Унаслідок реконструкції експериментальних кривих намагнічування шляхом урахування міжчастинкової магнітної взаємодії характер кривої не змінився, однак на кривій чіткіше визначився SW стрибок намагніченості. Отже підтверджено, що ця особливість взагалі присутня на кривих для систем однодоменних частинок незалежно від їх дисперсності. Разом з цим більш виразною виглядає “аномалія” на початковій ділянці кривої, яка, за припущенням, зумовлена первісною неоднорідністю магнітної структури в індивідуальному однодоменному мікрокристалі BaFe₁₂O₁₉, де збурення магнітної структури охоплює 10-50% від повного об'єму частинки. Цей результат додатково доводить необхідність урахування поверхневої анізотропії під час розгляду специфічних властивостей малих частинок високоанізотропного гексагонального фериту барію при зменшенні їх масштабності до нанометрового діапазону, коли V_S/V1.

Третій підрозділ присвячений аналізу механізмів формування кривої намагнічування щільноупакованої системи хаотично орієнтованих нанокристалів BaFe₁₂O₁₉. Для цього поряд з експериментальним дослідженням проводили комп'ютерне моделювання кривих намагнічування нанокристала. Використовувалась авторська (С.М. Зіненко, А.А.Мураховський) програма “Кристал”, яка базується на рівнянні теоретичної кривої намагнічування кристала гексагональної сингонії для довільної орієнтації зовнішнього магнітного поля відносно кристалографічної осі с (автор - С.М.Зіненко). Слід відзначити, що при розв'язанні вище означеної теоретичної задачі було вперше взято до уваги усі основні види енергії анізотропії, притаманні нанокристалу високоанізотропного гексафериту: магнітокристалічна, поверхнева та анізотропія форми. Комп'ютерні версії кривих намагнічування нанокристала BaFe₁₂O₁₉ підтвердили правильність закладених у програму модельних уявлень, які зумовили теоретичний прогноз виявленого експериментальним шляхом спін-переорієнтаційного фазового переходу.

Простежити вплив поверхневої анізотропії на зміну магнітної структури нанокристала відносно макрокристала і через це встановити природу виявленого спін-переорієнтаційного переходу дають можливість векторні діаграми рівноважних станів намагніченості. У випадку (1) (макрокристал) на діаграмі вздовж осі с () спостерігається абсолютний мінімум енергії анізотропії, який відповідає напрямку найлегшого намагнічування, а при - абсолютний максимум, який відповідає площині важкого намагнічування. Зі збільшенням співвідношення констант |K₂|/K₁ відбувається поступове зменшення енергії анізотропії у базисній площині кристала. Вихід напрямку трудного намагнічування з базисної площини означає зміну магнітної структури нанокристала - додатково до “найлегшого напрямку” (вісь с) виникає новий напрямок легкого намагнічування у базисній площині, а напрямок важкого намагнічування утворює з віссю с кут, величина якого безпосередньо пов'язана зі співвідношенням констант поверхневої та магнітокристалічної анізотропії.

Розділ 8 “Дослідження магнітних станів у системах частинок BaFe₁₂O₁₉ з об'ємом, близьким до критичного” присвячений насамперед аналізу отриманої (Н-Т) діаграми магнітного стану, яка відображає усі виявлені специфічні прояви магнітних властивостей індивідуальних частинок та їх ансамблів.

У першому підрозділі подані результати діагностики магнітного стану частинок у системах різної дисперсності, одержані під час дослідження температурної залежності намагніченості при фіксованих значеннях магнітного поля. На експериментальних кривих (T) виразно виявляється головна особливість переходу нанокристалічної системи до суперпарамагнітного стану - аномалія у вигляді максимуму, яка при збільшенні магнітного поля зміщується з поступовим розмиттям у бік нижчих температур. Критичні температури початку та завершення переходу - температури блокування T⁽¹⁾_BH та T⁽²⁾_BH відповідають положенню мінімуму та максимуму на кривих (T). Суттєвим є те, що, всупереч теоретичному прогнозу Пфайффера та Шюппеля [H.Pfeiffer, W.Schppel, 1994], аномалія спостерігається не тільки в полях HH_a, але й у полях HH_a.

Далі подано (Н-Т) діаграму магнітного стану нанодисперсної системи частинок BaFe₁₂O₁₉, побудовану на основі одержаних результатів про критичні параметри T^(1),(2)_BH=f(H), H^(1),(2)_cr=f(T). Якщо для макроскопічного аналога гексагонального фериту барію в інтервалі 300 - 733 К, незалежно від величини зовнішнього магнітного поля, реалізується лише магнітостабільний стан, то для нанокристалічної системи частинок ми змогли виділити шість областей існування різних магнітних станів. На діаграмі область І однозначно відповідає магнітостабільному стану, заблокованому ефективною магнітною анізотропією. У області І, нижчій за лінію H⁽¹⁾_cr=f(T), процеси намагнічування протікають оборотно. Між лініями критичних полів H⁽¹⁾_cr=f(T), та H⁽²⁾_cr=f(T), знаходиться область необоротних процесів намагнічування.

