमॅग्नेटिक वर्तनाचा गाभा आहे, त्यामुळे अनुप्रयोगांसाठी नमुना डिझाइन ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी आकार आणि आकार वैशिष्ट्ये समायोजित केली जाऊ शकतात (जसे की कायमस्वरूपी चुंबक संबंधित). आम्ही निदर्शनास आणतो की क्रिस्टलाईट आकाराचे विश्लेषण हा क्रिस्टलाइट आकारांच्या एनिसोट्रॉपीचे वर्णन करण्याचा एक शक्तिशाली मार्ग आहे आणि पूर्वी प्राप्त केलेल्या परिणामांना आणखी मजबूत करतो.
(a) SFOA, (b) SFOB, (c) SFOC निवडलेले प्रतिबिंब (100), (110), (004) व्हॉल्यूम वेटेड क्रिस्टलाईट आकाराचे वितरण G(L).
आकृती 5 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, नॅनो-पावडर सामग्रीचे अचूक क्रिस्टलाईट आकार वितरण प्राप्त करण्यासाठी आणि जटिल नॅनोस्ट्रक्चर्सवर लागू करण्यासाठी प्रक्रियेच्या परिणामकारकतेचे मूल्यमापन करण्यासाठी, आम्ही हे सत्यापित केले आहे की ही पद्धत नॅनो-कंपोझिट सामग्रीमध्ये (नाममात्र मूल्ये) प्रभावी आहे. केसची अचूकता SrFe12O19/CoFe2O4 40/60 w/w %) बनलेली आहे. हे परिणाम रिएटवेल्ड विश्लेषणाशी पूर्णपणे सुसंगत आहेत (तुलनेसाठी आकृती 5 चे मथळा पहा), आणि सिंगल-फेज सिस्टीमच्या तुलनेत, SFO नॅनोक्रिस्टल्स अधिक प्लेट-सारखे आकारविज्ञान हायलाइट करू शकतात. या परिणामांमुळे हे रेखा प्रोफाइल विश्लेषण अधिक जटिल प्रणालींवर लागू करणे अपेक्षित आहे ज्यामध्ये अनेक भिन्न क्रिस्टल टप्पे त्यांच्या संबंधित संरचनांबद्दल माहिती न गमावता ओव्हरलॅप होऊ शकतात.
नॅनोकॉम्पोजिट्समधील SFO(100), (004) आणि CFO (111) च्या निवडक परावर्तनांचे व्हॉल्यूम-वेटेड क्रिस्टलाइट आकार वितरण G(L); तुलनेसाठी, संबंधित Rietveld विश्लेषण मूल्ये 70(7), 45(6) आणि 67(5) nm6 आहेत.
आकृती 2 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, चुंबकीय क्षेत्राच्या आकाराचे निर्धारण आणि भौतिक व्हॉल्यूमचे अचूक अंदाज हे अशा जटिल प्रणालींचे वर्णन करण्यासाठी आणि चुंबकीय कणांमधील परस्परसंवाद आणि संरचनात्मक क्रम स्पष्टपणे समजून घेण्यासाठी आधार आहेत. अलीकडे, चुंबकीय संवेदनशीलता (χirr) च्या अपरिवर्तनीय घटकाचा अभ्यास करण्यासाठी, चुंबकीकरणाच्या उलट प्रक्रियेकडे विशेष लक्ष देऊन, SFO नमुन्यांच्या चुंबकीय वर्तनाचा तपशीलवार अभ्यास केला गेला आहे (चित्र S3 हे SFOC चे उदाहरण आहे)6. या फेराइट-आधारित नॅनोसिस्टममधील चुंबकीकरण रिव्हर्सल मेकॅनिझमची सखोल माहिती मिळविण्यासाठी, आम्ही दिलेल्या दिशेने संपृक्ततेनंतर रिव्हर्स फील्ड (HREV) मध्ये चुंबकीय विश्रांती मोजमाप केले. विचार करा \(M\left(t\right)\proptoSln\left(t\right)\) (अधिक तपशीलांसाठी आकृती 6 आणि पूरक सामग्री पहा) आणि नंतर सक्रियकरण व्हॉल्यूम (VACT) मिळवा. इव्हेंटमध्ये सुसंगतपणे उलट करता येणारी सामग्रीची सर्वात लहान मात्रा म्हणून त्याची व्याख्या केली जाऊ शकते, हे पॅरामीटर उलट प्रक्रियेत सामील असलेल्या "चुंबकीय" खंडाचे प्रतिनिधित्व करते. आमचे VACT मूल्य (टेबल S3 पहा) सुसंगत व्यास (DCOH) म्हणून परिभाषित केलेल्या अंदाजे 30 nm व्यासासह गोलाशी संबंधित आहे, जे सुसंगत रोटेशनद्वारे सिस्टमच्या चुंबकीकरणाच्या उलटतेच्या वरच्या मर्यादेचे वर्णन करते. जरी कणांच्या भौतिक आकारमानात खूप फरक आहे (SFOA SFOC पेक्षा 10 पट मोठा आहे), ही मूल्ये अगदी स्थिर आणि लहान आहेत, हे दर्शविते की सर्व प्रणालींचे चुंबकीकरण रिव्हर्सल यंत्रणा सारखीच राहते (आम्ही जे दावा करतो त्याच्याशी सुसंगत आहे. सिंगल डोमेन सिस्टम आहे) 24 . शेवटी, VACT मध्ये XRPD आणि TEM विश्लेषण (टेबल S3 मधील VXRD आणि VTEM) पेक्षा खूपच लहान भौतिक खंड आहे. म्हणून, आम्ही असा निष्कर्ष काढू शकतो की स्विचिंग प्रक्रिया केवळ सुसंगत रोटेशनद्वारे होत नाही. लक्षात घ्या की भिन्न मॅग्नेटोमीटर (आकृती S4) वापरून मिळवलेले परिणाम अगदी समान DCOH मूल्ये देतात. या संदर्भात, सर्वात वाजवी रिव्हर्सल प्रक्रिया निश्चित करण्यासाठी सिंगल डोमेन पार्टिकल (DC) चा गंभीर व्यास परिभाषित करणे फार महत्वाचे आहे. आमच्या विश्लेषणानुसार (पूरक सामग्री पहा), आम्ही असे अनुमान काढू शकतो की प्राप्त केलेल्या VACT मध्ये एक विसंगत रोटेशन यंत्रणा आहे, कारण DC (~0.8 µm) हे आपल्या कणांच्या DC (~0.8 µm) पासून खूप दूर आहे, म्हणजे, डोमेन भिंतींची निर्मिती नाही नंतर मजबूत समर्थन प्राप्त झाले आणि एकल डोमेन कॉन्फिगरेशन प्राप्त झाले. हा परिणाम परस्परसंवाद डोमेन 25, 26 च्या निर्मितीद्वारे स्पष्ट केला जाऊ शकतो. आम्ही असे गृहीत धरतो की एकल क्रिस्टलाईट परस्परसंवाद डोमेनमध्ये भाग घेते, जे या सामग्रीच्या विषम सूक्ष्म संरचनामुळे एकमेकांशी जोडलेल्या कणांपर्यंत विस्तारते. जरी क्ष-किरण पद्धती केवळ डोमेन्स (मायक्रोक्रिस्टल्स) च्या सूक्ष्म सूक्ष्म संरचनासाठी संवेदनशील असतात, चुंबकीय विश्रांती मोजमाप नॅनोस्ट्रक्चर्ड एसएफओमध्ये उद्भवू शकणाऱ्या जटिल घटनांचा पुरावा देतात. म्हणून, SFO धान्यांचा नॅनोमीटर आकार ऑप्टिमाइझ करून, मल्टी-डोमेन इनव्हर्शन प्रक्रियेवर स्विच करणे प्रतिबंधित करणे शक्य आहे, ज्यामुळे या सामग्रीची उच्च बळजबरी राखली जाते.
