на однорідно, він лише на увазі відсутність доменних стінок [6].
Друга особливість наночастинок полягає у зміні структури, супроводжуване зміною фазового складу або формуванням складного наноструктурного освіти, що складається з ядра і пасивної оболонки [4].
При переході до наночасток суттєва зміна зазнають такі її магнітні характеристики як намагніченість насичення, залишкова намагніченість і коерцитивної сила [5]. На малюнку 4 показаний якісний вид зміни коерцитивної сили магнітних частинок.
Малюнок 4 - Залежність коерцитивної сили від розміру часток
На малюнку 4 видно, що коерцитивної сила має непостійне значення при зміні розміру частки, і існує два характерних критичних розміру. Перший з них відповідає переходу частинки з багатодомного стану в однодоменних, коерцитивної сила при цьому має максимальне значення. Це пояснюється тим, що в багатодоменному стані перемагничивание починається з доменних стінок, у відсутності доменних стінок єдиним механізмом перемагнічування є когерентне обертання більшості магнітних моментво частинки. Цьому обертанню перешкоджають анізотропія форми частинок, кристалографічна анізотропія і магнітна анізотропія. Другий критичний розмір відповідає переходу частинки в так зване суперпарамагнітна стан, про який мова піде трохи пізніше [5, 8].
Експериментальне підтвердження такої поведінки коерцитивної сили відображено, наприклад, в роботі [9]. У ній досліджувалися магнітні властивості наночастинок заліза в оксидної оболонці різного розміру від 6 до 75 нм, товщина оболонки мала величину до 3 нм. Коерцитивна сила таких частинок була максимальне для частинок розміром близько 25 нм і брала в цьому випадку значення +1000 Е. суперпарамагнітна властивості почали з'являтися для часток розміром менше 12 нм. При середньому розмірі частинок 7 нм отриманий авторами порошок ставав повністю суперпарамагнітна.
Збільшення коерцитивної сили у наночастинок знаходить своє підтвердження і в інших експериментах, описаних у статтях [10-12].
Форма петлі гистерезиса у наночастинок може сильно відрізнятися від її форми для масивних феромагнетиків. Крім коерцитивної сили на її форму впливають зміна величини магнітного насичення і залишкової намагніченості наночасток. Зміна залишкової намагніченості схоже на зміну коерцитивної сили і при переході в суперпарамагнітна стан, вона також стає рівною нулю [10-12].
Намагніченість насичення у наночастинок менше ніж у об'ємних матеріалів. Зокрема експериментально це продемонстровано в багатьох експериментальних роботах. В роботі [10] відновленням хлориду нікелю гидразином отримували наночастинки нікелю в залежності від умов розміром від 15 до 18 нм, величина магнітного насичення у яких менше ніж у об'ємного нікелю. В роботі [13] така особливість наночастинок пояснюється наявністю особливої ??поверхневої структури наночастинок, в якому спини разупорядочени і не беруть участь в намагнічуванні. У роботах [11, 14] такий поверхневий шар через специфічність його поведінки був названий також мертвим шаром .
Магнітні властивості наночастинок також знаходяться в залежності від температури. Це добре проявляється в такому стані наночастинок як суперпарамагнетізм.
.2.2 Суперпарамагнетізм
На малюнку 4 подальше зменшення розміру менше критичного розміру переходу в однодоменних стан супроводжується зменшенням коерцитивної сили. При досягненні розміру коерцитивної сила звертається в нуль. Звідси випливає, що ансамбль суперпарамагнітна частинок поводиться подібно Парамагнітни газу з тією різницею, що обертаються не атоми цілком, а лише їх магнітні моменти [5].
З іншого боку зі збільшенням температури, енергія теплових коливань стає все більш порівнянної з енергією магнітного впорядкування при деякому значенні температури, званої температурою блокування, яка значно нижче температури Кюрі, перестає спостерігатися гістерезис. У цьому випадку при відсутності зовнішнього магнітного поля магнітний момент частинки буде безладно флуктуіровать, як це відбувається у парамагнетиків, проте магнітний момент суперпарамагнетіков в кілька разів більше [1].
Для наночастинок істотно наявність поверхневої анізотропії. Вона проявляється в тому, що у наночастинки є осі легкого і важкого намагнічування. Найпростіший вид анізотропії - одноосьова анізотропія. Якщо припустити, що наночастинки ізотропні, що майже ніколи не виконується, то можна отримати формулу Ланжевена, визначальну магнітний момент системи
, (10)
де - магнітний момент однієї частинки, рівний намагніченості насичення об'ємного матеріалу, помноженої на середній обсяг частинок, N - загальне число частинок.
Рівняння 10 можна використовувати для визначення розмірів наночастинок. Так, наприклад, було підтверджено, що середній радіус наночастинок кобальту,...
