1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Неорганические материалы
  4. T. 59, № 11, 2023

Неорганические материалы, 2023, T. 59, № 11, стр. 1262-1271

Влияние замещения алюминием на структурные, магнитные и магнитотермические свойства иттриевого феррита-граната

Т. Ю. Киселева 1, *, Е. В. Лазарева 1, Э. Уянгаа 2, В. Энхменд 2, А. С. Комлев 1, П. Ю. Тяпкин 3, М. В. Ильин 1, И. П. Иваненко 1, 4, Г. П. Марков 5, Н. Жаргалан 2, Т. Ф. Григорьева 3, Д. Сангаа 2

1 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Физический факультет
119991 Москва, Ленинские горы, 2, Россия

2 Институт физики и технологии Монгольской Академии наук
13330 Улан-Батор, ул. Мира, 54B, Монголия

3 Институт химии твердого тела и механохимии СО Российской академии наук
630090 Новосибирск, ул. Кутателадзе, 18, Россия

4 АО ГНЦ “Центр Келдыша”
125438 Москва, ул. Онежская, 8, Россия

5 Институт физики земли им. О.Ю. Шмидта Российской академии наук
123242 Москва, ул. Б. Грузинская, 10, стр. 1, Россия

* E-mail: Kiseleva.tyu@gmail.com

Поступила в редакцию 28.06.2023
После доработки 17.08.2023
Принята к публикации 20.08.2023

Аннотация

Методами сканирующей электронной микроскопии, рентгеновской дифракции, Рамановской и Мессбауэровской спектроскопии, измерением полевых и температурных зависимостей намагниченности насыщения и магнитокалорического эффекта в переменном магнитном поле исследованы образцы Y3Fe5 –xAlxO12 (х = 0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0), синтезированные золь–гель-методом. Изучено влияние увеличения концентрации алюминия на кристаллическую и магнитную структуру, магнитотермические свойства частиц феррита-граната.

Ключевые слова: иттриевый феррит, гранат, мессбауэровская спектроскопия, магнитотермический эффект

Список литературы

  1. Cruz I.F., Freire C., Araujo J., Pereira C., Pereira A.M. Multifunctional Ferrite Nanoparticles: from Current Trends Toward the Future // Magnetic Nanostructured Materials. Chapter 3. N.Y.: Elsevier, 2018. P. 59–115.

  2. Bao J., Wen T., Samia A.C., Khandahar A., Krishnan K.M. Magnetic Nanoparticles Material Engineering and Emerging Applications in Lithography and Biomedicine // J. Mater. Sci. 2016. V. 51. P. 513–553. https://doi.org/10.1007/s10853-015-9324-2

  3. Tishin A., Shtil A., Pyatakov A., Zverev V. Developing Antitumor Hyperthermia: Principles, Materials and Devices, Recent Patents on Anti-cancer Drug Discovery // Bentham sci. 2016. V. 11. P. 360–375. https://doi.org/10.2174/0929866523666160720094638

  4. Guistin A.J., Petryk A.A., Cassim S.M. Magnetic Nanoparticle Hyperthermia in Cancer Treatment // Nano LIFE. 2010. V. 1. № 1–2. P. 17–32. https://doi.org/10.1142/S1793984410000067

  5. Aono H., Senba R., Nishimory T., Naohara T. Preparation of Y3Fe5O12 Microsphere Using Bead-Milled Nanosized Powder for Embolization Therapy Application // J. Am. Ceram. Soc. 2013. V. 96. № 11. P. 3483–3488. https://doi.org/10.1111/jace.12511

  6. Aono H., Ebara H., Senba R., Naohara T., Maehara T., Hirazawa H., Watanabe Y. High Heat Generation Ability in AC Magnetic Field of Y3Fe5O12 Powder Prepared Using Bead Milling // J. Am. Ceram. Soc. 2011. V. 94. № 12. P. 4116–4119. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2012.02.002

  7. Aono H. Development of Nano-Sized Superparamagnetic Ferrites Having Heat Generation Ability in an AC Magnetic Field for Thermal Coagulation Therapy // J. Ceram. Soc. Jpn. 2014. V. 122. № 4. P. 237–240. https://doi.org/10.2109/jcersj2.122.P4-1

  8. Grasset F., Mornet S., Demourgues A., Portiera 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. 2001. V. 234. P. 409–418. https://doi.org/10.1016/S0304-8853(01)00386-9

  9. Apostolov A.T., Apostolova I.N., Wesselinowa J.M. Application of Ion-Doped Y3Fe5O12 Nanoparticles for Self-Controlled Magnetic Hyperthermia // Phys. Status Solidi B. 2022. V. 259. P. 2100545. https://doi.org/10.1002/pssb.202100545

