تهیه‌ی نانوذرات گارنت ایتریوم آهن (YIG) به روش سل-ژل و بررسی ویژگی‌های مغناطیسی آن

نویسندگان

1 دانشگاه اصفهان

2 دانشگاه رازی

چکیده

در این پژوهش نانوذرات گارنت ایتریوم آهن با فرمول شیمیایی Y3Fe5O12 به روش سل-ژل اسید سیتریک تهیه شد. نانوذرات تهیه شده به روش پراش­سنجی پرتو ایکس (XRD), FT-IR و TG-DTA بررسی شد. ویژگی­های مغناطیسی نانوذرات با دستگاه­های مغناطیس­سنج نوسانی (VSM) و ترازوی فارادی (منحنی M-T) اندازه­گیری شد. نتایج الگوی پراش­سنجی پرتو ایکس نشان­دهنده­ی کاهش کمینه­ دمای برشتن نانوذرات گارنت ایتریوم آهن در این روش نسبت به کمینه­ دمای برشتن در تهیه­ی همین گارنت به روش متداول سرامیکی است. مغناطش اشباعی و دمای کوری نانوذرات گارنت ایتریوم آهن نسبت به نمونه­ی کپه­ای کمتر است که این کاهش­ها به ترتیب بر اساس مدل پوسته-هسته و کاهش برهم­کنش­های ابرتبادلی بحث شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Preparation of yttrium iron garnet (YIG) nanoparticles by sol-gel method and investigation of its magnetic properties

چکیده [English]

In this work yttrium iron garnet (Y3Fe5O12 or YIG) nanoparticles have been prepared by sol-gel method, raw materials were dissolved in citric acid and warmed up and stirred to form a gel. Synthesized nanoparticles were characterized, using X-ray diffraction (XRD), FT-IR and TG-DTA methods. Magnetic properties of the nanoparticles were measured, using vibrating sample magnetometer (VSM) and Faraday balance (M-T curve). XRD patterns showed that calcining temperature is far below than that is related to the bulk sample prepared by conventional ceramic technique. From the result of VSM and Faraday balance it was found that the saturation magnetization and Curie temperature of nanoparticles are lower than those related to the bulk sample. The decrease of saturation magnetization and Curie temperature were discussed based on core-shell model and superexchange interaction, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • YIG
  • Nanoparticles
  • Sol-gel
  • magnetic properties

مراجع

[1] Morrish A.H., "The physical principles of magnetism", John Wiley & Sons (1965) 511-516.

[2] Jafelicci Jr M., Godoi R H.M., "Preparation and characterization of spherical yttrium iron garnet via coprecipitation", J. Magn. Magn. Mater. 226 (2001) 1421-1423.

[3] Vaqueiro P., Crosnier-Lopez M.P., Lopez-Quintela M.A., "Synthesis and characterization of yttrium iron garnet nanoparticles", J. Solid State Chem. 126 (1996) 161-168.

[4] Lampman G.M., Pavia D.L., Kriz G.S., "Introduction to spectroscopy: A guide for students of organic chemistry", Harcourt Brace College Publishers (1996) 110-115.

[5] Giri J., Sriharsha T., Asthana S., Gundu Rao T.K., Nigam A.K., Bahadur D., "Synthesis of capped nanosized Mn1xZnxFe2O4 (0 ≤ x ≤ 0.8) by microwave refluxing for bio-medical applications", J. Magn. Magn. Mater. 293 (2005) 55-61.

[6] Hosseini Vajargah S., Madaah Hosseini H.R., Nemati Z.A., "Synthesis of nanocrystalline yttrium iron garnets by sol–gel combustion process: The influence of pH of precursor solution", Mater. Sci. Engin. 129 (2006) 211-215.

[7] Grasset F., Morent S., Demourgues A., Protier J., Bonnet J., Vekris A., Duguet E., "Synthesis, magnetic properties, surface modification and cytotoxicity evaluation of Y3Fe5-xAlxO12 (0 ≤ x ≤ 2) garnet submicron particles for biomedical applications", J. Magn. Magn. Mater. 234 (2001) 409-418.

[8] Giri J., Sriharsha T., Bahadur D., "Optimization of parameters for the synthesis of nano-sized Co12xZnxFe2O4, (0 ≤ x ≤ 0.8) by microwave refluxing", J. Mater. Chem. 14 (2004) 875-880.

[9] Hofmeister A.M., Campbell K.R., "Infrared spectroscopy of yttrium aluminum, yttrium gallium, and yttrium iron garnets", J. Appl. Phys. 72 (1992) 638-648.

[10] Zhanxing S., Minghao F., Dehua C., Lixian W., Yangai L., Zhaohui H., "Synthesis of YIG nanopowders by sol-gel method", Key Engin. Mater. 368 (2008) 582-584.

[11] Xu H., Yang H., Xu W., Yu L., "Magnetic properties of Bi-doped Y3Fe5O12 nanoparticles", Curr. Appl. Phys. 8 (2008) 1-5.

[12] Fu H.P., Hong R.Y., Wu Y.J., Di G.Q., Xu B., Zheng Y., Wei D. G., "Preparation and Faraday rotation of Bi-YIG/PMMA nanocomposite", J. Magn. Magn. Mater. 320 (2008) 2584-2590.

[13] Matsumoto K., Yamaguchi K., Fuji T., Ueno A., "Preparation of bismuth-substituted yttrium iron garnet powders by the citrate process", J. Appl. Phys. 69 (1991) 5918-5920.

[14] Anderson E. E., "Molecular field model and the magnetization of YIG", Phys. Rev. 134 (1964) 1581-1585.

[15] Muroi M., street R., McCormick P.G., Amighian J., "Magnetic properties of ultrafine MnFe2O4 powder prepared by mechanochemical processing", Phys. Rev. 63 (2001) 184414 (1-7).

[16] Kodama R.H., "Magnetic nanoparticles", J. Magn. Magn. Mater. 200 (1999) 359-372.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 11 تیر 1404
  • تاریخ بازنگری: 24 اسفند 1404
  • تاریخ پذیرش: 11 تیر 1404

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار