Наноматериалдардың магниттік сипаттамалары

Магниттік қасиеттері бойынша барлық қосылыстар диамагнетиктер (мыс, күміс, алтын), парамагнетиктер (палладий, титан, цирконий), ферромагнетиктер (темір, никель, кобальт), антиферромагнетиктер (хром, мыс оксиді, никель оксиді) және ферримагнетиктер ( ) болып жіктелетіні белгілі. Бұл қосылыстардың сыртқы магнит өрісімен әрекеттесуі электрлік және механикалық әдістермен салыстырғанда сегнеэлектриктер ( ) мен сегнепластиктердің (мысалы, ) әрекеттесуіне өте ұқсас болып келеді. Гизтерезисті құбылыстар мен мартенсивті ауысулар тән кристалды материалдарға ферроиктер деген ат берілген. Олар құрамында домендер - магниттілік (немесе диэлектрикалық өткізу қабілеті мен серпімділік) шамасы максималды мәндері тән аумақтар болуымен ерекшеленеді. Ірі кристалдардағы доменді құрылымның сыртқы өріс әсерінен қайта құрастырылуы өрістің өзгерісіне материал гистерезисінің қалануымен сипатталады.

Ферромагнетиктердің көпдоменді кұрылымнан монодоменді құрылымға ауысуы шамамен бөлшектер өлшемдері 30 нм (Fe бөлшектері 23 нм, балқымасы 28 нм, ине тәрізді 40 нм) болғанда жүретіні анықталған.

Ферро-,ферри-және антиферромагниттік қасиеттер нанобөлшектерде супермагнетизмнің жылулық флуктуация энергиясы бөлшектің магниттік моментінің бұрылу энергиясына шамалас болғанда ғана көрінеді. Бұл кезде жылулық энергиясы магниттік реттілікті бұзады да, бөлшектердің магниттік моменттерінің қасиеттері парамагнитті газ атомдары немесе молекулалар қасиеттеріне ұксас болады. Супермагнетизм темір бөлшектерінде олардың өлшемдері шамамен 7 нм, ал өлшемдері 30-40 нм болғанда байқалады (5.3-кесте).

Кіші өлшемді жүйелердің магниттік қасиеттері көп уақыттан бері қолданылады. Соның өзінде консолидирленген наноматериалдардағы көптеген іргелі мәселелер толык зерттелмеген. Мысалы, диа- және парамагнетиктердің кристалл өлшемдеріне байланысты магнитті қабылдаудың өзгеру тәуелділігі әлі де түсіндірілмеген. Cu және Pd үлгілерінде кристалл өлшемдеріне байланысты магнитті кабылдаудың артатыны анықталған. Бұл вакансиялық комплекстердің артық концентрациясымен және темір қоспаларының магнитті косынды болуы әсерімен түсіндіріледі. Сонымен бірге, оқшауланған палладий нанобөлшектерінің 10-300К температура аралығында магнитті қабылдау қабілетіңің төмендейтіні анықталған.