У області, обмеженій лініями T⁽¹⁾_BH=f(H) та T⁽²⁾_BH=f(H), відбувається поступовий за полем і/або за температурою перехід частинок, об'єм яких у цих умовах відповідає критичному значенню, до стану з незафіксованим вздовж ВЛН магнітним моментом. Незважаючи на те, що мінімальний розмір нанокристалів надзвичайно малий (відповідає нижній межі однодоменного стану - 5-10 нм), перехід до суперпарамагнітного стану за рахунок лише термічних флуктуацій (H=0) у системі частинок високоанізотропного феримагнетика BaFe₁₂O₁₉ реалізується тільки за 30 К до температури Кюрі (T_CN=710К). Але критичний об'єм частинки, крім залежності від температури та константи магнітної анізотропії, пов'язаний з величиною зовнішнього магнітного поля

. (5)

На те, наскільки значною є роль магнітного поля у формуванні СПМ стану, вказують межі заштрихованої області ІІ. Поле H2 кЕ порівняно слабо впливає на зміну магнітного стану частинок системи. Подальше збільшення поля веде до суттєвого зниження температури блокування. Однак роль поля неоднозначна. Спочатку поле як додатковий фактор до теплової енергії стимулює процес розблокування магнітного моменту частинок (2H6 кЕ). Про це свідчить збільшення температурного інтервалу реалізації СПМ стану T_BH=T⁽²⁾_BH-T⁽¹⁾_BH. Далі в діапазоні 6 - 8 кЕ відбувається інтенсивний процес блокування зовнішнім полем магнітних моментів суперпарамагнітних частинок. За Броуном [W.F. Brown, 1963], подібний стан класифікується як “колективні магнітні збудження”.

Звертаючись до діапазону 680 - 710 К, де магнітний стан формально задовольняє умові KVkT, тобто відповідає класичному визначенню суперпарамагнітного стану за Неєлем [L. Neel, 1949], слід відзначити непередбачено складну ситуацію, яка потребує окремого розгляду.

У четвертому підрозділі “Виявлення неоднорідного магнітного стану у нанокристалах BaFe₁₂O₁₉ при підході до температури Кюрі” подано результати конкретизації магнітного стану у вищевказаній досить вузькій температурній області. Для цього вперше було застосовано нестандартний підхід, який полягає не тільки у використанні методу месбауерівської спектроскопії (ОГРЕМС), але й у виборі за модельний об'єкт приповерхневої області макроскопічного аналога. Останнє пов'язано з неоднозначністю тлумачення ЯГР спектру нанодисперсної системи у температурній області, де значна доля частинок перейшла до СПМ стану.

Було з'ясовано, що, починаючи з 680К, характер месбауерівського спектру змінюється - на фоні суперпозиції секстиплетів від різних підрешіток виникає парамагнітний дублет, інтенсивність якого поступово збільшується з температурою.

Співставлення температурної залежності інтенсивності парамагнітної компоненти спектру від приповерхневої області у базисній площині (001) макрокристала, сумірної за товщиною з нанокристалами, з високотемпературним фрагментом (Н-Т) діаграми дозволило, по-перше, конкретизувати магнітний стан системи у безпосередньо наближеній до температури Кюрі області, а, по-друге, з'ясувати специфіку зміни магнітного стану не лише системи в цілому, а й у межах окремої частинки. Відповідно визначено також чотири температурно-польові області, з яких області ІІ та ІІІ є областями змішаних станів: ІІ - (МС + СПМ + ПМ), ІІІ - (СПМ + ПМ). Слід відзначити, що парамагнітна фаза (ПМ) зароджується при 680 К на відкритій поверхні частинки незалежно від її попереднього магнітного стану (МС або СПМ). Цей поступовий процес завершується за 5 К до температури Кюрі T_CV.

У п'ятому підрозділі “Діаграма магнітного стану нанодисперсної системи, узагальнена у контексті міжчастинкової взаємодії” продемонстровано унікальну можливість одночасного вивчення впливу трьох основних пов'язаних між собою факторів (поверхневого, розмірного та колективного) на магнітний стан системи частинок залежно від температури та зовнішнього магнітного поля.

