Exchange bias in nano-ferrihydrite

Abstract

We report the results of investigations of the effect of cooling in an external magnetic field starting from the temperature over superparamagnetic blocking temperature TB on the shift of magnetic hysteresis loops in systems of ferrihydrite nanoparticles from ~2.5 to ~5 nm in size with different TB values. In virtue of high anisotropy fields of ferrihydrite nanoparticles and open hysteresis loops in the range of experimentally attainable magnetic fields, the shape of hysteresis loops of such objects in the field-cooling mode is influenced by the minor hysteresis loop effect.A technique is proposed for distinguishing the exchange bias effect among the effects related to the minor hysteresis loops caused by high anisotropy fields of ferrihydrite particles. The exchange bias in ferrihydrite is stably observed for particles no less than 3 nm in size or with TB over 40 K, and its characteristic value increases with the particle size.

Импульсное Перемагничивание Антиферромагнитных Наночастиц Ферригидрита

“…С другой стороны, магнитный момент AF-частички может быть обменно связан с AF-" ядром", и это может быть источником дополнительной анизотропии. Указанный механизм, возможно, проявляется в смещении петли магнитного гистерезиса AF-частиц после их охлаждения во внешнем поле от температуры, превышающей T B [6][7][8][9][10][11][12][13]. Отметим также, что кривая намагничивания ансамбля AF-наночастиц в первом приближении (без учета обменной связи µ p и AF-" ядра") является суперпозицией вкладов от магнитных моментов частиц и характерного, линейного по полю, магнитного отклика от AF-упорядоченного " ядра" [1,2,[14][15][16][17][18][19][20][21].…”

“…Однако исследование процессов динамического перемагничивания (с существенно большими значениями dH/dt) может дать новую информацию, поскольку варьирование параметра dH/dt затрагивает релаксационные процессы [22][23][24]. Соотношение между значениями T B , V , K eff и характерными временами измерения τ m и релаксации частицы τ 0 , определяется выражением Нееля−Брауна (Nėel−Brown) [25,17,13,26]. Поведение такого параметра, как коэрцитивная сила H C , возможно исследовать только с помощью магнетометров, работающих в импульсных магнитных полях большой напряженности.…”

Магнитные свойства наночастиц NiO: вклады антиферромагнитной и ферромагнитной подсистем в различных диапазонах магнитных полей до 250 kOe

“…Наночастицы материалов, проявляющих антиферро-магнитное (AF) упорядочение, активно исследуются в настоящее время с точки зрения фундаментальных при-чин изменения магнитных свойств, происходящих из-за влияния размерных и поверхностных эффектов, а также дефектов и структурных искажений [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12]. Пожалуй, основным отличием магнитных свойств наноразмерных AF-частиц от объемных аналогов можно считать появ-ление нескомпенсированного магнитного момента µ unc в частицах малых размеров [1,[3][4][5][6][7][8][10][11][12].…”

“…Пожалуй, основным отличием магнитных свойств наноразмерных AF-частиц от объемных аналогов можно считать появ-ление нескомпенсированного магнитного момента µ unc в частицах малых размеров [1,[3][4][5][6][7][8][10][11][12]. В результате в AF-наночастице, остающейся химически и структурно однородной, присутствуют как минимум две магнитных фазы: антиферромагнитная, присущая " ядру" частицы, и ферромагнитная (FM), вызванная появлением µ unc .…”

Температурное поведение антиферромагнитной восприимчивости нано-ферригидрита из измерений кривых намагничивания в полях до 250 kOe

“…Используемый ферригидрит (номинальная формула 5Fe 2 O 3 · 9H 2 O) -продукт жизнедеятельности бактерий, так называемый бактериальный ферригидрит [31]. Ранее было показа-но, что низкотемпературный отжиг исходного образца приводит к укрупнению частиц и, как следствие, к увеличению их суперпарамагнитной температуры бло-кировки T B [32] и нескомпенсированного магнитного момента µ P [33], что дает возможность исследования свойств наночастиц ферригидрита, различающихся сред-ним размером [34,35]. Анализ кривых намагничивания по выражению (2) в температурном интервале T > T B в диапазоне полей до 60 kOe показал, что и для бакте-риального ферригидрита зависимость χ AF (T ) -убыва-ющая с ростом температуры функция.…”