RU2555719C1 - Спин-стекольный магнитный материал - Google Patents
Спин-стекольный магнитный материал Download PDFInfo
- Publication number
- RU2555719C1 RU2555719C1 RU2014130704/03A RU2014130704A RU2555719C1 RU 2555719 C1 RU2555719 C1 RU 2555719C1 RU 2014130704/03 A RU2014130704/03 A RU 2014130704/03A RU 2014130704 A RU2014130704 A RU 2014130704A RU 2555719 C1 RU2555719 C1 RU 2555719C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic
- spin
- magnetic material
- spin glass
- tio
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к разработке новых магнитных материалов с магнитным состоянием спинового стекла и может найти применение в химической промышленности и электронной технике, в частности, для разработки моделей новых типов устройств магнитной памяти. Спин-стекольный магнитный материал HoFeTi2O7 получен твердофазным синтезом из исходных компонентов Fe2O3, TiO2 и Но2О3 при следующем соотношении, мас. %: Fe2O3 - 18,63, TiO2 - 37,28, Но2О3 - 44,09. Техническим результатом изобретения является получение нового спин-стекольного магнитного материала, обладающего большой разностью намагниченности, обусловленной изменением условий охлаждения образца, а также низким поглощением нейтронов. Намагниченность спин-стекольного материала почти в 20 раз больше, чем у известного материала. 2 табл., 1 ил.
Description
Изобретение относится к созданию новых материалов с магнитным состоянием спинового стекла, которое характеризуется "замороженным" пространственным распределением ориентации спиновых магнитных моментов и может найти применение в химической, атомной и электронной технике, в частности, для разработки моделей новых типов устройств магнитной памяти.
Одной из актуальных задач физики конденсированного состояния является поиск новых материалов с разнообразными магнитными свойствами и типами магнитного упорядочения, перспективных для использования в различных областях техники. Изучение свойств новых спин-стекольных магнитных материалов позволит расширить возможности их применения, в частности, как модельных систем для нейронных сетей в приоритетной области исследований моделей искусственного интеллекта.
Для спин-стекольного состояния характерны макроскопические необратимые эффекты: магнитная вязкость, магнитный гистерезис и связанные с ними явления магнитного последействия и памяти. Одним из основных свойств соединений с магнитным состоянием спинового стекла является зависимость магнитного момента от магнитной предыстории образца, что может использоваться для создания новых материалов магнитной памяти.
При охлаждении образца ниже определенной температуры T=Tf - температуры замерзания намагниченность зависит не только от температуры, но и от условий охлаждения образца: в нулевом магнитном поле (ZFC) или в магнитном поле (FC). Разность намагниченностей Δσ=σFC-σZFC при фиксированных значениях внешнего магнитного поля Н и температуры Т может являться характеристикой пространства состояний в моделях памяти.
Известен спин-стекольный магнитный материал GdFeTi2O7 [Г.А. Петраковский, Т.В. Дрокина, Д.А. Великанов, О.А. Баюков, М.С. Молокеев, А.В. Карташев, А.Л. Шадрина, А.А. Мицук ФТТ 54, 1701 (2012)], содержащий железо, титан, кислород и гадолиний, при следующем соотношении, мас. %: Fe - 13,27; Ti - 22,75; О - 26,61; Gd-37,37.
Этот материал имеет низкую величину разности намагниченностей (Δσ=0.501689 emu/g при Т=2 К, Н=0,05 Т) и высокое поглощение нейтронов гадолинием (сечение захвата тепловых нейтронов 46617 барн).
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является спин-стекольный магнитный материал SmFeTi2O7 [патент RU №2470897 С2, С04В 35/40 (2011), содержащий железо, титан, кислород и самарий, при следующем соотношении, мас. %: Fe - 13,49; Ti - 23,13; О - 27,06; Sm - 36,32.