Про зміну міжчастинкової магнітної взаємодії під впливом температури та поля одночасно дає наочну уяву (Н-Т) простір значущого за величиною параметра взаємодії m, позначений на діаграмі затонованою областю. Перш за все слід зауважити, що ця область розміщена у межах області необоротних процесів намагнічування, тобто не виходить (як і повинно бути) за лінії критичних полів H^(1),(2)_cr=f(T). Зіставлення затонованої області з заштрихованою СПМ областю наочно показало, що міжчастинкова взаємодія, яка класифікується нами як середня за величиною, суттєво не впливає на критичні лінії - межі СПМ області. Але при цьому було з'ясовано, що параметр m є вельми чутливим до будь-яких процесів, які відбуваються під впливом температури та зовнішнього магнітного поля. Так, для ряду критичних температур діаграми спостерігаємо: 1) при наближенні до температури початку переходу системи у СПМ стан (T^(1),(2)_BH400К) (Н-Т) простір міжчастинкової взаємодії стрімко звужується до СПМ області; 2) за 50 К до температури Кюрі, коли відкрита поверхня частинки переходить у парамагнітний стан, (Н-Т) простір (m0) “передчасно” виходить із зони перекриття із СПМ областю, колапсуючи при T660К практично в точку. Останній факт свідчить про відгук параметра взаємодії на зміну магнітного стану не лише у системі нанокристалів в цілому, але й на відкритій поверхні індивідуальних частинок, тобто магнітним моментам іонів, локалізованих на відкритій поверхні, належить визначна роль у здійсненні міжчастинкової магнітної взаємодії.

У заключній частині даного підрозділу подано схематичну діаграму магнітного стану поблизу температури Кюрі, узагальнену для кристалів BaFe₁₂O₁₉ різної масштабності.

Висновки

У дисертаційній роботі вирішено поставлену проблему щодо встановлення механізмів, які визначають специфіку зміни магнітних властивостей високоанізотропного гексагонального фериту барію при переході від макро- до нанокристала.

1. Розроблено нові фізико-технологічні основи одержання високодисперсних феритових порошків, які включають елементи кріохімічної та радіаційно-термічної технологій. Отримано високодисперсні системи BaFe₁₂O₁₉: нанокристалів з розподілом за діаметром 10 - 100 нм, мікрокристалів - від 0.1 до 1 мкм та товщиною 2 - 10 та 50 - 200 параметрів кристалічної решітки, відповідно.

2. Розроблено та захищено патентами і авторськими свідоцтвами способи отримання та хімічний склад феритових матеріалів, призначених для створення систем з високою однорідністю підмагнічуючого поля, а також нових типів носіїв високощільного магнітного запису.

3. Вперше обґрунтовано основні умови відповідності високодисперсних систем однодоменних частинок різної масштабності критерію модельності об'єкта дослідження, серед яких головною виділено відповідність (згідно з розподілом частинок за об'ємами) нанокристалічної системи класифікації малих, а мікрокристалічної - великих SW частинок.

Експериментально підтверджено, що поведінка досліджуваної системи нанокристалів BaFe₁₂O₁₉ у зовнішньому магнітному полі відповідає SW теорії, одним з основних положень якої є когерентні процеси намагнічування. Для системи однодоменних мікрокристалів виявлено непередбачену теоретичними моделями аномалію кривої намагнічування у області малих полів, яка пов'язується з некогерентними процесами намагнічування внаслідок неоднорідної магнітної структури в об'ємі мікрокристала.

4. Вперше експериментальним шляхом підтверджено існування у високоанізотропних кристалах “перехідної” приповерхневої області, магнітна структура якої відрізняється від структури об'ємної частини кристала. З використанням методу селективної за глибиною конверсійної месбауерівської спектроскопії визначено параметри приповерхневої області у базисній площині (001) кристалів базових і заміщених складів гексафериту типу М. Для монокристала BaFe₁₂O₁₉ при 300К значення товщини цієї області складає 3 - 5 нм; середній кут “скосу” магнітних моментів відносно кристалографічної осі с дорівнює . Збільшення товщини приповерхневої області приблизно на дві позиції зафіксовано лише при К, тобто за 100К до температури Кюрі. Ґрунтуючись на даних про температурні залежності локальних магнітних полів на ядрах ⁵⁷Fe уперше визначено температури переходу до парамагнітного стану відкритої поверхні та приповерхневої області в цілому, значення яких на 50 - 75 К і, відповідно, на 5 К нижчі за температуру Кюрі об'ємної частини кристала.

5. Вперше встановлено роль поверхні нанокристалічних частинок гексагонального фериту барію у формуванні їх магнітних властивостей. Одержано температурну залежність поля H_as та константи K_s “поверхневої” анізотропії. Остання за порядком величини домірна з константою магнітокристалічної анізотропії фериту барію K₁. Зміна знаку K_S при 570К безпосередньо свідчить про якісну зміну внеску “поверхневої” анізотропії в ефективну анізотропію нанокристала. На підставі комп'ютерного моделювання для знайденого в експерименті співвідношення K_S/K₁ встановлено додатковий до SW механізм, який визначає характер основної кривої намагнічування системи однодоменних частинок.

6. Вперше результати дослідження магнітного стану нанокристалів подані у вигляді узагальненої (Н-Т) діаграми, яка відображає усю специфіку малих частинок та їх ансамблю. Для системи нанокристалів BaFe₁₂O₁₉, які мають об'єм, близький до критичного, поряд з областями магнітостабільного (МС) та парамагнітного (ПМ) станів, існують області, в яких реалізуються не характерні для макроскопічного аналога стани, а саме, досить протяжна за температурою (390KT710K) та полем (0H8кE) область суперпарамагнітного (СПМ) стану і високотемпературні області змішаних магнітних станів індивідуальних частинок та системи в цілому - (МС + СПМ + ПМ) та (СПМ + ПМ). Показано подвійну роль зовнішнього магнітного поля, залежно від його величини, у формуванні суперпарамагнітного стану: стимулююча (2H6кE) та блокуюча (6H8кE) процес переходу частинок до СПМ стану.

