بررسي ساختاري و مغناطيسي نانوذرات گارنت ايتريوم آهن جانشاني شده با پراسيوديميم

An investigation on structural and magnetic properties of praseodymium substituted yttrium iron garnet nanoparticles

نانوپودرهاي گارنت ايتريوم آهن با جانشاني پراسيوديميم و تركيب PrxY3-xFe5O12 و ميزان آلايش 4/0≤x≤0 با استفاده از روش سل- ژل ساخته شدند. ويژگي­هاي ساختاري و مغناطيسي نمونه­ها با دستگاه­هاي پراش پرتو ايكس ((XRD، مغناطش­سنج ارتعاشي (VSM) و طيف­سنج Far-FTIR مورد بررسي قرار گرفتند. تحليل پراش پرتو ايكس نشان مي­دهد كه با افزايش ميزان جانشاني پراسيوديميم (x) ثابت شبكه افزايش مي­يابد. ميانگين اندازه­ي بلورك­ها با استفاده از رابطه­ي دباي شرر در گستره­ي 63-55 نانومتر محاسبه شد. همچنين نتايج حاصل از منحني­هاي پسماند نشان مي­دهد كه مغناطش اشباع براي نمونه­­هاي 2/0x≤ روندي افزايشي و براي 4/0≤x≤3/0 روند كاهشي دارد. اين رفتار بر اساس جانشاني يون پارامغناطيسPr+3 در جايگاه دوازده­وجهي، نظريه­ي نيل و كج­شدگي اسپيني مورد بحث قرار گرفتند. تغييرات ميدان ابر ريزمغناطيسي، جابه­جايي ايزومري و پهناي شش­تايي وابسته به يون­­هاي آهن در جايگاه­هاي چهاروجهي و هشت­وجهي، با استفاده از بيناب­سنج موسبائر (Mössbauer Spectroscopy) مورد بررسي قرار گرفت.

Praseodymium ion (Pr3+) substituted yttrium iron garnet nanoparticles PrxY3-xFe5O12 (x = 0.0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4) were fabricated by the sol-gel method. X-ray diffraction (XRD) patterns confirmed the pure garnet structure for all samples. The chemical bonds and the garnet phase were studied by using Far-FTIR. The magnetic hyperfine parameters were obtained by MÖssbauer spectroscopy and confirmed the VSM results. The results of vibrating sample magnetometer (VSM) represents that saturation magnetization increases with increasing praseodymium ion concentration for the samples with x = 0.0 to x = 0.2 and then decreases up to x = 0.4. These changes assigned to the Neel theory, Pr3+ substituted at c site and the spin canting due to the sublattice splitting.