| Название: | Новые магнитные материалы на основе наносвитков и пластин состава (Mg, Co, Ni)3(Si,Ge)2O5(OH)4 |
| Грантодатель: | Гранты РНФ |
| Область знаний: | 02 - Физика и науки о космосе, 02-207 - Магнитные явления |
| Ключевые слова: | гидротермальный синтез, восстановление металла, гидросиликаты, гидрогерманаты, нанокомпозиты, d-элементы, магнитная восприимчивость, коэрцитивная сила, эффективный магнитный момент, магнитные переходы, суперпарамагнетизм |
| Тип: | исследовательский |
| Руководитель(и): | Бельская,НА |
| Подразделения: | |
| Код проекта: | 23-22-00245 |
Проект направлен на изучение магнитных свойств гидросиликатов и гидрогерманатов d-элементов со структурой хризотила и лизардита с общей формулой (Mg, Co, Ni)3(Si,Ge)2O5(OH)4, в том числе на исследование влияния термической обработки на магнитные свойства нанокомпозитов на их основе. Структуры хризотила и лизардита обладают способностью к сворачиванию за счет соединения двух подслоев: октаэдрического и тетраэдрического. Металл-кислородные октаэдры MeO6 объединяясь через общие грани формируют первый слой, который соединяется со вторым слоем кремний(германий)-кислородных тетраэдров через водородные связи (SiO4 для гидросиликатов и GeO4 для гидрогерманатов). Из-за размерного несоответствия этих двух подслоев в хризотиле происходит сворачивание структуры в наносвитки. Хотя при определенном химическом составе может стабилизироваться и пластинчитая морфология (со структурой лизардита).
Одним из путей изменения физических свойств данных материалов является замещение ионов Mg на ионы d элементов, таких как Co, Ni, Fe, Mn. Затем эти элементы могут быть восстановлены из структуры в виде наночастиц металлов путем термической обработки в восстановительной среде. Контролируемое восстановление в токе аргон-водорода позволяет сохранить нанотубулярную морфологию хризотила и при этом получать металлические частицы на поверхности наносвитков и пластин.
В рамках данного проекта сосредоточимся на ионах кобальта в качестве замещающего элемента. Наночастицы кобальта представляют особый интерес для исследований благодаря тому, что этот материал характеризуется большой величиной температуры Кюри Tc=1130°C, намагниченности насыщения Ms=1.8 T, магнитной анизотропии Em=106 эрг/см3. Еще одно важное свойство кобальта выражается в том, что он обладает большой величиной коэрцитивной силы, препятствующей размагничиванию и перемагничиванию материала. Благодаря таким свойствам металлический кобальт используют для создания постоянных магнитов, в частности, для создания высокотемпературных самарий-кобальтовых магнитов, точка Кюри которых выше 800°С.
Получение новых соединений путем замещения ионов Mg2+ в октаэдрическом подслое, а также получение композитов с наночастицами металлов открывает не только новые области применения материалов на основе нанотобулярных гидросиликатов и слоистых гидрогерманатов, но и играет важную роль с фундаментальной точки зрения, поскольку на данный момент не нашлось экспериментальных работ, посвящённых магнитной характеризации наночастиц и нанокомпозитов на основе гидросиликатов и гидрогерманатов кобальта. В литературе нет информации об изменеии магнитных свойств как функции температуры, внешнего поля или замещения. Поэтому в данном проекте предполагается впервые получить важные магнитные характеристики, что в дальнейшем позволит построить магнитную фазовую диаграмму в кобальтовых гидросиликатах и гидрогерманатах, что определяет фундаментальную значимость и актуальность заявленного исследования.