7. Встановлено, що міжчастинкова магнітна взаємодія у щільноупакованій системі нанокристалів високоанізотропного гексафериту є значущою і класифікується за величиною як середня. Вперше дані про польову залежність параметра результуючої магнітної взаємодії , який змінюється з ростом температури за величиною та знаком, сформовано у вигляді () діаграми. Шляхом її співставлення з діаграмою магнітного стану виявлено відгук колективного ефекту, зумовленого міжчастинковою взаємодією, на будь-яку зміну магнітного стану системи, індивідуальних частинок і навіть їх відкритої поверхні.

Список опублікованих праць за темою дисертації

Optimization principles for preparation methods and properties of fine ferrite materials/ N.M.Borisova, Z.V.Golubenko, T.G.Kuz'micheva, L.P.Ol'khovik, V.P.Shabatin // J.Magn.Magn.Mater.- 1992.- V.114.- P.317-328.

Камзин А.С., Кузьмичева Т.Г., Ольховик Л.П. Эффект дисперсности и катионное распределение в ферритовых порошках, полученных нетрадиционными способами // Письма в ЖТФ.- 1994.- Т.20, вып.9.- С.83-88.

Kuz'micheva T.G., Ol'khovik L.P., Shabatin V.P. Synthesis and properties of fine Ba-ferrite powders // IEEE Trans.Magn.- 1995.- V.31, № 1.- P.800-803.

Камзин А.С., Ольховик Л.П., Розенбаум В.Л. Исследование магнитной структуры поверхности и объема гексаферритов Ва // Письма в ЖЭТФ.- 1995.-Т.61, вып.11.- С.916-919.

Radiothermal synthesis of fine Ba-ferrite powders and their properties/ L.P.Ol'khovik, N.M.Borisova, A.S.Kamzin, O.G.Fisenko // J.Magn.Magn.Mater.- 1996.- V.154.- P.365-368.

Магнитное состояние систем разной дисперсности гексагонального феррита бария в малых полях / Л.П.Ольховик, Т.Г.Кузьмичева, Ю.А.Мамалуй, А.С.Камзин // ФТТ.- 1996.- Т.38, № 11.- С.3420-3426.

Исследование процесса образования микрокристаллических порошков феррита бария с криохимической предысторией / Л.П.Ольховик, Н.М.Борисова, Т.Г.Кузьмичева, В.П.Шабатин // Функциональные материалы.- 1996.- Т.3, № 1.- С.84-87.

Исследование магнитной структуры поверхности и объема ферритов Pb-M методом одновременной гамма-, рентгеновской и электронной мессбауэровской спектроскопии / А.С.Камзин, Л.П.Ольховик, В.Л.Розенбаум, Г.Клингельхофер, Б.Штал, Р.Геллерт // ФТТ.- 1996.- Т.38, № 9.- С.2823-2830.

Diagnostics of the surface and near-surface region of barium hexaferrite monocrystals / A.S.Kamzin, V.L.Rozenbaum, L.P.Ol'khovik, E.D.Kovtun // J.Magn.Magn.Mater.- 1996.- Vol.161.- C.139-142.

Камзин А.С., Ольховик Л.П., Розенбаум В.Л. Одновременная гамма-, рентгеновская и электронная мессбауэровская спектроскопия магнитной структуры поверхности и объема гексагональных ферритов типа М // ЖЭТФ.- 1997.- Т.111, №4.- С.1426-1437.

Камзин А.С., Розенбаум В.Л., Ольховик Л.П. Исследование магнитной структуры поверхности и объема кристаллов алюминий-замещенных гексаферритов типа Sr-M // Письма в ЖЭТФ.- 1998.- Т.67, № 10.- С.798-802.

Исследование магнитного состояния высокодисперсной системы ВаО6Fe₂O₃ с размером частиц, близким к критическому / З.В.Голубенко, А.С.Камзин, Л.П.Ольховик, З.И.Сизова // ФТТ.- 1998.- Т.40, № 7.- С.1294-1297.

Магнитная анизотропия системы нанокристаллических частиц ВаО6Fe₂O₃ / З.В.Голубенко, А.С.Камзин, Л.П.Ольховик, Ю.А.Попков, З.И.Сизова // ФТТ.- 1998.- Т.40, № 10.- С.1894-1897.

Голубенко З.В., Ольховик Л.П., Сизова З.И. Особенности поведения намагниченности нанодисперсной системы кристаллов высокоанизотропного гексаферрита ВаО6Fe₂O₃ // Вісник ХДУ. Сер. “Фізика”.- 1998.- № 417, вип.1.- С.54-57.

Многослойные микрокристаллы для записывающей и подмагничивающей сред / Н.М.Борисова, Т.Г.Кузьмичева, Л.П.Ольховик, В.П.Шабатин // Вісник ХДУ. Сер. “Фізика”.- 1998.- № 418, вип.2.- С.89-92.

Ольховик Л.П. Влияние поверхности кристаллов на магнитные свойства высокодисперсных систем гексагонального ферримагнетика BaO·6Fe₂O₃ // Вісник ХДУ. Сер. “Фізика”.- 1998.- № 417, вип.1.- С.58-62.

Investigation of the critical (H-T)- parameters for the state of the BaO·6Fe₂O₃ nanocrystal system / L.P.Ol'khovik, Z.I.Sizova, Z.V.Golubenko, T.G.Kuz'micheva // J.Magn.Magn.Mater.- 1998.- Vol.183.- P.181-184.

Камзин А.С., Ольховик Л.П., Розенбаум В.Л. Мессбауэровские исследования магнитной структуры поверхности и объема скандий-замещенных гексаферритов типа Ва-М // ФТТ.- 1999.- Т.41, № 3.- С.483-490.

Ol'khovik L.P. Role of the size, temperature and field factors in the magnetic state formation of the ВаО6Fe₂O₃ fine system // Phys.Stat.Sol.(a).- 1999.- Vol.172.- P.201-208.

Камзин А.С., Ольховик Л.П., Сизова З.И. Специфика магнитной структуры малых частиц // Вісник ХДУ. Сер. “Фізика”.- 1999.- № 440, вип.3.-С.115-118.

Селективная по глубине конверсионная электронная мессбауэровская спектроскопия поверхности монокристаллов гексаферритов типа ВаМ / А.Камзин, Б.Штал, Р.Геллерт, Г.Клингельхофер, Э.Канкелайт, Л.Ольховик, Д.Вчерашний // ФТТ.- 2000.- Т.42, вып. 5.- С.873-878.

Спиновая переориентация в системе нанокристаллов ВаFe₁₂O₁₉ / З.В.Голубенко, С.Н.Зиненко, А.А.Мураховский, Л.П.Ольховик, Ю.А.Попков, З.И.Сизова // Вісник ХНУ . Сер. “Фізика”.- 2000.- № 476, вип. 4.- С.72-75.

О системе нанокристаллов феррита бария как о модельном объекте /З.В.Голубенко, Т.Г.Кузьмичева, Л.П.Ольховик, З.И.Сизова // Вісник ХНУ. Сер. “Фізика”.- 2001.- № 516, вип.5.- С.77-80.

Стонер-вольфартовское поведение плотноупакованного ансамбля наночастиц высокоанизотропного гексаферрита / З.В.Голубенко, А.С.Камзин, Л.П.Ольховик, М.М.Хворов, З.И.Сизова // ФТТ.- 2002.- Т.44, вып. 9.- С.1622-1626.

Магнитное состояние нано- и микромасштабных объектов вблизи температуры Кюри высокоанизотропного ферримагнитного кристалла / А.С.Камзин, Л.П.Ольховик, З.И.Сизова , Е.В.Шуринова // Вісник ХНУ. Сер. “Фізика”.- 2002.- № 558, вип.6.- С.71-74.

Теоретический прогноз обусловленного поверхностью спин-переориентационного фазового перехода в нанокристаллах ВаFe₁₂O₁₉ / С.Н.Зиненко, А.А.Мураховский, Л.П.Ольховик, З.И.Сизова, Е.В.Шуринова, А.С.Камзин // ЖЭТФ.- 2003.- Т.123, вып. 5.- С.1073-1081.

Влияние межчастичного взаимодействия на особенности кривых намагничивания ансамблей нано- и микрокристаллов / Л.П.Ольховик, М.М.Хворов, Н.М.Борисова, З.В.Голубенко, З.И.Сизова, Е.В.Шуринова // ФТТ.- 2003.- Т.45, вып.4.- С.643-648.

Создание модельной системы нанокристаллов высокоанизотропного феррита / Н.М.Борисова, Л.П.Ольховик, Е.В.Шуринова, Т.Г.Кузьмичева // Вісник ХНУ. Сер. “Фізика”.- 2003.- № 600, вип.7.- С.55-60.

Ольховик Л.П., Сизова З.И., Камзин А.С. Магнитное состояние системы нанокристаллов гексаферрита бария при подходе к температуре Кюри // ФТТ.- 2003.- Т.45, вып. 11.- С.2033-2036.

Ольховик Л.П., Шуринова Е.В. Магнитная анизотропия малых частиц гексаферрита бария // Вісник ХНУ. Сер.“Фізика”.- 2005.-№651, вип.7.- С.83-88.

Определение вклада поверхностной анизотропии в поле магнитной анизотропии нанокристаллического порошка феррита бария при различных температурах / Л.П.Ольховик, З.И.Сизова, Е.В.Шуринова, А.С.Камзин // ФТТ.-2005.- Т.47, вып.7.- С.1261-1264.

