CC BY
0я А 22-24 октябРя 2024 г-
Исследование и характеризация структуры нанопроволок ЕеСоСи
Улыбышев Д.А.1, Хайретдинова Д.Р.1,2, Долуденко И.М.2, Волчков И.С.2
1- Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва 2-Инстиут кристаллографии им. А.В. Шубникова, Курчатовский комплекс кристаллографии и фотоники НИЦ «Курчатовский институт», Москва
Е-таП: m2103169@edu.misis.ru
Б01: 10.24412/с1-35673-2024-1-139-141
Магнитные нанопроволоки (НП) представляют большой интерес для исследований из-за своих уникальных свойств, обусловленных их размером, а также широкой областью применения. Матричный синтез считается наиболее эффективным способом получения массивов нанопроволок. Данный метод позволяет контролировать размер и форму НП, а также регулировать их магнитные свойства путем изменения состава сплава и условий осаждения.
В работе исследовалась зависимость состава трехкомпонентных НП БеСоСи от условий осаждения и состава электролита. НП получались методом матричного синтеза в поры полимерной трековой мембраны с диаметром пор 100 нм и 30 нм. Процентное содержание ионов Бе, Со и Си в первом электролите составляло 71,5 %, 27,5 % и 1 %, а во втором — 65,5 %, 33,6 % и 0,9 % соответственно.
Осаждение НП проводилось в диапазоне напряжений от 0,9 В до 2,0 В. Время окончания осаждения определялось суммарным протекшим зарядом, который для всех экспериментов был равен 2,5 Кл. Исследование образцов проводилось методом энергодисперсионной спектроскопии (ЭДС) и рентгенофазового анализа (РФА).
Результаты ЭДС показали (рис. 1, 2), что для обоих составов электролита содержание элементов в НП имеет нелинейную зависимость. При малых напряжениях осаждения происходит преимущественное осаждение Си, что обусловливается наибольшим электродным потенциалом меди. Существует критическое напряжение осаждения равное 1,1 В, при котором для всех составов
Я ▲ ¡ЗЕйЕ^Е* НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ АКТИВНЫЕ СРЕДЫ И НАНОСТРУКТУРЫ
наблюдается увеличение содержания магнитных металлов в составах НП. При этом, стоит отметить, что для НП с диаметром 30 нм выход на плато более резкий и дальнейшее изменение концентрации компонентов в НП незначительное. Помимо этого, наблюдается эффект аномального соосаждения железа, проявляющегося в увеличении содержания Бе в НП относительно концентрации Бе2+ в электролите.
1-,
Рис. 1. Первый состав электролита для диаметра пор с размером 30 и 100 нм соответственно.
Рис. 2. Второй состав электролита для диаметра пор с размером 30 и 100 нм соответственно.
Результаты РФА показали, что БеСоСи НП имеют достаточно сложный фазовый состав. На рентгеновских спектрах (рис. 3) присутствует пик, соответствующей пику БеСо, однако этот пик смещается в зависимости от содержания Си в составе НП. Можно предположить образование фаз БеСи и СоСи, однако фаза БеСи является метастабильной и для её выявления требуется произвести дополнительные эксперименты. Также на спектрах присутствует пик
ШКОЛА-ИОНОСРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЁНЫХ
22-24 октября 2024 г.
Л§, и для более подробного анализа требуется произвести РФА исследования для образцов без подложки.
Рис. 3. Пример дифрактограммы БеСоСи
В результате исследования показано, что НП из тройной системы БеСоСи имеют сильную концентрационную зависимость от напряжения осаждения и геометрии матриц. Кроме этого, кристаллическая структура образцов представляет отдельный интерес для изучения ввиду неочевидных особенностей формирования фаз в ходе электрохимического осаждения. Совокупность этих двух факторов может сильно влиять на физические свойства таких НП, в том числе магнитные и электрические.
Авторы выражают благодарность научному руководителю, д.ф.-м.н. Паниной Л.В. и к.ф.-м.н. Загорскому Д.Л. за постановку научной задачи, помощь в измерениях и обсуждение результатов. Работа выполнена в рамках государственного задания НИЦ «Курчатовский институт», обработка данных ЭДС проведена на базе НИТУ МИСиС.