(a) SFOC चे वेळ-आश्रित चुंबकीकरण वक्र भिन्न रिव्हर्स फील्ड HREV मूल्यांवर संपृक्ततेनंतर -5 T आणि 300 K (प्रायोगिक डेटाच्या पुढे सूचित केलेले) मोजले जाते (नमुन्याच्या वजनानुसार चुंबकीकरण सामान्य केले जाते); स्पष्टतेसाठी, इनसेट 0.65 T फील्ड (काळे वर्तुळ) चा प्रायोगिक डेटा दर्शवितो, ज्यामध्ये सर्वोत्तम फिट (लाल रेषा) आहे (चुंबकीकरण प्रारंभिक मूल्य M0 = M(t0) वर सामान्य केले जाते); (b) संबंधित चुंबकीय चिकटपणा (S) फील्डच्या SFOC A फंक्शनचा व्यस्त आहे (रेषा डोळ्यासाठी मार्गदर्शक आहे); (c) भौतिक/चुंबकीय लांबी स्केल तपशीलांसह सक्रियकरण यंत्रणा योजना.
सर्वसाधारणपणे बोलायचे झाल्यास, डोमेन वॉल न्यूक्लिएशन, प्रसार आणि पिनिंग आणि अनपिनिंग यासारख्या स्थानिक प्रक्रियांच्या मालिकेद्वारे चुंबकीकरण उलट होऊ शकते. सिंगल-डोमेन फेराइट कणांच्या बाबतीत, सक्रियकरण यंत्रणा न्यूक्लिएशन-मध्यस्थ असते आणि एकूणच चुंबकीय रिव्हर्सल व्हॉल्यूम (आकृती 6c मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे) 29 पेक्षा लहान चुंबकीकरण बदलामुळे ट्रिगर होते.
गंभीर चुंबकत्व आणि भौतिक व्यास यांच्यातील अंतर हे सूचित करते की विसंगत मोड ही चुंबकीय डोमेन रिव्हर्सलची सहवर्ती घटना आहे, जी सामग्रीच्या विसंगती आणि पृष्ठभागाच्या असमानतेमुळे असू शकते, जे कण आकार 25 वाढल्यावर परस्परसंबंधित होतात, परिणामी विचलन होते. एकसमान चुंबकीकरण स्थिती.
म्हणून, आम्ही असा निष्कर्ष काढू शकतो की या प्रणालीमध्ये, चुंबकीकरण उलटण्याची प्रक्रिया खूप क्लिष्ट आहे आणि नॅनोमीटर स्केलमध्ये आकार कमी करण्याचे प्रयत्न फेराइट आणि चुंबकत्वाच्या सूक्ष्म संरचना यांच्यातील परस्परसंवादामध्ये मुख्य भूमिका बजावतात. .
रचना, स्वरूप आणि चुंबकत्व यांच्यातील जटिल संबंध समजून घेणे हा भविष्यातील अनुप्रयोगांची रचना आणि विकास करण्याचा आधार आहे. SrFe12O19 च्या निवडलेल्या XRPD पॅटर्नच्या लाइन प्रोफाइल विश्लेषणाने आमच्या संश्लेषण पद्धतीद्वारे प्राप्त नॅनोक्रिस्टल्सच्या ॲनिसोट्रॉपिक आकाराची पुष्टी केली. TEM विश्लेषणासह एकत्रितपणे, या कणाचे पॉलीक्रिस्टलाइन स्वरूप सिद्ध झाले, आणि नंतर पुष्टी झाली की या कार्यात शोधलेल्या SFO चा आकार स्फटिकाच्या वाढीचा पुरावा असूनही, गंभीर सिंगल डोमेन व्यासापेक्षा कमी होता. या आधारावर, आम्ही एकमेकांशी जोडलेल्या क्रिस्टलाइट्सने बनलेल्या परस्परसंवाद डोमेनच्या निर्मितीवर आधारित अपरिवर्तनीय चुंबकीकरण प्रक्रिया प्रस्तावित करतो. आमचे परिणाम नॅनोमीटर स्तरावर अस्तित्वात असलेले कण आकारविज्ञान, स्फटिक रचना आणि स्फटिकाचा आकार यांच्यातील जवळचा संबंध सिद्ध करतात. या अभ्यासाचे उद्दिष्ट कठोर नॅनोस्ट्रक्चर्ड चुंबकीय पदार्थांच्या उलट चुंबकीकरण प्रक्रिया स्पष्ट करणे आणि परिणामी चुंबकीय वर्तनातील सूक्ष्म संरचना वैशिष्ट्यांची भूमिका निश्चित करणे आहे.