  10. Mallmann E.J.J., Sombra A.S.B., Goes J.C., Fechine P.B.A. Yttrium Iron Garnet: Properties and Applications Review // Solid State Phenom. 2013. V. 202. P. 65–96. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.202.65

  11. Gilleo M.A., Geller S. Magnetic and Crystallographic Properties of Substituted Yttrium-Iron Garnet, 3Y2O3⋅xM2O3(5−x)Fe2O3 // Phys. Rev. 1958. V. 110. № 1. P. 73–78. https://doi.org/10.1103/PhysRev.110.73

  12. Perrot P. Iron-Oxygen-Yttrium // Ternary Alloy Systems / Ed. Effenberg G. 2009. V. 11. D5. P. 1–10. https://doi.org/10.1007/978-3-540-70890-2_23

  13. Mohaidat Q.I., Lataifeh M., Hamasha K., Mahmood S.H., Bsoul I., Awandeh M. The Structural and the Magnetic Properties of Aluminum Substituted Yttrium Iron Garnet // Mater. Res. 2018. V. 21. № 3. P. e20170808. https://doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2017-0808

  14. Azadi Motlagh Z., Mozaffari M., Amighian J., Lehlooh A.F., Awawdeh M., Mahmood S. Mössbauer Studies of Y3Fe5−xAlxO12 Nanopowders Prepared by Mechanochemical Method // Hyperfine Interact. 2010. V. 198. P. 295–302. https://doi.org/10.1007/s10751-010-0234-z

  15. Rodic D., Mitric M., Tellgren R., Rundlof H. The Cation Distribution and Magnetic Structure of Y3Fe5–xAlxO12 // J. Magn. Magn. Mater. 2001. V. 232. P. 1–8. https://doi.org/10.1016/S0304-8853(01)00211-6

  16. Mahour L.N., Manjunatha M., Choudhary H.K., Kumar R., Anupama A.V., Damle R., Ramesh K.P., Sahoo B. Structural and Magnetic Properties of Al-Doped Yttrium Iron Garnet Ceramics: 57Fe Internal Field NMR and Mössbauer Spectroscopy Study // J. Alloys Compd. 2019. V. 773. P. 612–622. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.09.213

  17. Rietveld H.M. A Profile Refinement Method for Nuclear and Magnetic Structures // J. Appl. Crystallogr. 1969. V. 2. № 2. P. 65–71. https://doi.org/10.1107/S0021889869006558

  18. Matsnev M.E., Rusakov V.S. SpectrRelax: An Application for Mössbauer Spectra Modeling and Fitting // AIP Conf. Proc. 2012. V. 1489. P. 178–185.

  19. Barton-Lopez J.F., Hernández-Cruz L.E., Sánchez De-Jesús F., Bolarín-Miró A. et al. Vibrational and Magnetic Properties of YIG Ferrite Powders Obtained by the Pechini Method // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1221. P. 0123017.https://doi.org/10.1088/1742-6596/1221/1/012017

  20. Nagrare B.S., Kekade S.S., Thombare B., Reddy R.V. Hyperfine Interaction, Raman and Magnetic Study of YFeO3 Nanocrystals // Solid State Commun. 2018. V. 280. P. 32–38. https://doi.org/10.1016/j.ssc.2018.06.004

  21. Winkler H., Eisberg R., Alp E., Rüffer R., Gerdau E., Lauer S., Trautwein A.X., Grodzicki M., Vera A. Pure Nuclear Reflexes and Combined Hyperfine Interactions in YIG // Z. Phys. B: Condens.Matter. 1983. V. 49. P. 331–341. https://doi.org/10.1007/BF01301594

  22. Sawatzky G.A., Van Der Woude F., Morrish A.H. Recoilless-Fraction Ratios for Octahedral and Tetrahedral Sites of a Spinel and a Garnet // Phys. Rev. 1969. V. 183. P. 383–386. https://doi.org/10.1103/PhysRev.183.383

  23. Kiseleva T., Abbas R., Martinson K., Komlev A., Lazareva E., Tyapkin P. et al. Size-Dependent Structural, Magnetic and Magnetothermal Properties of Y3Fe5O12 Fine Particles Obtained by SCS // Nanomaterials. 2022. V. 12. № 16. P. 2733–2748. https://doi.org/10.3390/nano12162733

  24. Крупичка С. Физика ферритов и родственных им магнитных окислов. Т. 1. М.: Мир, 1976. 180 с.

  25. Sanchex R.D., Rivas J., Vaqueiro P., López-Quintela M.A., Caeiro D. Particle Size Effects on Magnetic Properties of Yttium Iron Garnets Prepared by Sol-Gel Method // J. Magn. Magn. Mater. 2002. V. 247. P. 92–98. https://doi.org/10.1016/S0304-8853(02)00170-1

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал