Ученые из МФТИ и Южно-Уральского государственного университета разработали новый метод синтеза феррита бария стронция, который позволяет получить материал с улучшенными магнитными свойствами и меньшим размером наночастиц. Этот материал может быть использован в различных областях, включая магниты и микроволновые устройства.
В ходе исследования физики использовали универсальный цитратный синтез для изучения структурных и магнитных свойств гексагонального феррита бария с замещением атомами стронция. Также был использован керамический метод для сравнения характеристик наночастиц.
Цитратный метод включал использование солей металлов, лимонной кислоты, воды, печи и ступки. Сначала соли растворялись в растворе кислоты, затем раствор выдерживался в печи при 100 °C до образования геля. После этого гель нагревался и выдерживался, что приводило к получению порошка. Порошок перемалывался в ступке и прокаливался при 700 °C. Весь процесс занимал не менее восьми часов.
Керамический метод был более простым и популярным, в котором соединения оксидов металлов прессовались в таблетку и прокаливались при 1400 °C. Однако из-за высокой температуры, размер частиц составлял 1000 нанометров, в то время как при цитратном методе он был всего 50 нанометров.
В обоих методах исследователи получили наночастицы феррита бария с замещением атомами стронция. Затем состав соединений и магнитные свойства были изучены при помощи рентгеновского анализа, сканирующей электронной микроскопии и других методов. Часть исследований проводилась в Челябинске, а часть - в Долгопрудном.
При увеличении концентрации стронция ученые заметили незначительный рост температуры Кюри по сравнению с объемным ферритом, при которой наночастицы теряли магнитные свойства. Также были замечены изменения в структурных параметрах. Присутствие стронция приводило к увеличению коэффициента отражения в инфракрасном диапазоне из-за меньшей симметрии структуры.
Михаил Таланов, ведущий научный сотрудник лаборатории терагерцовой спектроскопии МФТИ, прокомментировал результаты исследования: «Использование методик инфракрасной и терагерцовой спектроскопии позволило, с одной стороны, наблюдать в спектрах полученных наночастиц все основные линии поглощения электромагнитного излучения, характерные для объемных гексаферритов, например изготовленных керамическим методом. Это означает, что переход на наноуровень не приводит к подавлению динамики решетки и связанных с ней свойств, то есть является подтверждением пригодности цитратного метода для синтеза наноматериалов этого структурного семейства».