सोल-जेल उत्स्फूर्त ज्वलन पद्धतीनुसार सायट्रिक ऍसिड वापरून चेलेटिंग एजंट/इंधन म्हणून नमुने संश्लेषित केले गेले, संदर्भ 6 मध्ये नोंदवले गेले. संश्लेषण परिस्थिती तीन वेगवेगळ्या आकाराचे नमुने मिळविण्यासाठी अनुकूल करण्यात आली (SFOA, SFOB, SFOC), जे वेगवेगळ्या तापमानांवर (अनुक्रमे 1000, 900, आणि 800°C) योग्य ॲनिलिंग उपचारांद्वारे प्राप्त. तक्ता S1 चुंबकीय गुणधर्मांचा सारांश देते आणि ते तुलनेने समान असल्याचे आढळते. nanocomposite SrFe12O19/CoFe2O4 40/60 w/w% देखील अशाच प्रकारे तयार केले गेले.
ब्रुकर D8 पावडर डिफ्रॅक्टोमीटरवर CuKα रेडिएशन (λ = 1.5418 Å) वापरून विवर्तन नमुना मोजला गेला आणि डिटेक्टर स्लिट रुंदी 0.2 मिमी वर सेट केली गेली. 10-140° च्या 2θ श्रेणीमध्ये डेटा गोळा करण्यासाठी VANTEC काउंटर वापरा. डेटा रेकॉर्डिंग दरम्यान तापमान 23 ± 1 °C वर राखले गेले. परावर्तन चरण-आणि-स्कॅन तंत्रज्ञानाद्वारे मोजले जाते आणि सर्व चाचणी नमुन्यांची पायरी लांबी 0.013° (2थेटा); मापन अंतराचे कमाल शिखर मूल्य -2.5 आणि + 2.5° (2थेटा) आहे. प्रत्येक शिखरासाठी, एकूण 106 क्वांटा मोजले जातात, तर शेपटीसाठी सुमारे 3000 क्वांटा असतात. पुढील एकाचवेळी विश्लेषणासाठी अनेक प्रायोगिक शिखरे (विभक्त किंवा अंशतः आच्छादित) निवडली गेली: (100), (110) आणि (004), जे SFO नोंदणी रेषेच्या ब्रॅग कोनाच्या जवळ ब्रॅग कोनात आले. लॉरेन्ट्झ ध्रुवीकरण घटकासाठी प्रायोगिक तीव्रता दुरुस्त केली गेली आणि गृहित रेषीय बदलासह पार्श्वभूमी काढली गेली. NIST मानक LaB6 (NIST 660b) इन्स्ट्रुमेंट कॅलिब्रेट करण्यासाठी आणि वर्णक्रमीय विस्तारासाठी वापरले गेले. शुद्ध विवर्तन रेषा मिळविण्यासाठी LWL (Louer-Weigel-Louboutin) डिकॉनव्होल्यूशन पद्धत 30,31 वापरा. ही पद्धत प्रोफाइल विश्लेषण कार्यक्रम PROFIT-software32 मध्ये लागू केली आहे. नमुन्याच्या मोजलेल्या तीव्रतेच्या डेटाच्या फिटिंगमधून आणि स्यूडो व्हॉइग्ट फंक्शनसह मानक, संबंधित योग्य रेषेचा समोच्च f(x) काढला जातो. आकार वितरण कार्य G(L) संदर्भ 23 मध्ये सादर केलेल्या प्रक्रियेचे अनुसरण करून f(x) वरून निर्धारित केले जाते. अधिक तपशीलांसाठी, कृपया पूरक सामग्री पहा. लाइन प्रोफाइल विश्लेषणाला पूरक म्हणून, फुलप्रोफ प्रोग्रामचा वापर XRPD डेटावर रिएटवेल्ड विश्लेषण