А. С. Камзин, В. Г. Семенов, Л. С. Камзина, “Структурные и магнитные свойства Co$_{1-x}$Zn$_x$Fe$_2$O$_4$ (0 $\le x\le$ 1) наночастиц для биомедицинских применений”, Физика твердого тела, 2024, том 66, выпуск 4,страницы 623

Полимеры

Структурные и магнитные свойства Co$_{1-x}$Zn$_x$Fe$_2$O$_4$ (0 $\le x\le$ 1) наночастиц для биомедицинских применений

А. С. Камзин^a, В. Г. Семенов^b, Л. С. Камзина^a

^a Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия
^b Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия

Аннотация: Магнитные наночастицы Zn-замещенных CoFe$_2$O$_4$ ферритов-шпинелей Co$_{1-x}$Zn$_x$Fe$_2$O$_4$ (при $x$ = 0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0) успешно синтезированы методом химического соосаждения Структурные, морфологические и магнитные свойства полученных частиц исследованы и охарактеризованы методами рентгеновской дифракции (XRD), вибрационного магнитометрии (VSM), рамановской и и мёссбауэровской спектроскопии. Введение ионов цинка вызывает заметные изменения структурных и магнитных свойств феррита-шпинели. При повышении количества ионов Zn размеры частиц Co$_{1-x}$Zn$_x$Fe$_2$O$_4$ меняются от 10 до 3 nm по рентгеновским данным и по мёссбауэровским данным от 15 до 4 nm. Установлено, что при повышении количества Zn до $x$ = 0.4 намагниченность насыщения возрастает, а при дальнейшем увеличении концентрации Zn плавно уменьшаться. Впервые c использованием мессбауэровской спектроскопии без внешних магнитных полей получена важная информация, на различие магнитных структур поверхностного слоя и объема частиц. В объеме МНЧ феррита Co$_{1-x}$Zn$_x$Fe$_2$O$_4$ наблюдается коллинеарное упорядочение спиновых моментов, тогда как на поверхности частиц в силу влияния поверхности – скошенная спиновая структура. Описывается механизм перехода МНЧ ФШ из магнитоупорядоченного в парамагнитное состояние при введении парамагнитных ионов. Исследования показали, что полученные наночастицы перспективны для биомедицинских применений.

Ключевые слова: ферриты-шпинели, магнитная структура, суперпарамагнетизм, мёссбауэровская спектроскопия, материалы для биомедицины.

Поступила в редакцию: 05.03.2024
Исправленный вариант: 05.03.2024
Принята в печать: 06.03.2024

DOI: 10.61011/FTT.2024.04.57801.44