Dispergované kobalt-chromitové nanočástice: lehká syntéza a velikostí řízený kolaps magnetizmu.

Abstract

Multiferotické oxidy mají enormní aplikační potenciál díky vzájemně vázané magnetické a dielektrické odezvě samostatného materiálu. Mezi nimi je jedinečný kobalt chromit se spin-indukovanou elektrickou polarizací uzamčenou ke směru magnetizace a směru šíření vektoru spirálové magnetické fáze. Povaha základního stavu magnetické struktury vede ke komplexnímu velikostně vázanému magnetickému chování, které se zhroutí při dosažení kritické velikosti částic. V naší práci jsme se zaměřili na přípravu samostatných kobalt chromitových nanočástic (NPs). Provedli jsme hydrotermální rozklad kobaltovo (II) / Cr (III), oleátů v systému voda / ethanol bez nutnosti dodatečné tepelné úpravy, který vedl ke stabilním kobalt chromovým nanočásticim o průměru 3,0(1)-4.2(1) nm a log normální rozdělení velikosti 12-16%. Velikost částic k dosažení kritické meze byla laděna reakční teplotou dosahující typicky 240 +/- 10 ° C. Připravené NP jsou potaženy kovalentně vázanou kyselinou olejovou a mohou být snadno dispergovány v nepolárních rozpouštědlech, což je činí vynikajícími kandidáty pro různé povrchové modifikace. NP byly studovány pomocí velkého množství technik: rentgenové práškové difrakce, transmisní elektronové mikroskopie, maloúhlového rentgenového rozptylu a vibrační spektroskopie. Vliv velikosti NP na magnetické vlastnosti byl také zkoumán v závislosti na teplotě a velikosti magnetického pole, měřena střídavá susceptibilita a difuzní rozptyl neutronů. Byl pozorován nástup kolektivního skelného stavu v důsledku kolapsu kuželového magnetického uspořádání na dlouhé vzdálenosti. Rovnoměrně rozložené kobalt chromité NP potažené kyselinou olejovou s velikostí 3-4 nm jsou vynikající prototypy pro studium velikostního účinku na magnetické (a feroické) vlastnosti materiálu a mohou být podrobeny rozmanité povrchové funkcionalizaci požadované pro jejich vložení do inteligentních nanostruktur a nanokompozitů.