करण्यासाठी केला जातो (तपशील Maltoni et al. 6 मध्ये आढळू शकते). थोडक्यात, रिएटवेल्ड मॉडेलमध्ये, विवर्तन शिखरांचे वर्णन सुधारित थॉम्पसन-कॉक्स-हेस्टिंग्स स्यूडो व्हॉइग्ट फंक्शनद्वारे केले जाते. पीक ब्रॉडिंगमध्ये इन्स्ट्रुमेंटचे योगदान स्पष्ट करण्यासाठी NIST LaB6 660b मानकावर डेटाचे LeBail शुद्धीकरण केले गेले. गणना केलेल्या FWHM नुसार (पूर्ण रुंदी अर्ध्या शिखर तीव्रतेवर), Debye-Scherrer समीकरण सुसंगत स्कॅटरिंग क्रिस्टलीय डोमेनच्या व्हॉल्यूम-वेटेड सरासरी आकाराची गणना करण्यासाठी वापरले जाऊ शकते:
जेथे λ ही एक्स-रे रेडिएशन तरंगलांबी आहे, K हा आकार घटक आहे (0.8-1.2, सामान्यतः 0.9 च्या समान), आणि θ हा ब्रॅग कोन आहे. हे यावर लागू होते: निवडलेले प्रतिबिंब, संबंधित विमानांचा संच आणि संपूर्ण नमुना (10-90°).
याव्यतिरिक्त, 200 kV वर कार्यरत असलेले फिलिप्स CM200 सूक्ष्मदर्शक आणि LaB6 फिलामेंटने सुसज्ज असलेले कण आकारविज्ञान आणि आकार वितरणाविषयी माहिती मिळविण्यासाठी TEM विश्लेषणासाठी वापरले गेले.
मॅग्नेटायझेशन रिलॅक्सेशन मापन दोन वेगवेगळ्या उपकरणांद्वारे केले जाते: क्वांटम डिझाइन-व्हायब्रेटिंग सॅम्पल मॅग्नेटोमीटर (VSM) पासून भौतिक मालमत्ता मापन प्रणाली (PPMS), 9 T सुपरकंडक्टिंग मॅग्नेटसह सुसज्ज आणि मायक्रोसेन्स मॉडेल 10 इलेक्ट्रोमॅग्नेटसह VSM. फील्ड 2 टी आहे, नमुना फील्डमध्ये संतृप्त केला जातो (प्रत्येक इन्स्ट्रुमेंटसाठी अनुक्रमे μ0HMAX:-5 T आणि 2 T), आणि नंतर नमुना स्विचिंग एरियामध्ये (HC जवळ) आणण्यासाठी रिव्हर्स फील्ड (HREV) लागू केले जाते. ), आणि नंतर चुंबकीकरणाचा क्षय 60 मिनिटांपेक्षा जास्त वेळेचे कार्य म्हणून रेकॉर्ड केला जातो. मोजमाप 300 K वर केले जाते. पूरक सामग्रीमध्ये वर्णन केलेल्या मोजलेल्या मूल्यांच्या आधारे संबंधित सक्रियण व्हॉल्यूमचे मूल्यमापन केले जाते.
Muscas, G., Yaacoub, N. & Peddis, D. नॅनोस्ट्रक्चर्ड पदार्थांमध्ये चुंबकीय विस्कळीत. नवीन चुंबकीय नॅनोस्ट्रक्चर 127-163 (एलसेव्हियर, 2018) मध्ये. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813594-5.00004-7.
मॅथ्यू, आर. आणि नॉर्डब्लॅड, पी. सामूहिक चुंबकीय वर्तन. नॅनोपार्टिकल मॅग्नेटिझमच्या नवीन ट्रेंडमध्ये, पृष्ठे 65-84 (2021). https://doi.org/10.1007/978-3-030-60473-8_3.