Недостатком этого технического решения является относительно малая величина разности намагниченности (Δσ=0.058667 emu/g при Т=2 К, Н=0,05 Т) и высокое поглощение нейтронов самарием (сечение захвата - 6800 барн).
Техническим результатом изобретения является получение нового магнитного материала HoFeTi2O7 с магнитным состоянием спинового стекла, обладающего сравнительно большой разностью намагниченности и низким поглощением нейтронов.
Указанный технический результат достигается тем, что спин-стекольный магнитный материал HoFeTi2O7 получен твердофазным синтезом из исходных компонентов Fe2O3, TiO2 и Но2О3 при следующем соотношении, мас. %: Fe2O3 - 18,63, TiO2 - 37,28, Ho2O3 - 44,09.
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое изобретение отличается от известного составом и характеристиками (большей разностью намагниченности и низким сечением захвата нейтронов (сечение захвата тепловых нейтронов гольмием - 65 барн, что позволяет проведение нейтронографических исследований). Признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, не выявлены при изучении данной и смежных областей техники и, следовательно, обеспечивают заявленному техническому решению соответствие критериям "новизна" и "изобретательский уровень".
Замещение в составе известного технического решения самария на гольмий позволяет устранить указанные недостатки прототипа. Заявленный материал обладает магнитным состоянием спинового стекла, формируемым магнитными ионами Fe3+ и Но3+, слабо поглощает нейтроны и обладает сравнительно большой разностью намагниченности.
Спин-стекольный магнитный материал HoFeTi2O7 получен твердофазным синтезом. В качестве исходных компонентов используются оксиды Fe2O3, TiO2 и Ho2O3 при следующем соотношении, мас. %:
Fe2O3 - 18,63
TiO2 - 37,28
Ho2O3 - 44,09
Исходные компоненты, составляющие шихту, перед развеской высушиваются в течении 6 часов при температуре 105°C, смешиваются и перетираются вручную пестиком в ступке с добавлением этилового спирта. Из приготовленной шихты с помощью пресс-формы формуются таблетки под давлением около 10 кбар диаметром 10 мм и толщиной 1,5-2,0 мм. Таблетки помещаются в алундовый тигель и отжигаются в печи. Нагрев печи осуществляется со скоростью 150 град/час и регулируется программным регулятором. Температура в печи измеряется с помощью платинородиевых термопар с точностью 0,1°C. Охлаждение печи происходит естественным путем.
Синтез производится в четыре этапа (табл. 1). Максимальная температура отжига 1250°C. После завершения каждого этапа синтеза таблетки вновь перетираются, прессуются и снова помещаются в печь для последующего отжига. Химический и фазовый состав полученных образцов контролируется методом рентгеноструктурного анализа, а также с помощью оптического микроскопа после каждого отжига.
Таблица 1 | ||
Режим температурной обработки в технологическом процессе изготовления тербийсодержащего спин-стекольного магнитного материала HoFeTi2O7 | ||
№ отжига | Температура отжига, °C | Длительность отжига, час |
1 | 1200 | 16 |
1250 | 8 | |
2 | 1200 | 16 |
1250 | 8 | |
3 | 1200 | 16 |
1250 | 8 | |
4 | 1200 | 16 |
1250 | 8 |
Заявляемое техническое решение иллюстрируется следующим:
В таблице 2 приведены параметры кристаллической ячейки соединения HoFeTi2O7, определенные с помощью рентгеноструктурного анализа при комнатной температуре.
