مقایسه ی ویژگیهای مغناطیسی نانو ذرات فریت MnFe2O4 ساخته شده به دو روش تجزیه حرارتی و حلال گرمایی

اصلی بیکی, باقر; کاملی, پرویز

doi:10.18869/acadpub.ijpr.17.3.421

مقایسه ی ویژگیهای مغناطیسی نانو ذرات فریت MnFe2O4 ساخته شده به دو روش تجزیه حرارتی و حلال گرمایی

نویسندگان

باقر اصلی بیکی ¹

پرویز کاملی ²

¹ دانشکده فیزیک، دانشگاه تبریز، تبریز

² دانشکده فیزیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان

https://doi.org/10.18869/acadpub.ijpr.17.3.421

چکیده

در این تحقیق به بررسی ویژگی‌های مغناطیسی نانوذرات فریت 4O2MnFe ساخته شده به دو روش متفاوت پرداخته شده است. در روش اول، نانوذرات فریت منگنز به روش تجزیه حرارتی و با حرارت دادن نیترات‌های فلزی ساخته شدند. و در روش دوم نانوذرات به روش حلال گرمایی با استفاده از تری اتیلن گلیکول (TEG) تهیه شدند. نانوذرات سنتز شده با روش‌های مختلفی مشخصه‌یابی شدند. این روش‌ها شامل اندازه‌گیری الگوی پراش پرتوی ایکس، طیف فروسرخ، تهیه عکس‌های میکروسکوپ الکترونی عبوری و همچنین اندازه‌گیری منحنی‌های پذیرفتاری مغناطیسی در بسامد‌های مختلف و پسماند مغناطیسی در دمای 300 و 5 کلوین می‌باشد. نتایج منحنی حلقه پسماند، مغناطش و پذیرفتاری مغناطیسی نمونه‌ها بیانگر نقش مؤثر حلال TEG روی بهبود ویژگی‌های مغناطیسی نانوذرات فریت می‌باشد. این آزمایش‌ها نشان می‌دهد که در دمای 300 کلوین، مغناطش اشباع نمونه ساخته شده به روش حلال گرمایی 46 درصد بیشتر از نمونه ساخته شده به روش تجزیه حرارتی است. این اختلاف در دمای 5 کلوین، به 60 درصد رسید. اندازه‌گیری پذیرفتاری مغناطیسی و منحنی‌های مغناطش در دو مد سردسازی با اعمال میدان (FC) و بدون اعمال میدان (ZFC) نشان داد که نانوذرات ساخته شده به روش حلال گرمایی دارای ویژگی ابرپارامغناطیسی بوده و با کاهش دما به حالت قفل شده می‌روند. در حالی که نمونه ساخته شده به روش تجزیه حرارتی دارای برهم‌کنش‌های قوی بین‌ذره‌ای بوده و در دماهای پایین رفتار شیشه ابراسپینی از خود نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

نانوذرات فریت

MnFe2O4

پوشش دهی پلیمری

ابرپارامغناطیس

شیشه ابر اسپینی

عنوان مقاله English

A comparative study of magnetic properties of MnFe2O4 nanoparticles prepared by thermal decomposition and solvothermal methods

نویسندگان English

B Aslibeiki ¹

P Kameli ²

چکیده English

A comparative study of magnetic properties of MnFe2O4 ferrite nanoparticles prepared by two different methods has been reported. The first sample (S1) was synthesized by thermal decomposition of metal nitrates. And the second sample (S2) was prepared by solvothermal method using Tri-ethylene glycol (TEG). Magnetic hysteresis loops at 300 and 5 K; magnetization and AC susceptibility measurements versus temperature confirmed the effective role of TEG on the magnetic properties of nanoparticles. The results showed that, at 300 K the saturation magnetization (MS) of S2 sample is 46% greater than that of S1 sample. At 5 K, the difference in MS of the samples raised to 60%. AC susceptibility measurements at different frequencies and also magnetization versus temperature under field cooling and zero field cooling processes revealed that, the TEG molecules influence the surface spins order of S2 sample. The sample S1 showed strongly interacting superspin glass state, while the sample S2 consists of weakly interacting superparamagnetic nanoparticles.