Мамалуй Ю.А., Ольховик Л.П. Гексагональный феррит: от макро к нанокристаллу // ФНТ.- 2005.- Т.31, № 3/4.- С.356-366.

Переориентация спинов в нанокристаллах BaFe₁₂O₁₉ и коллективные эффекты / Л.П.Ольховик, З.И.Сизова, Е.В.Шуринова, А.С.Камзин // Изв. РАН, сер. физическая.- 2005.- Т.69, № 10.- С.1540-1542.

Исследование физико-химических свойств высокодисперсного ферритового порошка медико-биологического предназначения Л.П.Ольховик, Н.М.Борисова, Е.Я.Левитин, А.А.Коваль // Вісник ХНУ. Сер."Фізика”.-2005.-№651, вип.8.-С.147-151.

Ферритовый материал: А.с. 1096703 СССР, МКИ Н 01 F 1/10, C 04 B 35/26 / Ю.А.Мамалуй, Л.П.Ольховик (СССР)- № 3487794; Заявл. 7.09.82. Зарегистр. 8.02.84. Бюл. № 21.

Ферритовый материал: А.с. 1152046 СССР, МКИ H 01 F 1/10, C 04 B 35/26 / Ю.А.Мамалуй, Л.П.Ольховик (СССР).- № 3675284; Заявл. 19.12.83; Зарегистр. 22.12.84.

Ферритовый материал: А.с. 1251730 СССР, МКИ Н 01 F 1/10, С 04 B 35/26 / Н.Т.Малафаев, Ю.А.Мамалуй, А.А.Мураховский, Л.П.Ольховик (СССР).- № 3832615; Заявл. 29.12.84; Зарегистр. 15.04.86.

Ферритовый материал для магнитной записи: А.С. 1487728 СССР, МКИ H 01 F 1/10, B 22 F 1/00, G 11 B 5/68 / Л.П.Ольховик, Ю.А.Попков, З.В.Голубенко, Л.Ю.Иванова (СССР).- № 4268375; Заявл. 1.04.87; Зарегистр. 15.02.89.

Ферритовый материал: А.с. 1499582 СССР, МКИ НО1, А 1/10, С 04В 35/26 / Л.П.Ольховик, З.В.Голубенко, Т.Г.Кузьмичева, Ю.А.Мамалуй (СССР).- № 4268362; Заявл. 26.06.87; Зарегистр. 08.04.89.

Ферритовый материал: А.с. 1596399 СССР, МКИ H 01 F 1/10, C 04 B 35/26 / Л.П.Ольховик, З.В.Голубенко, Ю.А.Попков (СССР).- № 4473940; Заявлено 15.08.88; Зарегистр. 1.06.90.

Способ получения порошка гексагонального феррита бария: А.с. 1724584 СССР, МКИ С 01 G 49/00 / Т.Г.Кузьмичева, Л.П.Ольховик(Украина), В.П.Шабатин (Россия).- № 4843538; Заявл. 28.06.90; Зарегистр. 8.12.91. Пат. 1724584 Украина. Зарегистр. 29.06.93. Бюл. № 13.

Способ получения порошка феррита бария пластинчатой формы: А.с. 1438921 СССР, МКИ В 22 F 1/00 / И.И.Борисов (Россия), Н.М.Борисова, Л.П.Ольховик (Украина), М.И.Руденко, С.С.Церевитинов (Россия).- № 4932383; Заявл. 1987.- Пат.2022716 Украина. МКИ. В 22 F 9/16, H 01 F 1/11.- № 4932383; Зарегистр. 15.11.94. Бюл. № 21.

Способ получения высокодисперсного порошка феррита бария пластинчатой формы: А.с. 1832603 СССР, МКИ В22 F1/00 /Л.П.Ольховик, В.П.Винтоняк, З.В.Голубенко. -№4740093; Заявл. 19.09.89; Зарегистр. 13.10.92.

Способ изготовления порошка феррита бария пластинчатой формы: Заявка № 4942383 МКИ В 22 F 9/16, H 01 F 1/11 / Н.М.Борисова (Украина), А.В.Дьяков, А.С.Камзин (Россия), Л.П.Ольховик (Украина), О.Г.Фисенко (Россия). - Заявл. 22.03.94; Решение о выдаче патента от 5.01.96.

Борисова Н.М., Голубенко З.В., Кузьмичева Т.Г., Ольховик Л.П. Композиционные материалы для постоянных магнитов и ВМЗ // XIX Всес. конф. по физике магнитных явлений. Тез.докл.- Ташкент.- 1991.- Т.3.- С.179-180.

Ol'khovik L.P., Borisova N.M., Kuz'micheva T.G., Shabatin V.P., Kamzin A.S. Notraditional preparation methods and properties of hexagonal ferrite powders for high density magnetic recording // 7^th International Conf. on ferrite. ICF- 96.- Bordeaux (France).- 1996.- P.23.

Камзин А.С., Ольховик Л.П., Попков Ю.А. Проявление размерных и поверхностных эффектов в системе нанокристаллов высокоанизотропных ферримагнетиков // Второй российско-украинский семинар “Нанофизика и наноэлектроника” Тез. докл.- Киев, Украина.- 2000.-С.82-83.

Ольховик Л.П., Борисова Н.М., Сизова З.И., Шуринова Е.В. Магнитное межчастичное взаимодействие в ансамблях нано- и микрокристаллов ВаFe₁₂O₁₉ // XYIII школа-семинар “Новые магнитные материалы микроэлектроники ” (НМММ-2002). Тез. докл.- Москва, Россия.- 2002.- С.319-320.

Zinenko S.N., Murakhovski A.A., Ol'khovik L.P., Kamzin A.S. Spinreorientation phase transition caused by the surface in the ВаFe₁₂O₁₉ nanocrystals // International Conf. on the Applications of the Mцssbauer Effect. Abstract.- Sultanate of Oman-Muscat.- 2003.- P. T2/12.

Ольховик Л.П., Шуринова Е.В. Диаграмма магнитного состояния системы нанокристаллов ВаFe₁₂O₁₉ в контексте межчастичного взаимодействия // XIX междунар. конф. школы-семинара “Новые магнитные материалы микроэлектроники” (НМММ-19). Тез. докл.-Москва.-2004. - С. 474-475.

Kamzin A.S., Ol'khovik L.P. Surface effects in M-Hexaferrite nanoparticles // Moscow International Symposium on magnetism.- MISM.- 2005.-Р.252.

Ol'khovik L.P., Dubinko S.V., Sizova Z.I., Shurinova E.V. Investigation of correlations of magnetic state of nanocrystals and their surface with interparticle interaction // International Conf. “Functional Materials” ICFM' 2005, Crimea, Ukraine.-2005.-Р.274.

Анотації

Ольховик Л.П. Еволюція магнітних властивостей високоанізотропного феримагнетика BaFe₁₂O₁₉ при переході від макро- до нанокристала. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.11 - магнетизм. Харківський національний університет ім. В.Н.Каразіна, Харків, 2006.

Дисертаційна робота присвячена розв'язанню проблеми встановлення універсальних механізмів, що формують у широких інтервалах температури та магнітного поля магнітні властивості високоанізотропного гексагонального фериту барію при зменшенні об'єкта дослідження до нанометрового розміру.

Дослідження проведені на модельних системах малих (нано-) та великих (мікро-) SW частинок, одержаних за допомогою розроблених методів, що включають елементи кріохімічної та радіаційно-термічної технологій. Розкрито проблематику малих частинок та обґрунтовано застосований комплексний підхід до її вивчення, який включає вибір як об'єктів, так і методик (електронна мікроскопія, рентгенівська фотоелектронна та селективна за глибиною конверсійна месбауерівська спектроскопія, вимірювання магнітних характеристик у поєднанні з комп'ютерним моделюванням фізичних процесів). Це дозволило одержати принципово нові відомості про гранично малу для високоанізотропного кристала товщину приповерхневої області зі збуреною магнітною структурою (3-5 нм при 300 К), про параметри поверхневої магнітної анізотропії - поле та константу, про магнітний стан системи нанокристалів. Результатом цих досліджень є узагальнена (Н-Т) діаграма, яка відображає усі специфічні для частинок з критично малим об'ємом ефекти - поверхневий, розмірний та колективний, зумовлений міжчастинковою магнітною взаємодією.

Ключові слова: гексаферит, нанокристал, технологія, магнітна структура, поверхнева анізотропія, суперпарамагнетизм, діаграма магнітного стану.

Ольховик Л.П. Эволюция магнитных свойств высокоанизотропного ферримагнетика BaFe₁₂O₁₉ при переходе от макро- к нанокристаллу. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01.04.11 - магнетизм. Харьковский национальный университет им. В.Н.Каразина, Харьков, 2006.

Диссертационная работа посвящена решению проблемы установления универсальных механизмов, формирующих в широких интервалах температуры и поля магнитные свойства гексагонального феррита бария при уменьшении масштабности объекта исследования до нанометрового размера.

Исследования проведены на модельных системах малых и больших SW частиц, соответственно, нано- и микрометрового размеров, полученных с помощью разработанных методов, включающих элементы криохимической и радиационно-термической технологий. Вскрыта проблематика малых частиц и обоснован использованный для ее изучения комплексный подход, включающий в себя комбинированные методы исследования индивидуальных частиц (электронная микроскопия и микродифракция), а также методы, предоставляющие информацию о порошке в целом (рентгенофазовый анализ, магнитостатические методы измерений намагниченности, параметров петли гистерезиса, температуры Кюри) в сочетании с компьютерным моделированием физических процессов, происходящих в нанокристалле и его макроскопическом аналоге.

