تهیه و بررسی ویژگی های مغناطیسی نانوکامپوزیت های آهن- اکسید آهن

در این پژوهش، نانو پودرهای مگنتایت و نانو کامپوزیت های آهن- اکسید آهن دو ظرفیتی (وستایت) با درصد های گوناگون آهن از صفر (وستایت خالص ) تا 100 درصد ( آهن خالص) به روش مکانوشیمیایی و نانو پودرهای هماتایت با روش آسیاب کاری تر تهیه و برخی از ویژگی های فیزیکی آنها بررسی شد. ویژگی های ساختاری نمونه ها با پراش سنجی پرتوی ایکس بررسی شد و ثابت شبکه ی وستایت خالص به دست آمد و نشان داد که وستایت نااستوکیومتری (o93/0fe) است. اندازه گیری های مغناطیسی نشان داد که این ترکیب در دمای اتاق رفتار فری مغناطیسی دارد، در حالی که نمونه ی کپه ای و استوکیومتری آن (feo) در زیر دمایk200، پاد فرومغناطیس و در دمای اتاق پارامغناطیس است. رفتار فری مغناطیس وستایت در دمای اتاق با مدل خوشه ی اسپینل مانند توجیه شد. همچنین با بهره گیری از مغناطش نمونه ی مگنتایت و وستایت و یک مدل نظری، ترکیب نااستوکیومتری وستایتo92/0fe تعیین شد که توافق خوبی با نتیجه ی بررسی های ساختاری داشت. از سوی دیگر بررسی های ساختاری نانوکامپوزیت های وستایت-آهن نشان می دهند که وستایت در همه ی نانوکامپوزیت ها نااستوکیومتری است و میزان نااستوکیومتری بودن آن نیز به درصد آهن در نمونه بستگی دارد. افزون بر این، بیناب سنجی موسبائر از نمونه ها بودن یون های +3fe در جایگاه های هشت وجهی فاز وستایت را تایید نمود که نشانه ای از نااستوکیومتری بودن آنها است. رفتار دمایی پذیرفتاری مغناطیسی ac ی نمونه ها در بسامدهای گوناگون وجود فاز اسپین- شیشه را در آنها نشان می دهد. حلقه های پسماند دمای پایین (k5) نانوکامپوزیت های آهن- وستایت نامتقارن است که نشان دهنده ی اثر بایاس تبادلی در آنها است. در این حلقه ها جابجایی عمودی نیز دیده شد. با افزایش مقدار آهن از 20 تا 75 درصد اندازه ی میدان تبادلی و جابجایی عمودی کاهش می یابد. این کاهش بر مبنای وجود فاز اسپین- شیشه و یخ زدگی اسپینی تفسیر گردید.اندازه گیری های الکتریکی ac و dc نشان داد که رفتار نانو پودرهای مگنتایت، هماتایت و وستایت همانند نیم رساناها است. ثابت دی الکتریک، تانژانت اتلاف و مقاومت ac ی، وستایت خالص نشان داد که رفتار الکتریکی این ترکیب همانند مگنتایت است. با اندازه گیری مقاومت الکتریکی dc، انرژی فعال سازی وستایت برابر با mev99 به دست آمد که در حد انرژی گاف مگنتایت کپه ای است