اثر جانشانی گادولینیوم بر تغییرات ساختاری و خواص مغناطیسی نانوذرات گارنت ایتریوم آهن تهیه شده به روش سل-ژل

محورهای موضوعی : نانومواد

هاجر خیردوست ¹ , محمد نیایی‌فر ² , احمد حسن‌پور ³

1 - گروه فیزیک، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
2 - گروه فیزیک، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
3 - گروه فیزیک، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

تاریخ دریافت : 1400/10/15 تاریخ پذیرش : 1400/10/15 تاریخ انتشار : 1400/10/15

کلید واژه: دمای کوری, گارنت ایتریوم آهن, گادولینیوم, روش سل-ژل, بیناب‌سنج فروسرخ,

چکیده مقاله :

در این پژوهش، نانوذرات Y3-xGdxFe5O12، به روش سل-ژل تهیه شدند. در این ترکیب مقدار 9/0 و 5/0، 2/0، 0 = x می‌باشد. ویژگی‌های ساختاری و مغناطیسی پودرهای سنتز شده، بوسیله پراش‌سنج پرتو ایکس (XRD)، طیف‌سنج فروسرخ دور (Far-FTIR)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، مغناطیس‌سنج نمونه ارتعاشی (VSM) و دمای کوری (Curie temperature) مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج پراش پرتو ایکس نشان می‌دهد که تمام نمونه‌های تهیه شده دارای ساختار گارنت تک‌فاز هستند. میانگین اندازه بلورک‌ها با استفاده از رابطه شرر در محدوده nm 35 تا nm 37 تخمین زده شدند. در نتایج طیف‌سنجی فروسرخ دور، دو باند فرکانسی ν1 و ν2 در محدوده cm-1 300 و cm-1 600 وجود دارند که به ترتیب حضور برهمکنش کاتیون-آنیون را در جایگاه‌های چهار وجهی و هشت وجهی نشان می‌دهند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری توزیع یکنواخت اندازه ذرات را نشان می‌دهند. همچنین نتایج مغناطیس‌سنج نمونه ارتعاشی نشان می‌دهد که با افزایش جانشانی گادولینیوم، مغناطش اشباع از مقدار emu/g 68/24 به مقدار emu/g 37/20 کاهش می‌یابد این رفتار بر اساس تئوری نیل مورد بحث قرار گرفت. تغییرات دمای کوری نمونه‌ها بر اثر جانشانی گادولینیوم نیز بر اساس برهمکنش ابرتبادلی و همچنین فاصله و زاویه بین یون‌ها در پیوند (Fe)–O–[Fe] مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

منابع و مأخذ:

• Li, Ceramics International, 46, 2020, 15408.


• R. Leal, R. Milani, D.M. Oliveira, Y. Guerra, E. Padron-Hernandez, J.A. Franco, B.C. Viana, F.E. Santos, R. Pena-Garcia, Ceramics International, 46, 2020, 18584.


• Pena-Garcia, Y. Guerra, D.M. Buitrago, L.R. Leal, F.E. Santos, E. Padron-Hernandez, Ceramics International, 44, 2018, 11314.


• A. Raad, H. Shokrollahi, M. Basavad, S.M. Arab, Ceramics International, 46, 2020, 21551.


• Praveena, S. Srinath, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 349, 2014, 45.


• Patron, O. Carp, I. Mindru, G. Marinescu, N. Stanica, I. Balint, Journal of the Serbian Chemical Society, 70, 2005, 1049.


• Kareiva, Materials Science, 17, 2011, 428.


• T. King, B.A. Rowlett, R.A. Ramirez, P.J. Shirron, E.R. Canavan, M.J. Dipirro, S. Panek, J.G.J. Tuttle, "Rare-earth garnets and perovskites for space-based ADR cooling at high T and low H", In AIP Conference Proceedings (ICNN 2002), American Institute of Physics, USA, May 2002.


• S. Aoyama, T.A. Hibiya, Y.O. Ohta, Journal of Lightwave Technology, 1, 1983, 280.


• A. Sattar, H.M. Elsayed, A.M. Faramawy, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 15, 2016, 172.


• D. Cullity, "Elements of X-Ray Diffraction", Addison Wesley publishing company, USA, 1978.


• K. Shobana, V. Rajendran, K. Jeyasubramanian, N.S. Kumar, Materials Letters, 61, 2007, 2616.


• Cheng, H. Yang, L. Yu, W. Xu, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 19, 2008 ,442.


• M. Hofmeister, K.R. Campbell, Journal of Applied Physics, 72, 1992, 638.


• Niyaifar, H, Mohammadpour, A. Behmanesh, Journal of Alloys and Compounds, 683, 2016, 495.


• Yamagishi, J. Awaka, Y. Kawashima, M. Uemura, S. Ebisu, S. Chikazawa, S. Nagata, Philosophical Magazine, 85, 2005, 1819.


• Xu, H. Yang, L. Lu, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 19, 2008, 509.


• Geller, M.A. Gilleo, Journal of Physics and Chemistry of Solids, 3, 1957, 30.


• Geller, Zeitschrift für Kristallographie-Crystalline Materials, 125, 1967, 1.


• O. Di Biccari, Ph.D thesis, University of Virginia, USA, 2002.


• N. Chinnasamy, J.M. Greneche, M. Guillot, B. Latha, T. Sakai, C. Vittoria, V.G. Harris, Journal of Applied Physics, 107, 2010, 09A512.


• B. Vertruyen, R. Cloots, J.S. Abell, T.J. Jackson, RC. Da Silva, E. Popova, N. Keller, Physical Review B, 78, 2008, 094429.