Эта публикация цитируется в 60 статьях

Магнетизм

Синтез, структура и магнитные свойства наночастиц железа и никеля, капсулированных в углерод

В. А. Цурин, А. Е. Ермаков, М. А. Уймин, А. А. Мысик, Н. Н. Щеголева, В. С. Гавико, В. В. Майков

Институт физики металлов УрО РАН, Екатеринбург, Россия

Аннотация: Методом газофазного синтеза в смеси аргона и бутана получены нанокомпозиты на основе частиц железа и никеля, капсулированных в углерод (Fe@C и Ni@C), со средним размером ядра в диапазоне от 5 до 20 nm и толщиной углеродной оболочки около 2 nm. Методом рентгеноструктурного анализа, просвечивающей электронной микроскопии и мессбауэровской спектроскопии установлено, что нанокомпозиты железа, полученные в бутане, содержат кроме углеродной оболочки следующие фазы: карбид железа (цементит), $\alpha$-Fe и $\gamma$-Fe. Фазовый состав нанокомпозита Fe@C коррелирует с величиной намагниченности, составляющей около 100 emu/g при комнатной температуре. Замена бутана на метан в качестве источника углерода приводит к другому состоянию наночастиц - углеродное покрытие не образуется, и при последующем контакте с воздухом на поверхности частиц формируется оксидная оболочка Fe$_3$O$_4$.
Нанокомпозиты на основе никеля, полученные в бутане, содержат кроме чистого никеля в металлическом ядре также метастабильный пересыщенный твердый раствор Ni(C) и углеродное покрытие. Твердый раствор Ni(C) может распадаться как в процессе синтеза, так и при последующем отжиге, причем полнота и степень распада зависит от режима синтеза и размера наночастиц никеля: чем меньше размер, тем больше степень расслоения на чистый никель и углерод. Намагниченность нанокомпозитов Ni@C определяется несколькими вкладами – существованием магнитного твердого раствора Ni(С) и вкладом немагнитного углеродного покрытия, и некоторый вклад в намагниченность может быть вызван суперпарамагнитным поведением наночастиц.

Поступила в редакцию: 19.06.2013

 Англоязычная версия: Physics of the Solid State, 2014, 56:2, 287–301

Реферативные базы данных:

•