ИСТИНА

Эпсилон оксид железа (ε-Fe2O3) является единственным оксидным наноматериалом, который обладает коэрцитивной силой при комнатной температуре более 20 кЭ и поглощением терагерцового излучения за счёт эффекта естественного (без приложения внешнего магнитного поля) ферромагнитного резонанса (ЕФМР). При этом данный материал не содержит токсичных и дорогостоящих элементов. За счёт чего наночастицы эпсилон оксид железа являются перспективным материалом в качестве сред для магнитной записи информации с высокой плотностью и надёжностью, поглощения миллиметрового излучения для 5G и 6G устройств, для создания магнитотвердых зондов для магнитно-силовой микроскопии. Однако из-за немасштабируемого метода синтеза данное соединение до сих пор не находит применения в промышленности. Синтез наночастиц ε-Fe2O3 проводят путем кристаллизации ксерогеля Fe2O3/SiO2, полученного гидролизом тетраэтоксисилана (ТЭОС) в водно-спиртовом растворе нитрата железа (Ⅲ). Продолжительность гидролиза ТЭОС, как правило, составляет четыре недели, что является одной из причин ограниченности использования ε-Fe2O3 в промышленности. Кроме этого, в научной литературе отсутствуют работы по исследованию ферромагнитного резонанса наночастиц эпсилон оксида железа в зависимости от их размера. А единственным способом варьирования частоты ФМР эпсилон оксида железа является легирование материала, что, как правило, приводит к снижению выхода фазы эпсилон оксида железа. Таким образом, целью данной работы является изучение магнитостатических и магнитодинамических свойств наночастиц ε-Fe2O3 в зависимости от размера, полученных путём быстрого гидролиза тетраэтоксисилана в водно-спиртовом растворе нитрата железа (Ⅲ). Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи: 1) получить гель гидролизом ТЕОС; 2) получить стеклокерамику путем отжига ксерогеля; 3) отмыть частицы от немагнитной матрицы; 4) определить фазовый состав образов и морфологию частиц в зависимости от температуры отжига; 5) изучить магнитостатические полевые зависимости и спектры ферромагнитного резонанса образцов. Последовательность синтеза следующая: 1) 4-ёх часовой гидролиз ТЕОС в водно-спиртовом растворе нитрата железа (Ⅲ); 2) выдержка геля в сушильном шкафу до образования ксерогеля; 3) термическая обработка ксерогеля до температуры выдержки выше 1000 °C; 4) отмывание от немагнитной матрицы SiO2 путём её растворения в концентрированном водном растворе NaOH. Фазовый состав и морфология частиц определялись из полно-профильного анализа по методу Ритвельда. Поглощение миллиметрового излучения было изучено с помощью терагерцовой спектроскопии в диапазоне 100 – 300 ГГц. При росте температуры отжига от 1000 до 1150 градусов увеличивается содержание эпсилон фазы, за счёт спекания наночастиц гамма оксида, а при температуре 1200 градусов и выше эпсилон оксид переходит в альфа фазу. При повышении температуры отжига увеличивается размер частиц, что не приводит к изменению частоты резонансного поглощения, которая составляет 169 ГГц, при этом уменьшается ширина линии поглощения. Данный факт подтверждает высокое кристаллическое качество фазы эпсилон оксида. Лишь для более маленьких частиц эпсилон оксида, полученных отжигом при 1000 и 1050 градусах, наблюдается небольшой спад частоты ФМР, что объясняется появлением дефектов у частиц эпсилон оксида меньших 15 нм.