डॉर्मन, जेएल, फिओरानी, डी. आणि ट्रॉन्क, ई. सूक्ष्म कण प्रणालींमध्ये चुंबकीय विश्रांती. केमिकल फिजिक्समधील प्रगती, pp. 283-494 (2007). https://doi.org/10.1002/9780470141571.ch4.
Sellmyer, DJ, इ. नॅनोमॅग्नेट्सची नवीन रचना आणि भौतिकशास्त्र (आमंत्रित). J. अनुप्रयोग भौतिकशास्त्र 117, 172 (2015).
डी ज्युलियन फर्नांडीझ, सी. इ. थीमॅटिक पुनरावलोकन: हार्ड हेक्साफेराइट स्थायी चुंबक अनुप्रयोगांची प्रगती आणि संभावना. जे. भौतिकशास्त्र. D. भौतिकशास्त्रासाठी अर्ज करा (2020).
Maltoni, P. इ. SrFe12O19 नॅनोक्रिस्टल्सचे संश्लेषण आणि चुंबकीय गुणधर्म ऑप्टिमाइझ करून, दुहेरी चुंबकीय नॅनोकॉम्पोझिट स्थायी चुंबक म्हणून वापरले जातात. जे. भौतिकशास्त्र. D. भौतिकशास्त्र 54, 124004 (2021) साठी अर्ज करा.
Saura-Múzquiz, M. इ. नॅनोपार्टिकल मॉर्फोलॉजी, आण्विक/चुंबकीय रचना आणि सिंटर्ड SrFe12O19 चुंबकांचे चुंबकीय गुणधर्म यांच्यातील संबंध स्पष्ट करा. नॅनो १२, ९४८१–९४९४ (२०२०).
पेट्रेका, एम. इ. एक्सचेंज स्प्रिंग स्थायी चुंबकांच्या उत्पादनासाठी कठोर आणि मऊ सामग्रीचे चुंबकीय गुणधर्म ऑप्टिमाइझ करा. जे. भौतिकशास्त्र. D. भौतिकशास्त्र 54, 134003 (2021) साठी अर्ज करा.
Maltoni, P. इ. हार्ड-सॉफ्ट SrFe12O19/CoFe2O4 नॅनोस्ट्रक्चर्सचे चुंबकीय गुणधर्म रचना/फेज कपलिंगद्वारे समायोजित करा. जे. भौतिकशास्त्र. रसायनशास्त्र C 125, 5927–5936 (2021).
Maltoni, P. इ. SrFe12O19/Co1-xZnxFe2O4 नॅनोकॉम्पोजिट्सचे चुंबकीय आणि चुंबकीय जोडणी एक्सप्लोर करा. जे. मॅग. मग. अल्मा मॅटर ५३५, १६८०९५ (२०२१).
पुल्लर, आरसी हेक्सागोनल फेराइट्स: हेक्साफेराइट सिरॅमिक्सच्या संश्लेषण, कार्यप्रदर्शन आणि अनुप्रयोगाचे विहंगावलोकन. संपादित करा. अल्मा मॅटर विज्ञान ५७, ११९१–१३३४ (२०१२).
Momma, K. आणि Izumi, F. VESTA: इलेक्ट्रॉनिक आणि संरचनात्मक विश्लेषणासाठी 3D व्हिज्युअलायझेशन सिस्टम. जे. अप्लाइड प्रोसेस क्रिस्टलोग्राफी 41, 653–658 (2008).
Peddis, D., Jönsson, PE, Laureti, S. & Varvaro, G. चुंबकीय संवाद. फ्रंटियर्स इन नॅनोसायन्स, pp. 129-188 (2014). https://doi.org/10.1016/B978-0-08-098353-0.00004-X.
Li, Q. इ. अत्यंत स्फटिकासारखे Fe3O4 नॅनोकण आणि चुंबकीय गुणधर्मांच्या आकार/डोमेन रचनेतील परस्परसंबंध. विज्ञान प्रतिनिधी 7, 9894 (2017).
