kaz29Вестник Казахстанско-Британского технического университетаHerald of the Kazakh-British Technical University1998-66882959-8109Казахстанско-Британский Технический Университет10.55452/1998-6688-2023-20-4-97-108kaz29-878Research ArticleФИЗИЧЕСКИЕ НАУКИPHYSICAL SCIENCESИсследование влияния гамма-облучения на монокристаллы феррита-шпинеляStudy of the influence of gamma irradiation on ferrite-spinel monocrystalshttps://orcid.org/0000-0002-4086-9785ШиныкуловаН. Н.ShinikulovaN. N.

Шиныкулова Нургуль Нурбековна, Магистр физики, преподаватель

ул. Гоголя, 114, 050000, г. Алматы

Shynykulova Nurgul Nurbekovna, Master of Physics, teacher

114, Gogol St., Almaty, 050000, Almaty

sh_nurgul82@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3391-7862ШамбуловН. Б.ShambulovN. B.

Шамбулов Науан Байдильдаевич, Кандидат физико-математических наук, доцент

ул. Гоголя, 114, 050000, г. Алматы

Shambulov Nauan Baidildaevich, Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor

114, Gogol St., Almaty, 050000, Almaty

nauansh@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4767-5788ТатеновА. М.TatenovA. M.

Татенов Адамбек Максутович, Кандидат физико-математических наук, доцент

ул. Гоголя, 114, 050000, г. Алматы

Adambek Maksutovich Tatenov, Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor

114, Gogol St., Almaty, 050000, Almaty

tatenov.adambek@qyzpu.edu.kzhttps://orcid.org/0000-0003-4051-9096EртуркС.ErturkS.

Ертурк Сефа, Prof. Dr.

Erturk Sefa, Prof. Dr

sefaerturk@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-4719-9160ШиныкуловаГ. Н.ShinikulovaG. N.

Шиныкулова Гульнур Нурбековна, Магистр физики, лектор

ул. Толе би, 100, 050061, г. Алматы

Shynykulova Gulnur Nurbekovna, Master of Physics, Lecturer

100, Tole bi str., Almaty, 050061

gulnur.shynykulova@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-4635-9241МәжитЖ. Б.MazhitJ. B.

Мәжит Жәмилә Батыққызы, Магистр физики, лектор

ул. Толе би, 100, 050061, г. Алматы

Mazhit Zhamilә Batykқyzyzy, Master of Physics, Lecturer

100, Tole bi str., Almaty, 050061

Mazhit-Zhamilya79@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0706-2688АшикбаеваА. Б.AshikbayevaA. B.

Ашикбаева Асель Болатовна, Доцент, кафедра физики плазмы, нанотехнологий и компьютерной физики, физико-технический факультет

ул. Аль-Фараби, 71, 050040, г. Алматы

Ashikbayeva Asel Bolatovna, Associate Professor, Department of Plasma Physics, Nanotechnology and Computer Physics, Faculty of Physics and Technology

71 Al-Farabi St., Almaty, 050040, Almaty

02assel@gmail.comКазахский национальный женский педагогический университетКазахстанKazakh National Women’s Pedagogical UniversityKazakhstanУниверситет Нийде Омер ХалисдемирТурцияNiyde Omer Halisdemir UniversityTurkeyАлматинский технологический университетКазахстанAlmaty Technological UniversityKazakhstanКазахский национальный университет имени аль-ФарабиКазахстанKazakh National University named after аl-FarabiKazakhstan20231212202320497108Copyright © Шиныкулова Н.Н., Шамбулов Н.Б., Татенов А.М., Eртурк С., Шиныкулова Г.Н., Мәжит Ж.Б., Ашикбаева А.Б., 20232023Шиныкулова Н.Н., Шамбулов Н.Б., Татенов А.М., Eртурк С., Шиныкулова Г.Н., Мәжит Ж.Б., Ашикбаева А.Б.Shinikulova N.N., Shambulov N.B., Tatenov A.M., Erturk S., Shinikulova G.N., Mazhit J.B., Ashikbayeva A.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.kbtu.edu.kz/jour/article/view/878