Таблица 2 | |
Основные кристаллографические характеристики соединения HoFeTi2O7 | |
Пространственная группа | Pcnb |
Параметры элементарной ячейки | Значения параметров элементарной ячейки |
а, Å | 9.8353 (2) |
b, Å | 13.5572 (2) |
c, Å | 7.3497 (1) |
V, Å3 | 980.01 (3) |
Примечание: | |
а, b, c - параметры ячейки; | |
V - объем ячейки |
На фиг. 1 показана температурная зависимость магнитного момента заявляемого соединения HoFeTi2O7 (охлаждение образца в магнитном поле Н=0,05 Т (FC) и без поля Н=0 Т (ZFC)). Магнитные измерения образцов HoFeTi2O7 выполнены на магнитометре MPMS-XL в интервале температур 2-300 К и в магнитном поле 500 Ое. Масса образца m=0.015 g. Из фиг. 1 следует, что магнитный момент соединения HoFeTi2O7 зависит от магнитной предыстории образца при температурах ниже температуры замерзания Tf=4,5 К. Это является характерной особенностью магнитных образцов с магнитным состоянием спинового стекла.
Сравнительный анализ показывает, что интервал изменения намагниченности Δσ заявляемого технического решения больше, чем у прототипа. Например, при температуре Т=2 К Δσ заявляемого гольмийсодержащего спин-стекольного магнитного материала почти в 20 раз больше, чем у прототипа.
Замещение в составе известного технического решения самария на гольмий позволяет увеличить разность намагниченности Δσ (для HoFeTi2O7 Δσ=1.113467 emu/g, для SmFeTi2O7 Δσ=0.058667 emu/g при Т=2 К, Н=0,05 Т) и снизить поглощение тепловых нейтронов (сечение захвата нейтронов для гольмия составляет 65 барн, для самария - 6800 барн).
Таким образом, заявляемый материал, полученный из оксидов железа, титана и гольмия, в магнитном состоянии спинового стекла при фиксированных температуре и магнитном поле обладает широким интервалом изменения намагниченности при различных условиях охлаждения образца, а также содержит элемент Но с низким сечением захвата нейтронов, что расширяет ряд материалов с магнитным состоянием спинового стекла и обогащает их свойства.
Claims (1)
- Спин-стекольный магнитный материал HoFeTi2O7, полученный твердофазным синтезом из исходных компонентов Fe2O3, TiO2 и Но2О3, при следующем соотношении, мас. %:
Fe2O3 - 18,63
TiO2 - 37,28
Ho2O3 - 44,09
O - 24,14.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014130704/03A RU2555719C1 (ru) | 2014-07-24 | 2014-07-24 | Спин-стекольный магнитный материал |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014130704/03A RU2555719C1 (ru) | 2014-07-24 | 2014-07-24 | Спин-стекольный магнитный материал |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2555719C1 true RU2555719C1 (ru) | 2015-07-10 |
Family
ID=53538509
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014130704/03A RU2555719C1 (ru) | 2014-07-24 | 2014-07-24 | Спин-стекольный магнитный материал |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2555719C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2676047C1 (ru) * | 2018-02-21 | 2018-12-25 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ СО РАН, КНЦ СО РАН) | Способ получения Mn-Fe-содержащего спин-стекольного магнитного материала |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005239513A (ja) * | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Japan Science & Technology Agency | インジウム化合物スピントロニクス材料 |
US20060051624A1 (en) * | 2004-06-21 | 2006-03-09 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Hexagonal ferrite magnetic powder, method for producing the same and magnetic recording medium |
RU2318262C1 (ru) * | 2006-06-07 | 2008-02-27 | Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук (ИОНХ РАН) | Полупроводниковый антиферромагнитный материал |
EP2237288A1 (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-06 | Fujifilm Corporation | Method of manufacturing hexagonal ferrite magnetic powder, magnetic recording medium and method of manufacturing the same |
RU2470897C2 (ru) * | 2011-03-21 | 2012-12-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук (ИФ СО РАН) | Способ получения самарийсодержащего спин-стекольного магнитного материала |
-
2014
