ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Намагниченность нанокластеров и наноструктур из "Физико-химия нанокластеров наноструктур и наноматериалов" Основные характеристики намагниченности наносфуктур должны офажаться в двух типах зависимостей намагниченности зависимости намагниченности от температуры и зависимости намагниченности от внещнего магнитного поля. [c.535] Из-за больших значений М в суперпарамагнетике весь ход функции (16.17) можно найти в небольших магнитных полях до 0,1 Тл и при не очень низких температурах (50 Ч- 200 К). Измерение начального наклона кривой (16.17) равного М/ ЗкТ) дает возможность определить величину М, а следовательно, и размер кластера. [c.535] Для рассмотрения намагничивания нанокластеров с формой, отличной от сферической, и с учетом энергии анизотропии рассмотрим модель [11], которая применяется также для описания свойств наноматериала, составленного из кластеров. [c.535] Эта модель предполагает, что Е/ КУ) кТ. [c.535] На рис. 16.9 а изображена схема нанокластера с направлениями вектора намагниченности т, вектора магнитного поля Н(о). [c.535] Как это следует из рис. 16.9 б, при наложении магнитного поля минимумы по углу ф смешаются, т. е. магнитный момент отклоняется от оси легчайшего намагничивания (рис. 16.9 а). При этом для слабых магнитных полей на кривой сохраняются два минимума энергии разной глубины, разделенных максимумом. Если внешнее поле превышает некоторое критическое поле кс, зависящее от ориентации кластера, один из минимумов исчезает и остаются кривые с одним минимумом. Изменение направления магнитного момента при изменении Н показано на рис. 16.9 5 пунктирной линией. На рис. 16.10 приведена зависимость критического поля от ориентации кластера. [c.536] Как это следует из рисунка, величина Не минимальна для угла в = 45° и максимальна для углов 0 = 0° и 90°. [c.537] Важным следствием этой модели является то, что даже система невзаимодействующих кластеров обладает выраженными нелинейными магнитными свойствами наличием петель гистерезиса, остаточной намагниченностью, критическим полем, коэрцитивной силой и т. д. [c.537] Наложение периодического внешнего магнитного поля НЦ) = 81па приводит к возникновению практически любой формы кривых намагниченности в зависимости от угла в и амплитуды магнитного поля. [c.537] На рис. 16.11 представлены расчетные кривые проекции магнитного момента на направление магнитного поля для наносистемы, включающей нанокластеры с разной ориентацией осей наилегчайшего намагничивания, а также суммарная кривая намагниченности для кластеров, ориентированных хаотически для различных амплитуд внешнего магнитного поля, нормированных на величину константы магнитной анизотропии (16.21). [c.537] Итак кривые намагничивания наноструктур служат чувствительным инструментом исследования намагниченности насыщения, магнитных моментов кластеров, эффективной энергии анизотропии и факторов, их определяющих, например состояния поверхности, межкластерной среды и межкластерных взаимодействий. В качестве примера приведем результаты исследования намагничивания двумерной наноструктуры из кластеров кобальта, образующих гексагональную кристаллическую решетку [6]. [c.537] Низкие температуры обеспечивают отсутствие суперпарамагнитной релаксации для кластеров кобальта такого размера и соответствуют применению модели [12]. [c.539] Для коллоидного раствора (рис. 16.12 а) насыщение намагниченности не наблюдается даже в магнитном поле 2 Тл. Величина насыщения Мз = 80 эме/г может быть оценена только экстраполяцией в единицах 1/Я. Кривая намагниченности организованной наноструктуры (рис. 16.12 5) значительно отличается от коллоидного раствора. Форма кривой намагничивания также другая, своего насыщения намагниченность достигает уже при 1,5 Тл, в то время как остаточная намагниченность увеличивается от 20 эме/г для коллоида, до 35 эме/г для наноструктуры, что составляет изменение соотношения Мц/Мз от 0,2 до 0,45 по сравнению с изолированным коллоидным кластером соответственно. Данные по намагниченности для двумерной наноструктуры свидетельствуют о влиянии межкластерных взаимодействий и появлении коллективных эффектов, связанных с поворотом магнитных моментов кластеров при их перемагничивании. [c.539] Таким образом, в отличие от обычных жидкостей, внутри магнитных жидкостей при наложении внешнего поля возникают объемные, поверхностные силы и крутящие моменты, которые можно моделировать и создавать управляемые гидромеханические движения. В качестве примеров применений можно привести различного рода герметики, вакуумные уплотнители, вязкостные глушители колебаний, охладители силовых трансформаторов и силового оборудования, магнитное обогащение руды и сортировка металлолома. В частности, для космических применений проводятся исследования магнитных жидкостей в условиях полного отсутствия гравитации и поддержания конвекции среды не с помошью силы тяжести, а с помощью магнитной силы. Магнитное манипулирование нанокластерами в магнитной жидкости создает уникальную возможность дистанционного регулирования их параметров (давления, вязкости, электропроводности, теплопроводности и оптической проницаемости) [1]. [c.540] Влияние размера кластера, состояния его поверхности, наличия дефектов и межкластерных взаимодействий, определяющих характеристики намагниченности, хорощо прослеживается для металлов и их сплавов. [c.541] Исследования наноструктуры и магнитного гистерезиса нанокристаллических никеля и кобальта показывают, что коэрцитивная сила пластически деформированных металлов в несколько раз выше, чем для исходных материалов [13]. [c.541] Большой интерес представляют магнитные свойства ферромагнитных аморфных сплавов (металлических стекол) на основе Ре с добавками N5, Си, 81, В, на основе Со или Ре—Со с добавками 81 и В, сплавов Ре—М—С, Со-М-С, Ы1-М-С (М-2г, НГ, N5, Та) [14]. [c.541] Вернуться к основной статье