Исследование влияния гамма-облучения на монокристаллы феррита-шпинеля

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.

1. Шамбулов 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.

2. 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.

3. Шамбулов Н.Б., Искаков Б.М. Магнитные свойства монокристаллов ферритов системы Co-CuZn, подвергнутых облучению // Радиационная физика твердого тела. – Севастополь, 2010.

4. 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.

5. 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.2023.04.119

6. 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.2021.100179

7. Goodtnoug J.B., Mаgnetism ed. Rado G.T., Suhl H., Acad. Pres, vol. III, New York – London, 1963.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. Неель Л. Нобелевские лекции по физике. Магнетизм и локальные молекулярные поля. Успехи физических наук. – 1972. – Т. 107. – Вып.2.

15. Смит Я., Вейн X. Ферриты: физические свойства и практические применения. – М.: Издательство иностранной литературы, 1962.

16. Иосида К. Функциональный анализ. Пер. с англ. – М.: Мир, 1967.

17. Крупичка С. Физика ферритов и родственных им магнитных окислов. – М., 1976. – Т. 1. – С. 103–104, 132–136.

18. 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.

19. 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.

20. 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.

21. 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.e16601