بررسی آلایش وانادیوم و کلسیم بر ویژگی‌های ساختاری و مغناطیسی نانوذرات گارنت(x=y= 0, 0.1, 0.2) Y3-xCaxFe5-yVyO12

محورهای موضوعی : نانومواد

مرجانه جعفری فشارکی ¹ (دانشکده فیزیک، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران)
محمد حسن یوسفی ² (دانشکده نانوفیزیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شاهین‌شهر، ایران)
سهراب منوچهری ³ (دانشکده نانوفیزیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شاهین‌شهر، ایران)
معین پیرمرادیان ⁴ (دانشکده نانوفیزیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شاهین‌شهر، ایران)
محمدرضا جلالی ⁵ (دانشکده فیزیک، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران)

تاریخ دریافت : 1398/12/14 تاریخ پذیرش : 1398/12/14 تاریخ انتشار : 1399/01/01

کلید واژه: نانوذرات, مغناطش, گارنت ایتریم آهن, سل-ژل احتراقی, دمای کوری,

چکیده مقاله :

در این پژوهش، نانوذرات گارنت ایتریوم-آهن با فرمول y=0, 0.1, 0.2)=x (Y3-xCaxFe5-yVyO12; به روش سل-ژل احتراقی ساخته شد. نانوذرات ساخته ‌شده با استفاده از XRD، FESEM، AGFM و ترازوی فارادی بررسی شدند. طیف XRD برای نمونه‌ها نشان داد نانوپودرها دارای ساختار بلوری مکعبی هستند و فاز مورد انتظار گارنت در دمای C° 1200 بطور کامل تشکیل شده است. متوسط اندازه دانه‌ها با استفاده از داده‌های XRD و فرمول شرر nm 39 بدست آمد. تصاویر FESEM نیز نشان می‌دهد که پس از پخت اندازه ذرات از حد نانو بزرگتر شده و حضور عناصر جانشانی شده موجب کاهش دمای پخت می‌شود. منحنی مغناطش نمونه‌ها نیز نشان داد که جانشانی وانادیوم و کلسیم به عنوان یون‌های غیرمغناطیسی به جای آهن در ساختار گارنت موجب کاهش مغناطش می‌شود. زیرا جایگاه‌های چهاروجهی d24 توسط وانادیوم اشغال می‌شود که موجب می‌شود Jad اندرکنش غالب درون شبکه‌ای در زیرشبکه‌ها باشد. همچنین نتایج نشان می‌دهد که دمای کوری نیز با افزایش وانادیوم و کم شدن تعداد پیوندهای Fe3+-O2+-Fe3+ کاهش می‌یابد. اما جانشانی هم‌زمان وانادیم و کلسیم موجب افزایش دمای کوری می‌شود، زیرا جانشانی کلسیم باعث قوی‌تر شدن پیوندهای کاتیون آهن و اکسیژن می‌شود. به عبارتی افزایش دمای کوری می‌تواند ناشی از اعوجاجات ساختاری ثابت شبکه به دلیل جانشانی یون‌های بزرگ کلسیم به جای آهن باشد.

منابع و مأخذ:

• C. Abrahams, S. Geller, Acta Crystals, 11, 1958, 437.


• H. Vajargah, H.R.M. Hosseini, Z.A. Nemati, Journal of Alloys and Compounds, 430, 2007, 339.


• H. Vajargah, H.R.M. Hosseini, Z.A. Nemati, Materials Science and Engineering: B, 129, 2006, 211.


• N. Akhtar, A.B. Sulong, M.A. Khan, M. Ahmad, G. Murtaza, M.R. Raza, M. Saleem, M. Kashif, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 401, 2016, 425.


• A. Musa, R.S. Azisa, N.H. Osman, J. Hassan, T. Zangina, Results in physics, 7, 2017, 1135.


• Chakrabarty, A. Sinha, A. Dutta, M. Pal, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 468, 2018, 215.


• Akashan, B. Deka, S. Ravi, D. Pamu, Ceramics International, 43, 2017, 10468.


• D.S. Marins, T. Ogasawara, A.S. Ogasawara, Journal of Alloys and Compounds, 436, 2007, 415.


