Effect of size distribution on magnetic properties in cobalt nanowires

Abstract

Cobalt nanowires were synthesized by reduction of carboxylate salts of Co in 1, 2-butanediol using a solvothermal chemical process. These nanowires crystallize with the hcp structure and the growth axis is parallel to the crystallographic c-axis. The morphology of the nanowires that prepared with mechanical stirring during earlier stage of the reaction process exhibits a smaller averaged aspect ratio but narrow size distribution. The assembly of the nanowires that prepared with mechanical stirring shows almost same coercivity and remanent magnetization but 59% increase of magnetic energy product. This remarkable improvement of energy product has been further understood by micromagnetic simulations. The magnetic performance at variant temperatures of Co nanowires has also been presented. These ferromagnetic nanowires could be new ideal building blocks for permanent magnets with high performance and high thermal stability.

Synthesis of cobalt nanowires with high shape anisotropy and crystallinity

“…Bên cạnh đó, Co có tương tác spin-quỹ đạo mạnh hơn sắt do một phần mômen quỹ đạo 3d bị chiếm giữ với mômen động lượng l = 2 8 . Các nguyên tử Co có thể tồn tại ở 3 pha bao gồm pha lục giác xếp chặt (hcp), lập phương tâm mặt (fcc) hoặc pha ε (cấu trúc lập phương đơn giản kiểu β -mangan) với các tính chất từ riêng biệt 9,10 . Thông thường, vật liệu Co thuộc loại từ mềm, tuy nhiên Co ở dạng dây với tỷ số chiều dài L trên đường kính D lớn sẽ có tính từ cứng do có trường kháng từ lớn tạo bởi dị hướng hình học của dây.…”

“…Khác với dị hướng tinh thể của MnBi hay NdFeB liên quan đến tương tác spin-quỹ đạo của các nguyên tử trong ô cơ sở, tính dị hướng hình học này liên quan đến tương tác từ tĩnh phụ thuộc vào hình dạng của dây. Để tổng hợp dây Co với tính dị hướng hình dạng cao (tỷ số chiều dài L trên đường kính D lớn), một vài phương pháp đã được nghiên cứu sử dụng, thí dụ phương pháp phân hủy nhiệt 11 , phương pháp tổng hợp hóa học 9,[12][13][14][15] . Đặc biệt, phương pháp tổng hợp hóa học được quan tâm chú ý vì tính đơn giản mà lại cho độ kết tinh cao.…”

“…Tiến hành ly tâm, rửa ba lần với toluen để thu được dây nano Co. Sản phẩm được bảo quản trong dung dịch xylen để tránh sự oxi hóa. Trong giai đoạn này, NaOH được sử dụng kết hợp với 1,2-butandiol có vai trò là tác nhân khử, đồng thời là môi trường ổn định cho sự hình thành sản phẩm của các giai đoạn trung gian thay vì sử dụng hexadecylamine (HAD) như một số công trình9,14,19 đã công bố.…”

FeCo Nanowire–Strontium Ferrite Powder Composites for Permanent Magnets with High-Energy Products

“…One of the main challenges associated with the development of permanent magnets is that it is hard to come across a material in nature that simultaneously hosts a large coercivity and high magnetization . For this reason, shape anisotropy has been often employed as a tool to sustain a certain resistance to demagnetization in high-magnetization systems, for instance, by fabricating high-aspect-ratio transition-metal structures. , A great deal of work has been focused on Co nanowires (NWs) owing to the relatively large magnetocrystalline anisotropy of Co compared to other magnetic transition metals such as Fe and Ni. − Promising results ,, have been obtained in this system, including the fabrication of NW-only dense pellets with improved magnetic properties. , Fe, FeNi, and FeCo nanowires have been investigated as well. − They present larger magnetization and lower coercivity than Co, which makes them suitable for a wide array of application sectors that include biomedical, − environmental (in this case, ferrite NWs), and sensors, among others. In addition, arrays of low-coercivity NWs are excellent systems to study and analyze the complex hysteretic and reversal mechanisms of ferromagnets. ,− …”

“…14−18 Promising results 19,20,22 have been obtained in this system, including the fabrication of NW-only dense pellets with improved magnetic properties. 21,23 Fe, FeNi, and FeCo nanowires have been investigated as well. 24−29 larger magnetization and lower coercivity than Co, which makes them suitable for a wide array of application sectors that include biomedical, 30−33 environmental (in this case, ferrite NWs), 34 and sensors, 35 among others.…”