Магнитное состояние наноструктурированных соединений Fe7S8 и Fe7Se8

Аннотация

Широко известно, что Fe является очень магнитным атомом, но само по себе железо относится к магнитомягким материалам. Поэтому невозможно на данной стадии прогресса науки получить постоянный магнит из чистого железа, которое имеет малое значение коэрцитивной силы. Изменяя размеры кристаллитов железа можно получить образцы с большой коэрцитивной силой (за счет сильной анизотропии свойств). ХалькогенидыFe7S8 и Fe7Se8обладают дефектной слоистой структурой типа NiAs. При этом катионы металлов занимают октаэдрические пустоты, в то время, как анионы серы и селена образуют гексагональную плотнейшую упаковку. Позиции катионов и анионов в этой структуре неравноценны. Соединения Fe7S8 и Fe7Se8в зависимости от условий синтеза могут быть получены в сверхструктурах типа 4С или 3С с учетверенным или утроенным периодом по сравнению с ячейкой NiAs в направлении перпендикулярном слоям.При нагревании до критической температуры в соединениях наблюдаются структурные фазовые переходы типа «порядок–беспорядок», связанные с разупорядочением вакансий в катионных слоях. Соединение Fe7S8 и Fe7Se8 являются ферримагнетиками с температурой Нееля 588 К и 450 K соответственно. Магнитные моменты железа упорядочены ферромагнитно внутри слоев, а взаимодействие между слоями является антиферромагнитным. Соединения Fe7S8 и Fe7Se8 были получены твердофазным синтезом; установлено, что синтезированныеобразцы имеют структуру типа NiAs.
Для соединений Fe7S8 и Fe7Se8 были рассчитаны эффективные магнитные моменты в высокотемпературной области, которые, соответственно, равны 5.85 B и 6.2 B.
С помощью механической активации были получены наноструктурированные образцы Fe7S8 и Fe7Se8. По формуле Селякова-Шеррера сделана оценка средних размеров кристаллитов, которые составляют 13 нм для Fe7S8 и 18 нм для Fe7Se8, соответственно. Для наноструктурированных образцов были получены зависимости коэрцитивной силы от времени механической активации.