Effect of gadolinium on magnetic circular dichroism and electron magnetic resonance of ε-Fe2O3 nanoparticles formed in borate glasses

Abstract

A remarkable characteristic of borate glasses is the ability of forming magnetic nanoparticles at low doping with transition element oxides. We have studied structure and magnetic properties of iron oxide nanoparticles formed in borate glasses, in particular, concentration and temperature dependences of magnetic circular dichroism (MCD) and electron magnetic resonance (EMR) spectra. A series of glasses of molar composition 22.5K 2 O-22.5Al 2 O 3-55B 2 O 3 doped with 1.5 mass % of Fe 2 O 3 and different contents of Gd 2 O 3 from 0.1 to 1.0 mass % was prepared using a conventional melt quenching technique and subjected to an additional thermal treatment. The whole set of results allows to identify the predominant magnetic phase in these glasses as ε-Fe 2 O 3 nanoparticles, with a considerable part of iron ions substituted by gadolinium. Analysis and computer simulations of the EMR spectra allow separating the contribution of electron paramagnetic resonance of diluted iron ions and together with the temperature dependences of magnetization demonstrate a superparamagnetic character of the nanoparticle magnetism.

Проявление поверхностных и размерных эффектов в магнитных свойствах наночастиц ε-Fe-=SUB=-2-=/SUB=-O-=SUB=-3-=/SUB=-. (Краткий обзор)

“…В Fe 2 O 3 материалах в порошкообразном виде полиморф ε-Fe 2 O 3 получают в виде наночастиц размерами до ∼ 30 nm [5,6], либо в виде нанопроволок с характерными линейными размерами до ∼ 100 nm [7,8]. Есть работы по получению наночастиц ε-Fe 2 O 3 в виде тонких пленок на различных подложках [9][10][11], а также работы по изучению ε-Fe 2 O 3 в боратных стеклах [12][13][14]. Недавно фаза ε-Fe 2 O 3 в виде дендритной структуры была найдена в составе гео-логической породы [15], в глазури древнего китайского фарфора [16] и краске японской традиционной вазы [17].…”

Особенности импульсного перемагничивания высококоэрцитивного материала на основе наночастиц ε-Fe-=SUB=-2-=/SUB=-O-=SUB=-3-=/SUB=-

“…Наблюдаемое немонотонное поведение зависимостей M(T ) (максимумы в окрестности 110−120 K) не является проявлением процессов суперпарамагнитной блокировки. Для частиц ε-Fe 2 O 3 размерами 6 nm и более температура суперпарамагнитной блокировки значительно превышает комнатную температуру[23,28,30,31]. Отчетливо видимые на рис.…”