- 2014-07-24 RU RU2014130704/03A patent/RU2555719C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005239513A (ja) * | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Japan Science & Technology Agency | インジウム化合物スピントロニクス材料 |
US20060051624A1 (en) * | 2004-06-21 | 2006-03-09 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Hexagonal ferrite magnetic powder, method for producing the same and magnetic recording medium |
RU2318262C1 (ru) * | 2006-06-07 | 2008-02-27 | Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук (ИОНХ РАН) | Полупроводниковый антиферромагнитный материал |
EP2237288A1 (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-06 | Fujifilm Corporation | Method of manufacturing hexagonal ferrite magnetic powder, magnetic recording medium and method of manufacturing the same |
RU2470897C2 (ru) * | 2011-03-21 | 2012-12-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук (ИФ СО РАН) | Способ получения самарийсодержащего спин-стекольного магнитного материала |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2676047C1 (ru) * | 2018-02-21 | 2018-12-25 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ СО РАН, КНЦ СО РАН) | Способ получения Mn-Fe-содержащего спин-стекольного магнитного материала |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Belik et al. | Crystallographic features and tetragonal phase stability of PbVO3, a new member of PbTiO3 family | |
Kang et al. | Spin-reorientation magnetic transitions in Mn-doped SmFeO3 | |
Wang et al. | Effect of thermal annealing on the structure and magnetism of Fe-doped ZnO nanocrystals synthesized by solid state reaction | |
Zhang et al. | Site-selective doping effect in AMn3V4O12 (A= Na+, Ca2+, and La3+) | |
RU2470897C2 (ru) | Способ получения самарийсодержащего спин-стекольного магнитного материала | |
Naemchanthara et al. | Temperature effect on chicken egg shell investigated by XRD, TGA and FTIR | |
RU2555719C1 (ru) | Спин-стекольный магнитный материал | |
Gao et al. | Room-temperature growth of ferroelectric diisopropylammonium bromide with 12-crown-4 addition | |
Guskov et al. | Thermodynamic Properties of Monoclinic Neodymium Orthotantalate M-NdTaO 4 | |
Wei et al. | Preparation, magnetic characterization, and optical band gap of EuTiO3 nanoparticles | |
Kosova et al. | Thermodynamic properties of ammonium magnesium sulfate hexahydrate (NH4) 2Mg (SO4) 2· 6H2O | |
RU2526086C1 (ru) | Спин-стекольный магнитный материал | |
Xie et al. | Single crystal growth, magnetic and thermal properties of perovskite YFe0. 6Mn0. 4O3 single crystal | |
Glushkova et al. | Specific features in the behavior of amorphous zirconium hydroxide: I. Sol–gel processes in the synthesis of zirconia | |
RU2647544C1 (ru) | Спин-стекольный магнитный материал с содержанием иттербия | |
Xu et al. | Hetero-seed and hetero-feed single crystal growth of SmxDy1− xFeO3 perovskites based on optical floating zone method | |
RU2676047C1 (ru) | Способ получения Mn-Fe-содержащего спин-стекольного магнитного материала | |
RU2542065C1 (ru) | Лютецийсодержащий спин-стекольный магнитный материал | |
Hovhannisyan et al. | Phase Diagramm, Cristallization Behavior and Ferroelectric Properties of Stoichiometric Glass Ceramics in the BaO-TiO2-B2O3 System | |
RU2670973C9 (ru) | Оксидный керамический магнитный материал на основе натрия, ванадия, железа и никеля | |
Kumar et al. | Effect of excess bismuth on synthesis of bismuth ferrite | |
RU2592867C1 (ru) | Магнитодиэлектрический оксидный керамический материал | |
Misra et al. | An X-band Co2+ EPR study of Zn1− xCoxO (x= 0.005–0.1) nanoparticles prepared by chemical hydrolysis methods using diethylene glycol and denaturated alcohol at 5 K | |
Aldbea et al. | Annealing effects on the physical and magnetic properties of Tb1. 5Y1. 5Fe5O12 films nanoparticles prepared by sol-gel method | |
Murakami et al. | Conical-to-ferromagnetic phase conversion induced by cation order–disorder transition in Hf1–xTixMnSb2 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190725 |