Институт физики СО РАН
ИФ СО РАН (Д.А. Балаев, А.А. Дубровский, Ю.В. Князев, С.В. Семёнов), ESRF, DESY, ИК СО РАН (С.С. Якушкин, В.Л. Кириллов, О.Н. Мартьянов)
Модификация оксида железа (III) ε-Fe2O3 существует только в наномасштабе и является уникальным по своим магнитным свойствам: наночастицы ε-Fe2O3 размерами 20-30 нм демонстрируют коэрцитивную силу около 20 кЭ при комнатной температуре, что делает материалы на основе наночастиц этого оксида перспективными для различных применений. Однако определение типа магнитной структуры в зависимости от температуры для частиц столь малых размеров представляет существенные трудности.
На источнике синхротронного излучения (станция ID18, ESRF, Гренобль, Франция) были получены спектры ядерного рассеяния вперёд наночастиц со средним размером 8 нм при различных внешних условиях. Эти измерения позволили впервые получить векторную диаграмму «магнитная структура – температура». При 280 К магнитная структура ε-Fe2O3 представляется коллинеарным ферримагнетиком. Понижение температуры приводит к скосу магнитных моментов (150–80 К) и, в конечном итоге, формированию спирального типа упорядочения в этом материале после завершения метамагнитного перехода (интервал 80–4 К).
Yu.V. Knyazev, A. I. Chumakov, A. A. Dubrovskiy, S. V. Semenov, I. Sergueev, S. S. Yakushkin,V. L. Kirillov, O. N. Martyanov, D. A. Balaev, Nuclear forward scattering application to the spiral magnetic structure study in ε-Fe2O3 // Physical Review B. – 2020. – V. 101. – P. 094408 (Impact Factor WoS – 3.575).
1. Спектры ядерного рассеяния вперёд образца ε-Fe2O3 со средним размером 8 нм, полученные в диапазоне температур 4–300 К без внешнего магнитного поля (a) и во внешнем магнитном поле 4 Тл (b).
2. Векторная диаграмма магнитной структуры ε-Fe2O3. Стрелки показывают средние относительные значения полярного угла Ѳ вектора Hhf.