TY - JOUR

T1 - ГЕТЕРОГЕННОЕ МАГНИТНОЕ СОСТОЯНИЕ В НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОМ ОКСИДЕ CUO

AU - Ермаков, А.Е.

AU - Уймин, Михаил Александрович

AU - Королев, Александр Васильевич

AU - Михалев, Константин Николаевич

AU - Пирогов, Алексей Николаевич

AU - Теплых, А. Е.

AU - Щеголева, Нина Никифоровна

AU - Гавико, Василий Семенович

AU - Бызов, И.В.

AU - Майков, В. В.

PY - 2015

Y1 - 2015

N2 - Исследованы структурное состояние и магнитные свойства образцов нанокристаллического оксида меди со средним размером частиц около 40 и 13 nm, синтезированных электровзрывным и газофазным методами соответственно. Образцы изучались с помощью рентгеноструктурного анализа, нейтронографии, магнитных измерений, высокоразрешающей просвечивающей электронной микроскопии и ядерного магнитного резонанса на атомах меди. Показано, что в исходном состоянии независимо от метода синтеза наночастицы CuO характеризуются неоднородным магнитным состоянием: наличием дальнего антиферромагнитного порядка, существованием спонтанной намагниченности, особенно при низкой температуре, и парамагнитных центров. Ферромагнитный вклад, вероятно, обусловлен появлением магнитных поляронных состояний из-за фазового расслоения в системе, вызванного избыточными носителями заряда в результате существования точечных дефектов (вакансий в анионной подрешетке) в наносостоянии. В этом состоянии наблюдается неоднородно уширенный спектр ядерного магнитного резонанса, который представляет собой суперпозицию спектров от исходной антиферромагнитной матрицы и от ферромагнитно упорядоченных областей. При большой концентрации ферромагнитно упорядоченных областей в антиферромагнитной матрице регистрируется ЯМР-спектр наночастиц CuO, в основном от областей с ферромагнитной фазой. Появление намагниченности также может быть частично связано с фрустрацией спинов в CuO, и такое состояние предположительно локализовано вблизи наиболее дефектной поверхности наночастиц. Восприимчивость наночастиц в исходном состоянии в высоких полях существенно больше, чем для образцов, прошедших отжиг, что, вероятно, вызвано влиянием высокой концентрации магнитных поляронов. Связь ферромагнитного вклада с размером частиц не обнаружена. Так, в образцах CuO после отжига при 400oC в среде воздуха, когда средний размер наночастиц CuO остается неизменным, полностью исчезает ферромагнитный вклад, при этом магнитное поведение становится качественно подобным поведению в случае массивного CuO. Работа выполнена при поддержке программы Президиума РАН (N 12-П-234-2003) и проекта УрО РАН N 13-24-010-УМА, а также при частичной финансовой поддержке РФФИ (гранты N 14-02-00032а и 14-03-00949). Исследование осуществлялось с использованием УНУ "ИВВ-2М НМК ИФМ" по теме ИФМ УрО РАН "Поток" при поддержке программы исследований УрО РАН "Фундаментальные проблемы физико-технических наук" (проект N 12-П-2-1019).

AB - Исследованы структурное состояние и магнитные свойства образцов нанокристаллического оксида меди со средним размером частиц около 40 и 13 nm, синтезированных электровзрывным и газофазным методами соответственно. Образцы изучались с помощью рентгеноструктурного анализа, нейтронографии, магнитных измерений, высокоразрешающей просвечивающей электронной микроскопии и ядерного магнитного резонанса на атомах меди. Показано, что в исходном состоянии независимо от метода синтеза наночастицы CuO характеризуются неоднородным магнитным состоянием: наличием дальнего антиферромагнитного порядка, существованием спонтанной намагниченности, особенно при низкой температуре, и парамагнитных центров. Ферромагнитный вклад, вероятно, обусловлен появлением магнитных поляронных состояний из-за фазового расслоения в системе, вызванного избыточными носителями заряда в результате существования точечных дефектов (вакансий в анионной подрешетке) в наносостоянии. В этом состоянии наблюдается неоднородно уширенный спектр ядерного магнитного резонанса, который представляет собой суперпозицию спектров от исходной антиферромагнитной матрицы и от ферромагнитно упорядоченных областей. При большой концентрации ферромагнитно упорядоченных областей в антиферромагнитной матрице регистрируется ЯМР-спектр наночастиц CuO, в основном от областей с ферромагнитной фазой. Появление намагниченности также может быть частично связано с фрустрацией спинов в CuO, и такое состояние предположительно локализовано вблизи наиболее дефектной поверхности наночастиц. Восприимчивость наночастиц в исходном состоянии в высоких полях существенно больше, чем для образцов, прошедших отжиг, что, вероятно, вызвано влиянием высокой концентрации магнитных поляронов. Связь ферромагнитного вклада с размером частиц не обнаружена. Так, в образцах CuO после отжига при 400oC в среде воздуха, когда средний размер наночастиц CuO остается неизменным, полностью исчезает ферромагнитный вклад, при этом магнитное поведение становится качественно подобным поведению в случае массивного CuO. Работа выполнена при поддержке программы Президиума РАН (N 12-П-234-2003) и проекта УрО РАН N 13-24-010-УМА, а также при частичной финансовой поддержке РФФИ (гранты N 14-02-00032а и 14-03-00949). Исследование осуществлялось с использованием УНУ "ИВВ-2М НМК ИФМ" по теме ИФМ УрО РАН "Поток" при поддержке программы исследований УрО РАН "Фундаментальные проблемы физико-технических наук" (проект N 12-П-2-1019).

UR - https://elibrary.ru/item.asp?id=24195442

M3 - Статья

VL - 57

SP - 283

EP - 294

JO - Физика твердого тела

JF - Физика твердого тела

SN - 0367-3294

IS - 2

ER -