Coey, JMD चुंबकीय आणि चुंबकीय साहित्य. (केंब्रिज युनिव्हर्सिटी प्रेस, 2001). https://doi.org/10.1017/CBO9780511845000.
लॉरेट्टी, एस. आणि इतर. क्यूबिक मॅग्नेटिक ॲनिसोट्रॉपीसह CoFe2O4 नॅनोपार्टिकल्सच्या सिलिका-लेपित नॅनोपोरस घटकांमधील चुंबकीय संवाद. नॅनोटेक्नॉलॉजी 21, 315701 (2010).
ओ'ग्रेडी, के. आणि लेडलर, एच. चुंबकीय रेकॉर्डिंग-मीडिया विचारांच्या मर्यादा. जे. मॅग. मग. अल्मा मॅटर 200, 616–633 (1999).
Lavorato, GC इ. कोर/शेल दुहेरी चुंबकीय नॅनोकणांमधील चुंबकीय परस्परसंवाद आणि ऊर्जा अडथळा वर्धित केला जातो. जे. भौतिकशास्त्र. रसायनशास्त्र C 119, 15755–15762 (2015).
Peddis, D., Cannas, C., Musinu, A. & Piccaluga, G. नॅनोकणांचे चुंबकीय गुणधर्म: कणांच्या आकाराच्या प्रभावाच्या पलीकडे. रसायनशास्त्र एक युरो. जे. १५, ७८२२–७८२९ (२००९).
Eikeland, AZ, Stingaciu, M., Mamakhel, AH, Saura-Múzquiz, M. आणि Christensen, M. SrFe12O19 नॅनोक्रिस्टल्सचे आकारविज्ञान नियंत्रित करून चुंबकीय गुणधर्म वाढवतात. विज्ञान प्रतिनिधी 8, 7325 (2018).
Schneider, C., Rasband, W. आणि Eliceiri, K. NIH इमेज टू इमेजजे: प्रतिमा विश्लेषणाची 25 वर्षे. A. नॅट. पद्धत 9, 676–682 (2012).
Le Bail, A. & Louër, D. क्ष-किरण प्रोफाइल विश्लेषणामध्ये क्रिस्टलाइट आकार वितरणाची गुळगुळीतता आणि वैधता. जे. अप्लाइड प्रोसेस क्रिस्टलोग्राफी 11, 50-55 (1978).
गोन्झालेझ, जेएम, इ. चुंबकीय चिकटपणा आणि मायक्रोस्ट्रक्चर: कण आकार सक्रियकरण व्हॉल्यूमचे अवलंबन. जे. अप्लाइड फिजिक्स 79, 5955 (1996).
अति-उच्च घनता चुंबकीय रेकॉर्डिंगमध्ये वावरो, जी., ऍगोस्टिनेली, ई., टेस्टा, एएम, पेडिस, डी. आणि लॉरेटी, एस. (जेनी स्टॅनफोर्ड प्रेस, 2016). https://doi.org/10.1201/b20044.
Hu, G., Thomson, T., Rettner, CT, Raoux, S. & Terris, BD Co∕Pd नॅनोस्ट्रक्चर्स आणि फिल्म मॅग्नेटायझेशन रिव्हर्सल. J. ऍप्लिकेशन फिजिक्स 97, 10J702 (2005).
Khlopkov, K., Gutfleisch, O., Hinz, D., Müller, K.-H. आणि शुल्त्झ, एल. टेक्सचर बारीक-ग्रेन्ड Nd2Fe14B चुंबकात परस्परसंवाद डोमेनची उत्क्रांती. J. ऍप्लिकेशन फिजिक्स 102, 023912 (2007).
मोहापात्रा, जे., झिंग, एम., एल्किन्स, जे., बीटी, जे. आणि लिउ, जेपी आकार-आश्रित चुंबकीय कडक इन CoFe2O4 नॅनोपार्टिकल्स: पृष्ठभागाच्या फिरकीच्या झुकावचा प्रभाव. जे. भौतिकशास्त्र. D. भौतिकशास्त्र 53, 504004 (2020) साठी अर्ज करा.
पोस्ट वेळ: डिसेंबर-11-2021
