Studiet av komplexa oxider av järn för att skapa nya funktionella material är ett av de mest intensivt utvecklande undersökningsfälten för SUSU-forskare. De fysikaliska egenskaperna hos komplexa järnoxidsystem kan varieras genom att ändra den kemiska sammansättningen. Detta gör det möjligt att spåra de fundamentala effekter som uppstår när joner byts ut. I en ny studie, forskare valde att undersöka spinellstrukturerade ferriter, ändra deras magnetiska egenskaper genom modifiering av deras kemiska sammansättning genom att ersätta järnjoner. Resultaten av deras forskning publicerades i Nanomaterial .

Forskarna, en internationell grupp med forskare från SUSU och deras kollegor från Vitryssland, Saudiarabien och Indien undersökte ferriter i Co-Ni-systemet med dubbel substitution av järnjoner med thulium- och terbiumjoner. Kemisterna var intresserade av de magnetiska egenskaperna hos de undersökta föreningarna som visar sig i ferriter under övergången till nanoskalan.

Under studien, forskarna fastställde särdragen hos fördelningen av substituerade joner i strukturen hos ferritspinell. Studiens relevans berodde på korrelationen mellan fördelningen av substituentjonerna i ferritspinellen och dess inverkan på de magnetiska egenskaperna under förhållanden med dubbel substitution av järnjoner med Tm- och Tb-joner jämförbara i radie.

"Proven syntetiserades via sol-gel-metoden, vilket möjliggör skapandet av komplexa oxider i nanoskala. Dock, ultraljudshjälp användes under syntesen, vilket gjorde det möjligt för oss att uppnå en mer homogen fördelning av substituerande joner och minska den genomsnittliga storleken på kristalliterna, " sa SUSU-kemist Dr. Denis Vinnik.

Syntesen utfördes av forskare från Saudiarabien. Studien av mikrostrukturella parametrar och magnetiska egenskaper hos ferritspineller i nanostorlek utfördes vid SUSU Nanotechnology Research and Education Centre. Som ett resultat, specialister identifierade en intressant egenskap hos oxiderna som studeras:Med ökningen av graden av substitution av järnjoner med joner med stora radier, enhetscellsparametern minskade, även om teoretiskt, den borde ha ökat.

"Vi föreslog att denna anomali kunde vara resultatet av effekten av ytkompression av nanokristalliter. Alltså, minskningen i kristallitstorleken till följd av substitution med Tm- och Tb-joner ledde till en ökning av ytskiktsfraktionen. Detta, som vi vet, kan leda till effekten av ytkompression i nanoskala kristalliter, och som en konsekvens, deformationen av enhetscellen, sa Aleksey Trukhanov, seniorforskare vid SUSU Nanotechnology Research and Education Centre.

Tills vidare, studierna är teoretiska, men de kan användas som en grund för att slutföra ytterligare studier om syntetisering av föreningar av komplexa järnoxider och korrigering av deras egenskaper. Forskarnas planer inkluderar att studera de funktionella egenskaperna hos ferritspineller för att absorbera elektromagnetisk strålning.

Forskarna noterade att de kemiska föreningarna kan användas i elektronik för att skapa sensorer såväl som i biomedicin för riktad leverans av läkemedel eller kontrastvisualisering.