В последнее время интерес к наноразмерным частицам возрастает благодаря их уникальным физическим и химическим свойствам, отличным от свойств макро - и микрочастиц. За счет большой удельной поверхности фторидные наночастицы могут работать как чрезвычайно эффективные кислотные катализаторы, так как на их поверхности сосредоточены координационно ненасыщенные позиции атомов металлов. В то же время исследование наночастиц неорганических фторидов несколько отстает от исследований наночастиц других классов веществ, таких как металлы, оксиды, полупроводники. В частности, они не упомянуты в справочнике [1], а в обзоре [2] из 668 ссылок только одна относится к фторидам. [3]
Фторидные комплексы LiREF4 (КВ=редкоземельный ион) представляют собой класс кристаллических материалов со специальными свойствами . Нанокристаллы таких материалов контролируемой формы, размера, состава, фазы и поверхности обладают уникальными оптическими, электронными, магнитными и каталитическими свойствами, которые принципиально важны для технологического использования [4]. Двойные фториды редких земель являются объектом интенсивных исследований в течение последних трех десятилетий вследствие их многочисленных потенциальных применений: в изготовлении электронных устройств и датчиков [5].
Относительно мало известно о магнитных свойствах редкоземельных трифторидов, в отличие от других редкоземельных соединений, которые интенсивно изучались в течение последних пяти десятилетий.
Трифториды редкоземельных ионов демонстрируют при низких температурах разнообразие магнитных свойств и представляют интерес как модельные системы для теоретического исследования магнитного упорядочения при конкуренции диполь-дипольного и обменного взаимодействий. Ферромагнитное упорядочение магнитных моментов редкоземельных ионов было обнаружено в измерениях магнитной восприимчивости и удельной теплоемкости в TbF3 (TC = 3.95 K) [6].
Целью настоящей работы является синтез и комплексное исследование магнитных свойств нанопорошков двойных и тройных фторидов редких земель методами магнитометрии.
В соответствии с целью работы были поставлены следующие задачи:
• произвести обзор литературы с целью поиска методик роста наноразмерных тетрафторидов и трифторидов редких земель;
• осуществить синтез наноразмерных кристаллических порошков LiTbF4 и TbF3;
• осуществить контроль синтезированных образцов и степень их кристалличности с помощью рентгеноструктурного анализа;
• оценить размер частиц синтезированных образцов;
• измерить температурные зависимости намагниченности
синтезированных образцов.
В соответствии с поставленной задачей было необходимо провести обзор литературы и поиск оптимальных условий для синтеза, произвести направленный синтез наноразмерных кристаллических порошков LiTbF4, осуществить контроль и определить степень кристалличности синтезированных образцов с помощью рентгеноструктурного анализа и провести комплексное исследование магнитных свойств синтезированных порошков двойных и тройных фторидов.
В процессе выполнения исследований были проведены следующие виды работ:
1. Был проведен обзор литературы и подобраны условия для синтеза, в результате синтеза были получены микроразмерные образцы LiTbF4 с примесью TbF3 в разных соотношениях, наноразмерный порошок TbF3.
2. Измерены температурные зависимости магнитной восприимчивости и намагниченности в полях 0.01 Т и 1 Т.
3. Для полученых образцов определены температуры перехода в магнитупорядоченное состояние.
4. Проведена оценка поведения намагниченности для заданных образцов.
В заключение, автор хотел бы поблагодарить научного руководителя, к.ф.-м.н., н.с. И.В. Романову - за постановку задачи и всестороннюю поддержку в исследованиях, профессора М.С. Тагирова, доцента А.В. Клочкова - за помощь в обсуждение экспериментальных данных, С.Л. Кораблеву за помощь в проведении синтеза наночастиц, И.Ф. Гильмутдинова за помощь в проведении экспериментов на приборе PPMS, А.Г. Киямова и В.А. Шустова за проведение рентгеноструктурного анализа синтезированных образцов, М.А. Хамадеева за помощь при определении размеров частиц порошков, а также всех сотрудников кафедры КЭ и РС и лаборатории МРС за поддержку, участие и помощь во время проведения экспериментов и работы над диссертацией.