Механизмы перераспределения ионов металла и образования дефектов в феррит-шпинели при облучении сложны и зависят от целого ряда факторов. Поэтому компьютерное моделирование и экспериментальные исследования важны для понимания поведения физических свойств этих материалов под воздействием радиации. Разработка новых материалов, способных противостоять радиационному повреждению, имеет большое значение для целого ряда приложений, включая физику твердого тела, ядерную физику, космические исследования и применение в медицине. В данной работе проведено исследование влияния гамма-облучения на монокристаллы феррита Co0,75Cu0,25Fe2O4. Ранее было проведено исследование с использованием мессбауэровской спектроскопии, которое позволило определить изменение содержания ионов металлов в подрешетках ферритов-шпинелей. Эти изменения влияют на магнитную кристаллографическую анизотропию материала [1]. В научной литературе можно найти данные, которые указывают на то, что гамма-облучение приводит к изменению магнитной восприимчивости материалов и к изменению кривой намагничивания [2, 3]. Эти изменения физических свойств могут быть объяснены перераспределением ионов металлов в октаэдрических и тетраэдрических подрешетках, так как ионы металлов в подрешетках имеют расщепление атомных уровней.

The mechanisms of redistribution of metal ions and the formation of defects in ferrite spinel upon irradiation are complex and depend on a number of factors. Therefore, computer simulations and experimental studies are important for understanding the behavior of the physical properties of these materials under the influence of radiation. The development of new materials that can withstand radiation damage is of great importance for a range of applications, including solid state physics, nuclear physics, space research and medical applications. In this work, the effect of gamma irradiation on Co0,75Cu0,25Fe2O4 ferrite single crystals has been investigated. An earlier study using Mössbauer spectroscopy was carried out to determine the changes in the metal ion content in the sublattices of ferrite spinels. These changes affect the magnetic crystallographic anisotropy of the material [1]. Data can be found in the scientific literature that indicate that gamma irradiation leads to changes in the magnetic susceptibility of materials and to changes in the magnetization curve [2,3]. These changes in physical properties can be explained by redistribution of metal ions in octahedral and tetrahedral sublattices, since metal ions in sublattices have splitting of atomic levels.

