Исследования структуры, морфологии и диэлектрических свойств наночастиц Co1-xZrxFe2O4

Аннотация

Магнитные наночастицы привлекают внимание исследователей благодаря широкому спектру их возможных применений в современных технологиях, включая магнитные носители информации с высокой плотностью данных, микроволновые устройства, сенсоры высокой чувствительности, биомедицину. Наночастицы феррита кобальта (CoFe₂O₄) обладают уникальными свойствами: высокая магнитокристаллическая анизотропия, средняя намагниченности насыщения, высокая коэрцитивная сила и высокий магнитострикцонный коэффициент при комнатной температуре. Эти свойства, наряду с отличной физической и химической стабильностью, делают наночастицы CoFe₂O₄ перспективным материалом для создания магнитных носителей информации – аудио и видео пленки и цифровых магнитных дисков с высокой плотностью данных. Для улучшения свойств наночастиц феррита кобальта используют различные замещающие элементы магнитной и немагнитной природы, например Ni, Zn и Al. Однако существует очень мало работ по замещению наночастиц феррита кобальта цирконием. Исследовано влияние замещения цирконием кобальта в кубическом нанокристаллическом CoFe₂O₄ со структурой шпинели на структуру, морфологию и диэлектрические свойства. Наночастицы феррита кобальта Co_1-xZr_xFe₂O₄ (x = 0,7) с замещением кобальта цирконием выращивались золь-гель методом. Проведены структурные и морфологические исследования с использованием порошковой рентгеновской дифрактометрии и сканирующей электронной микроскопии высокого разрешения. Для определения размеров кристаллитов и деформации решетки в образцах использовались методы Шеррера и Вильямсона—Холла. Высокая чистота химического состава образцов была подтверждена методом энергодисперсионной рентгеновской спектрометрии. Осцилляционные моды атомов в синтезированных наночастицах определялись при помощи ИК-Фурье-спектроскопии. Также исследована температурная зависимость диэлектрических свойств наночастиц Co_1-xZr_xFe₂O₄ (x = 0,7). Относительную диэлектрическую пропускную способность, тангенс потерь и электропроводность при постоянном токе измеряли в диапазоне частот от 50 до 5 МГц при температурах от 323 до 473 К. Диэлектрическая проницаемость и величина диэлектрических потерь образцов уменьшались при увеличении частоты приложенного сигнала.