• B. Lopez, C.A.C. Escobedo, F. Sanchez, D. Jesus, A.B. Pingarron, A.M.B. Miro, Journal of Alloys and Compounds, 730, 2018, 127.


• Rajan, S.L. Das, K.S. Sibi, G. Subodh, Journal of Electronic Materials, 48, 2019, 1133.


• Mori, K. Sugimoto, Y. Matsuda, K. Ohmori, T. Katsumata, S. Taminato, Y.Takeda, O. Yamamoto, Journal of the Electrochemical Society, 166, 2019, A5168.


• Duan, W. Wu, A. Nolan, T. Wang, J. Wen, C. Hu, Y. Mo, W. Luo, Advanced Materials, 31, 2019, 1807243.


• A. Janifer, S. Anand, V.M. Vinosel, S. Pauline, Materials Today: Proceedings, 8, 2019, 337.


• Man, F. Ma, T. Xie, J. Ding, A. Wu, L. Su, H. Li, G. Ren, Optical Materials, 66, 2017, 207.


• P. Nobrega, S.S. Costa, T.S.T. Alvarenga, B.P. Alho, A. Caldas, P.O. Ribeiro, V.S.R. Sousa, N.A. Oliveira, P.J. Ranke, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 422, 2017, 157.


• V.M. Paiva, M.A.S. Silva, R.G.M. Oliveira, A.R. Rodrigues, L.M.U.D. Fechin, A.S.B. Sombra, P.B.A. Fechine, Journal of Alloys and Compounds, 644, 2015, 763.


• Yukihiro, T. Daisuke, K. Kouya, Y. Hideki, Japanese Journal of Applied Physics, 54, 2015, 092202.


• C. Onbasli, T. Goto, X. Sun, N. Huynh, C.A. Ross, Optic Express, 22, 2014, 25183.


• Korjik, K.T. Brinkman, G. Dosovitskiy, V. Dormenev, A. Fedorov, D. Kozlov, V. Mechinsky, H.G. Zaunick, IEEE Transactions on Nuclear Science, 66, 2019, 536.


• Xu, H. Yang, W. Xu, L. Yu, Current Applied Physics, 8, 2008, 1.


• Cheng, H. Yang, Y. Chi, L. Yu, X. Zhao, S. Feng, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 308, 2007, 5.


• Winkler, "Magnetic Garnets", Vieweg, Wiesbaden, 1981.


• Dong, H. Yang, L. Yu, Y. Cui, W. Jin, S. Feng, Journal of Material Science, 42, 2007, 5003.


• Dong, Y. Cui, H. Yang, L. Yu, W. Jin, S. Feng, Materials Letters, 60, 2006, 2094.


• N. Akhtar, M.U. Islam, S.B. Niazi, M.U. Rana, International Journal of Modern Physics B, 25, 2011, 1149.


• S. Kim, B.K. Min, S.J. Kim, S.R. Yoon, Y. Uhm, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 254, 2003, 553.


• Y. Tsay, C.Y. Liu, K.S. Liu, I.N. Lin, L.J. Hu, T.S. Yeh, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 239, 2000, 490.


• M.A.E. Ata, N.A. Sharaf, M.A. Ahmed, B.M. Shalaby, Solid State Science, 6, 2004, 639.


• A. Omari, R. Skomski, D.J. Sellmyer, Advance in Materials Physics and Chemistry, 2, 2012, 116.


• R. Naik, A.V. Salker, Journal of Alloys and Compounds, 600, 2014, 137.


• S. Mustaffa, M. Hashim, R.A.S. Azis, I. Ismail, S. Kanagesan, M.M. Zulkimi, Journal of Supercond Novel Magn., 277, 2014, 1451.


• S. Kim, Y.R. Uhm, S.B. Kim, G. Lee, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 215, 2000, 551.


• Mumcu, K. Sertel, J.L. Volaski, A. Figotin, I. Vitebsky, EEE on Antennas and Propagation Society International Symposium, 2, 2004, 1395.


• Shinohara, S. Takeda, Y. Matsumoto, Y. Noro, IEEE Transactions on Magnetics, 11, 1975, 1676.


• Skomski, "Simple Models of Magnetism", University Press, Oxford, 2008.


• R.H. Kodama, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 200, 1999, 359.