球状磁鉄鉱ナノ粒子の静的および動的磁気特性

我々は、平均粒子サイズ〈d〉が5 nmから150 nmのFe3O4ナノ粒子の静的および動的磁気挙動についての詳細な研究を示します。150 nmの粒子には、飽和磁化、超微細パラメータ、強制電界、Verwey遷移などの塊状特性が観察されます。粒子サイズが小さくなるにつれて、Verwey温度TVは〈d〉=50 nmで約20 Kにシフトし、さらに小さい粒子では観察されなくなります。最小の粒子（〈d〉=5 nm）は室温で超常磁気的挙動を示し、TB∼45 Kでブロック状態に遷移しますが、これは適用された電界に依存します。表面スピンの乱れの存在は、平均粒子サイズが減少するにつれて低温での飽和磁化MSが減少することから推測されます。この乱れた表面は、7 Tの磁場でのフィールドクーリング後に観察されるヒステリシスループから、粒子コアとの交換結合の影響を示しませんでした。〈d〉=5 nmの粒子に対して、動的AC感受性測定では、適用周波数に対するブロッキング温度の熱励起Arrhenius–Néel依存性が示されます。粒子間相互作用はエネルギー障壁に影響を及ぼし、推定される磁気異方性の向上をもたらすことがわかりました。磁気異方性の計算から、〈d〉=5 nmに対して立方体から三斜晶対称性への構造遷移はなく、Verwey遷移の不在と一致しています。立方相の磁気結晶異方性定数K1=4.68×105 erg/cm3が得られました。