Впервые для изучения свойств поверхности и ее роли в формировании магнитных свойств нанокристаллов, в частности, магнитного состояния при подходе к температуре Кюри, была применена нестандартная стратегия, которая базировалась на выборе в качестве дополнительного объекта исследования поверхности монокристалла и применении методов его послойного анализа: рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, а также селективной по глубине конверсионной мессбауэровской спектроскопии.

Впервые на высокоанизотропных кристаллах была обнаружена структурнодефектная магнитовозмущенная приповерхностная область, определена ее предельно малая толщина (3 - 5 нм при 300 К) и средний угол скоса магнитных моментов () относительно кристаллографической оси . Из анализа температурных зависимостей эффективного магнитного поля на ядрах ⁵⁷Fe для наиболее хорошо разрешимых спектральных линий от 12k и 4f₂ подрешеток получены сведения о трансформации магнитной структуры, магнитного состояния, а также температуре Кюри открытой поверхности и приповерхностной области в целом. Это позволило конкретизировать магнитные состояния системы нанокристаллов в трудно диагностируемой области - в непосредственной близости к температуре Кюри (К).

Исследование системы пластинчатых нанокристаллов, соизмеримых по толщине с приповерхностной областью макрокристалла, способствовало решению достаточно сложного вопроса о поверхностной анизотропии и ее роли в процессе формирования специфических магнитных свойств ультрамалых частиц. В связи с этим для характеристики “поверхностной” анизотропии была введена, а затем определена константа как энергия, отнесенная к единице объема приповерхностной области. Из температурной зависимости эффективного поля магнитной анизотропии с учетом термических флуктуаций - важнейшего фактора для частиц с объемом, близким к суперпарамагнитному, определялся вклад “поверхностной” анизотропии и значение характеризующей ее константы . Установлено, что одного порядка с константой магнитокристаллической анизотропии , однако зависимость имеет знакопеременный характер. Весомая роль “поверхностной” анизотропии в процессах намагничивания системы нанокристаллов была подтверждена созданными компьютерными версиями кривых намагничивания для случаев различной ориентации внешнего магнитного поля относительно кристаллографической оси при непосредственном использовании полученных экспериментальных данных относительно .

Эффекты конечных размеров, связанные прежде всего с потерей магнитной стабильности частицы, были выявлены в результате исследования температурных зависимостей намагниченности порошкового образца при фиксированных значениях магнитного поля. Определены значения критических параметров - температур блокировки и обнаружена неоднозначная роль внешнего магнитного поля в процессе формирования в системе нанокристаллов СПМ состояния.

С использованием данных электронной микроскопии и сведений о полевых и температурных зависимостях остаточных намагниченностей и исследовано влияние коллективных эффектов, обусловленных межчастичным магнитным взаимодействием в плотноупакованном ансамбле малых частиц. Все обнаруженные эффекты, обусловленные поверхностным, размерным и коллективным факторами, были обобщены в () диаграмме магнитного состояния системы нанокристаллов. Она не только отражает наличие ряда областей магнитного состояния, не характерных для макроскопического аналога, включая области смешанных магнитных состояний, но и дает наглядное представление об универсальной взаимосвязи вышеуказанных эффектов.

В ракурсе прикладных задач сформулирован ряд технологических и физико-химических принципов оптимизации и согласования магнитных параметров высокодисперсных порошков гексагональных ферритов, которые предназначены для носителей вертикальной магнитной записи, и были использованы для создания опытных образцов.

Ключевые слова: гексаферрит, нанокристалл, технология, магнитная структура, поверхностная анизотропия, суперпарамагнетизм, диаграмма магнитного состояния.

Ol'khovik L.P. The evolution of magnetic properties of high anisotropic ferrimagnetic BaFe₁₂ O₁₉ at transition from macro- to nanocrystal. - Manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of the doctor in physical and mathematical sciences on a speciality of 01.04.11. - magnetism. The Kharkov national university of Karazin named, Kharkov, 2006.

The dissertation is devoted to the solution of problem of universal mechanisms which form magnetic properties of ultra small crystals of hexagonal Ba ferrite in a wide range of temperatures and magnetic fields.

The researches are carried out on model systems of small (nano-) and large (macro-) SW particles received with the help of developed methods, including elements of cryochemical and heat radiation technologies.

The problematic of small particles is revealed and the complex approach including choice of objects and methods (electronic microscopy, x-ray photoelectronic and selective on depth conversion Mцssbauer spectroscopy, measurement of the magnetic characteristics in a combination with computer modeling of physical processes) used for this problem studying is also proved. It has allowed to receive the essential new items of information: about the extremely small close to surface area with the indignant magnetic structure (3-5 nm at 300 K) of high anisotropic crystal, about superficial magnetic anisotropy parameters - the field and the constant and about magnetic state of a system of nanocrystals.

The result of these researches was generalized (Н-Т) diagram reflecting all specific effects for particles with critically small volume - dimentional and superficial ones and collective effect which was caused by particle-particle magnetic interaction.

Key words: hexaferrite, nanocrystal, technology, superparamagnetism, diagram of a magnetic state.

Размещено на Allbest.ru