کلیدواژه‌ها English

Ferrite nanoparticles

MnFe2O4

Polymer coating

superparamagnetic

Superspin glass

1. D Makovec, A Košak, A Žnidaršič, and M Drofenik, J. Magn. Magn. Mater. 289 (2005) 32.
2. M Pita, J M Abad, C Vaz-Dominguez, C Briones, E Mateo-Martí, J A Martín-Gago, M del Puerto Morales, and V M Fernández, J. Colloid Interface Sci. 321 (2008) 484.
3. S Rana, A Gallo, R S Srivastava, and R D K Misra, Acta Biomaterialia 3 (2007) 233.
4. Q Dai, D Berman, K Virwani, J Frommer, P-O Jubert, M Lam, T Topuria, W Imaino, and A Nelson, Nano Lett. 10 (2010) 3216.
5. K Praveena, K Sadhana, S Bharadwaj, and S Murthy, J. Magn. Magn. Mater. 321 (2009) 2433.
6. B K Kuanr, V Veerakumar, K Lingam, S Mishra, A V Kuanr, R Camley, and Z Celinski, J. Appl. Phys. 105 (2009) 07B522.
7. C S Kumar and F Mohammad, Adv. Drug Deliv. Rev. 63 (2011) 789.
8. B Aslibeiki, P Kameli, M H Ehsani, H Salamati, G Muscas, E Agostinelli, V Foglietti, S Casciardi, and D Peddis, J. Magn. Magn. Mater. 399 (2016) 236.
9. S Patra, E Roy, P Karfa, S Kumar, R Madhuri, and P K Sharma, ACS Applied Materials & Interfaces 7 (2015) 9235.
10. V Singh, V Srinivas, M Ranot, S Angappane, and J-G Park, Phys. Rev. B 82 (2010) 054417.
11. A Yang, C N Chinnasamy, J M Greneche, Y Chen, S D Yoon, K Hsu, C Vittoria, and V G Harris, Appl. Phys. Lett. 94 (2009) 113109.
12. P J van der Zaag, V A M Brabers, M T Johnson, A Noordermeer, and P F Bongers, Phys. Rev. B 51 (1995) 12009.
13. B Aslibeiki, Ceram. Int. 42 (2016) 6413.
14. G C Lavorato, E Lima Jr, D Tobia, D Fiorani, H E Troiani, R D Zysler, and E L Winkler, Nanotechnology 25 (2014) 355704.
15. J Wan, X Jiang, H Li, and K Chen, J. Mater. Chem. 22 (2012) 13500.
16. H Deligöz, A Baykal, E E Tanrıverdi, Z Durmus, M and S Toprak, Mater. Res. Bull. 47 (2012) 537.
17. C Cannas, A Ardu, A Musinu, D Peddis, and G Piccaluga, Chem. Mater. 20 (2008) 6364.
18. A Baykal, H Deligöz, H Sozeri, Z Durmus, and M S Toprak, J. Supercond. Novel Magn. 25 (2012) 1879.
19. Z X Tang, C M Sorensen, K J Klabunde, and G C Hadjipanayis, Phys. Rev. Lett. 67 (1991) 3602.
20. B Aslibeiki, and P Kameli, J. Supercond. Novel Magn. 28 (2015) 3343.
21. B Aslibeiki, P Kameli, I Manouchehri, and H Salamati, Curr. Appl. Phys. 12 (2012) 812.
22. R Topkaya, Ö Akman, S Kazan, B Aktaş, Z Durmus, and A Baykal, Journal of Nanoparticle Research 14 (2012) 1.
23. H Khurshid, W Li, M-H Phan, P Mukherjee, G C Hadjipanayis, and H Srikanth, Appl. Phys. Lett. 101 (2012) 022403.
24. R D Desautels, E Skoropata, Y Y Chen, H Ouyang, J W Freeland, and J v Lierop, J. Phys.: Condens. Matter 24 (2012) 146001.
25. T Shendruk, R Desautels, B Southern, and J Van Lierop, Nanotechnology 18 (2007) 455704.
26. S E Aalaye, P Kameli, H Salamati., and H Arabi., Iranian Journal of Physics Research 12 (2013) 361.
27. J I Gittleman, B Abeles, and S Bozowski, Phys. Rev. B 9 (1974) 3891.
28. M F Hansen and S Mørup, J. Magn. Magn. Mater. 203 (1999) 214.
29. C Cannas, A Musinu, G Piccaluga, D Fiorani, D Peddis, H K Rasmussen, S Mørup, J. Chem. Phys. 125 (2006) 164714.
30. D Peddis, F Orrù, A Ardu, C Cannas, A Musinu, and G Piccaluga, Chem. Mater. 24 (2012) 1062.
31. B Aslibeiki, P Kameli, and H Salamati, J. Appl. Phys. 119 (2016) 063901.
32. G Goya, T Berquo, F Fonseca, and M Morales, J. Appl. Phys. 94 (2003) 3520.
33. R D Desautels, E Skoropata, M Rowe, and J van Lierop, J. Appl. Phys. 117 (2015) 17C755.
34. K Nadeem, H Krenn, T Traussnig, R Würschum, D Szabó, and I Letofsky-Papst, J. Magn. Magn. Mater. 323 (2011) 1998.
35. M Suzuki, S I Fullem, I S Suzuki, and L Wang, C-J Zhong, Phys. Rev. B 79 (2009) 024418.
36. W Kleemann, O Petracic, C Binek, G Kakazei, Y G Pogorelov, J Sousa, S Cardoso, and P Freitas, Phys. Rev. B 63 (2001) 134423.
37. K Hiroi, K Komatsu, and T Sato, Phys. Rev. B, 83 (2011) 224423.
38. B Aslibeiki, P Kameli, and H Salamati, J. Magn. Magn. Mater. 324 (2012) 154.
39. B Aslibeiki, P Kameli, H Salamati, M Eshraghi, and T Tahmasebi, J. Magn. Magn. Mater. 322 (2010) 2929.
40. J L Dormann, D Fiorani, E Tronc, “Magnetic Relaxation in Fine-Particle Systems”, Adv. Chem. Phys., John Wiley & Sons, Inc. (1997) 283.
41. J Dormann, D Fiorani, and E Tronc, J. Magn. Magn. Mater. 202 (1999) 251.