بررسی آلایش وانادیوم و کلسیم بر ویژگی‌های ساختاری و مغناطیسی نانوذرات گارنت(x=y= 0, 0.1, 0.2) Y3-xCaxFe5-yVyO12

Abstract

در این پژوهش، نانوذرات گارنت ایتریوم-آهن با فرمول y=0, 0.1, 0.2)=x (Y_3-xCa_xFe_5-yV_yO₁₂; به روش سل-ژل احتراقی ساخته شد. نانوذرات ساخته ‌شده با استفاده از XRD، FESEM، AGFM و ترازوی فارادی بررسی شدند. طیف XRD برای نمونه‌ها نشان داد نانوپودرها دارای ساختار بلوری مکعبی هستند و فاز مورد انتظار گارنت در دمای C° 1200 بطور کامل تشکیل شده است. متوسط اندازه دانه‌ها با استفاده از داده‌های XRD و فرمول شرر nm 39 بدست آمد. تصاویر FESEM نیز نشان می‌دهد که پس از پخت اندازه ذرات از حد نانو بزرگتر شده و حضور عناصر جانشانی شده موجب کاهش دمای پخت می‌شود. منحنی مغناطش نمونه‌ها نیز نشان داد که جانشانی وانادیوم و کلسیم به عنوان یون‌های غیرمغناطیسی به جای آهن در ساختار گارنت موجب کاهش مغناطش می‌شود. زیرا جایگاه‌های چهاروجهی d24 توسط وانادیوم اشغال می‌شود که موجب می‌شود J_ad اندرکنش غالب درون شبکه‌ای در زیرشبکه‌ها باشد. همچنین نتایج نشان می‌دهد که دمای کوری نیز با افزایش وانادیوم و کم شدن تعداد پیوندهای Fe³⁺-O²⁺-Fe³⁺ کاهش می‌یابد. اما جانشانی هم‌زمان وانادیم و کلسیم موجب افزایش دمای کوری می‌شود، زیرا جانشانی کلسیم باعث قوی‌تر شدن پیوندهای کاتیون آهن و اکسیژن می‌شود. به عبارتی افزایش دمای کوری می‌تواند ناشی از اعوجاجات ساختاری ثابت شبکه به دلیل جانشانی یون‌های بزرگ کلسیم به جای آهن باشد.