феррит-шпинельмоделированиеоблучениекристаллическая решеткаferrite spinelmodelingirradiationcrystal latticeReferencesШамбулов Н.Б., Ерматов С.Е., Подкладнев В.М. Поведение первой константы магнитной кристаллографической анизотропии в монокристаллах ферритов системы Co-Cu-Zn, подвергнутых гамма-облучению от источника Co60 // Известия АН КазССР. Сер. физико-математическая. – Алматы, 1981. – № 4. – С. 67–70.Shambulov N.B., Ermatov S.E., Podkladnev V.M. (1981) Povedenie pervoj konstanty magnitnoj kristallograficheskoj anizotropii v monokristallah ferritov sistemy Co-Cu-Zn, podvergnutyh gamma-oblucheniju ot istochnika Co60. Izvestija AN KazSSR. Ser. fiziko-matematicheskaja, Almaty, no. 4, pp. 67–70.Шемяков Ф.Ф., Пащенко И.П., Литовченко Ф.С., Хоряков Ф.Ф. Радиационная стойкость магниторезистивного эффекта в марганец в цинковых ферритах : Труды 15-го международного совещания «Радиационная физика твердого тела». – М., 2005. – С. 311–313.Shemjakov F.F., Pashhenko I.P., Litovchenko F.S., Horjakov F.F. (2005) Radiacionnaja stojkost’ magnitorezistivnogo jeffekta v marganec v cinkovyh ferritah. Trudy 15-go mezhdunarodnogo soveshhanija “Radiacionnaja fizika tverdogo tela”, Moscow, pp. 311–313.Шамбулов Н.Б., Искаков Б.М. Магнитные свойства монокристаллов ферритов системы Co-CuZn, подвергнутых облучению // Радиационная физика твердого тела. – Севастополь, 2010.Shambulov N.B., Iskakov B.M. (2010) Magnitnye svojstva monokristallov ferritov sistemy Co-Cu-Zn, podvergnutyh oblucheniju. Radiacionnaja fizika tverdogo tela. Sevastopol’.Gassem M. Alzoubi The Effect of Co-Doping on the Structural and Magnetic Properties of SingleDomain Crystalline Copper Ferrite Nanoparticles. Magnetochemistry 2022, 8(12), 164. https://doi.org/10.3390/magnetochemistry8120164.Gassem M. (2022) Alzoubi The Effect of Co-Doping on the Structural and Magnetic Properties of Single- Domain Crystalline Copper Ferrite Nanoparticles. Magnetochemistry, 8(12), 164. https://doi.org/10.3390/magnetochemistry8120164.Jianping Ai, Yaping Shuai, Min Hu, Lihong Cheng, Siling Luo, Wenkui Li, Zhiqin Chen, Liling Hu, Zehua Zhou. Microstructural evolution and catalytic properties of novel high-entropy spinel ferrites MFe2O4 (M= Mg, Co, Ni, Cu, Zn). https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.04.119Jianping Ai, Yaping Shuai, Min Hu, Lihong Cheng, Siling Luo, Wenkui Li, Zhiqin Chen, Liling Hu, Zehua Zhou (2023) Microstructural evolution and catalytic properties of novel high-entropy spinel ferrites MFe2O4 (M= Mg, Co, Ni, Cu, Zn). https://doi.org/10.1016/j.ceramint.Manju Kurian, Smitha Thankachan. Structural diversity and applications of spinel ferrite core Shell Nanostructures A review. Open Ceramics, vol. 8. December 2021, 100179. https://doi.org/10.1016/j.oceram.2021.100179Manju Kurian, Smitha Thankachan. Structural diversity and applications of spinel ferrite core - Shell Nanostructures - A review. Open Ceramics, vol. 8. December 2021, 100179. https://doi.org/10.1016/j.oceram.2021.100179Goodtnoug J.B., Mаgnetism ed. Rado G.T., Suhl H., Acad. Pres, vol. III, New York – London, 1963.Goodtnoug J.B., Magnetism ed. Rado G.T., Suhl H. (1963) Acad. Pres, vol. III, New York – London.Гераськин А.А. Синтез и свойства пленок Mg(Fe0,8Ga0,2)2O4–δ на подложках Si с термостабильными межфазными границами : Дис… – Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики, 2014.Geras’kin A.A. Sintez i svojstva plenok Mg(Fe0,8Ga0,2)2O4–δ na podlozhkah Si s termostabil’nymi mezhfaznymi granicami. Dis… – Moskovskij gosudarstvennyj tehnicheskij universitet radiotehniki, jelektroniki i avtomatiki, 2014.Belekar R.M., Wani M.A., Athawale S.A., Kakde A.S. Minimum hysteresis loss and amplified magnetic properties of superparamagnetic Ni–Zn nano spinel ferrite // Physics Open, vol. 10, February 2022, 100099. https://doi.org/10.1016/j.physo.2022.10009920.Belekar R.M., Wani M.A., Athawale S.A., Kakde A.S. Minimum hysteresis loss and amplified magnetic properties of superparamagnetic Ni–Zn nano spinel ferrite. Physics Open, vol. 10, February 2022, 100099. https://doi.org/10.1016/j.physo.2022.10009920.Syed Ismail Ahmad. Nano cobalt ferrites: Doping, Structural, Low-temperature, and room temperature magnetic and dielectric properties – A comprehensive review. Journal of Magnetism and magnetic materials, vol. 562, 15 November 2022, 169840. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2022.169840.Syed Ismail Ahmad (2022) Nano cobalt ferrites: Doping, Structural, Low-temperature, and room temperature magnetic and dielectric properties – A comprehensive review. Journal of Magnetism and magnetic materials, vol. 562, 15 November, 169840. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2022.169840.Шамбулов Н.Б., Тасболат Е.Б., Кусаинов А.С., Алибаева А.Г. Влияние гамма-облучения на перераспределение ионов металлов Аи В-подрешетках в Со0,6Сu0,2Zn0,2Fе2О4 феррита-шпинели. http://www.vestnik.nauka.kz/wpcontent/uploads/2017/12/2.Shambulov N.B., Tasbolat E.B., Kusainov A.S., Alibaeva A.G. Vlijanie gamma-obluchenija na pereraspredelenie ionov metallov A- i V-podreshetkah v So0,6Su0,2Zn0,2Fe2O4 ferrita-shpineli. http://www.vestnik.nauka.kz/wp-content/uploads/2017/12/2.Искаков Б.М., Шамбулов Н.Б. Зависимость концентрации неравновесных междоузельных атомов от электронного облучения меди с примесью золота : Труды 15-го международного совещания «Радиационная физика твердого тела». – М., 2005. – С. 197–201.Iskakov B.M., Shambulov N.B. (2005) Zavisimost’ koncentracii neravnovesnyh mezhdouzel’nyh atomov ot jelektronnogo obluchenija medi s primes’ju zolota. Trudy 15-go mezhdunarodnogo soveshhanija Radiacionnaja fizika tverdogo tela, Moscow, pp. 197–201.Искаков Б.М., Сулейменова Ж.Л., Шамбулов Н.Б. О концентрационных максимумах неравновестных точечных дефектов в облученной меди с примесью золота // Физика металлов и металловедение. – М., 2007. – С. 588–593.Iskakov B.M., Sulejmenova Zh.L., Shambulov N.B. (2007) O koncentracionnyh maksimumah neravnovestnyh tochechnyh defektov v obluchennoj medi s primes’ju zolota. Fizika metallov i metallovedenie, Moscow, pp. 588–593.Неель Л. Нобелевские лекции по физике. Магнетизм и локальные молекулярные поля. Успехи физических наук. – 1972. – Т. 107. – Вып.2.Neel’ L. (1972) Nobelevskie lekcii po fizike. Magnetizm i lokal’nye molekuljarnye polja. Uspehi fizicheskih nauk, vol.107, rel. 2.Смит Я., Вейн X. Ферриты: физические свойства и практические применения. – М.: Издательство иностранной литературы, 1962.Smit Ja., Vejn X. (1962) Ferrity: fizicheskie svojstva i prakticheskie primenenija, Moscow, Izdatel’stvo inostrannoj literatury.Иосида К. Функциональный анализ. Пер. с англ. – М.: Мир, 1967.Iosida K. (1967) Funkcional’nyj analiz, Moscow.Крупичка С. Физика ферритов и родственных им магнитных окислов. – М., 1976. – Т. 1. – С. 103–104, 132–136.Krupichka S. (1976) Fizika ferritov i rodstvennyh im magnitnyh okislov, Moscow, vol. 1, pp. 103–104, 132–136.Tatenov А.М., Shambulov N.B., Baitukayev U.B., Ospanova A.J., Shinykulova N.N. Interactive virtualisation in Java Script of electromagnetism when changing the dynamic, static parameters of ferromagnetics. Scopus Q1 PUBLISHER(S)University of Kerbala – KIJOMS, 2022.Tatenov A.M., Shambulov N.B., Baitukayev U.B., Ospanova A.J., Shinykulova N.N. (2022) Interactive virtualisation in Java Script of electromagnetism when changing the dynamic, static parameters of ferromagnetics. Scopus Q1 PUBLISHER(S)University of Kerbala – KIJOMS.Шиманский В.И. Основы физики твердого тела : Учеб.-метод. пособие / В.И. Шиманский, Е.П. Туромша, Н.Н. Кольчевский. – Минск : БГУ, 2021. – С. 12–21, 181–188.Shimanskij V.I. (2021) Osnovy fiziki tverdogo tela, Minsk, BGU, pp. 12–21, 181–188.Anil V., Raut. D.V. Kurmude. Effect of gamma irradiation on the structural and magnetic properties of Co–Zn spinel ferrite nanoparticles. Materials Research Bulletin. Vol. 63, March 2015, pp. 123–128 https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2014.11.051.Anil V., Raut. D.V. Kurmude (2015) Effect of gamma irradiation on the structural and magnetic properties of Co–Zn spinel ferrite nanoparticles. Materials Research Bulletin, vol. 63, March, pp. 123–128. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2014.11.051.Shameran Jamal Salih, Wali M. Mahmood. Review on magnetic spinel ferrite (MFe2O4) nanoparticles: From synthesis to application. Helion.Vol. 9, Issue 6, June 2023, e16601. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e16601Shameran Jamal Salih, Wali M. Mahmood (2023) Review on magnetic spinel ferrite (MFe2O4) nanoparticles: From synthesis to application. Helion, vol. 9, Issue 6, June. e16601. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e16601.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.