Structure and magnetic properties of Gd2O3 nanoparticles obtained by the spark discharge method

A. V. Svalov; Свалов А. В.; I. V, Beketov; Бекетов И. В.; A. D. Maksimov; Максимов А. Д.; A. I. Medvedev; Медведев А. И.; D. S. Neznakhin; Незнахин Д. С.; A. V. Arkhipov; Архипов А. В.; G. V. Kurlyandskaya; Курляндская Г. В.

doi:10.31857/S0015323023600776

Структура и магнитные свойства наночастиц Gd₂O₃, полученных методом искрового разряда

Авторы: Свалов А.В.¹, Бекетов И.В.¹^,2, Максимов А.Д.², Медведев А.И.², Незнахин Д.С.¹, Архипов А.В.¹, Курляндская Г.В.¹
Учреждения:
1. Уральский федеральный университет
2. Институт электрофизики УрО РАН
Выпуск: Том 124, № 9 (2023)
Страницы: 806-810
Раздел: ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА
URL: https://innoscience.ru/0015-3230/article/view/662964
DOI: https://doi.org/10.31857/S0015323023600776
EDN: https://elibrary.ru/DOKSQF
ID: 662964

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Электрофизическим методом искрового разряда получены наночастицы оксида гадолиния. Особенности их структуры, магнитные и магнитокалорические свойства сравнительно проанализированы. По данным рентгенофазового анализа синтезированные наночастицы Gd₂O₃ содержат две кристаллографические фазы: кубическую и моноклинную. Изменение магнитной части энтропии ΔS_M было определено по данным измерений магнитных изотерм на основе соотношения Максвелла. Максимальная величина ΔS_M для амплитуды изменения магнитного поля 2 Tл составила примерно 17 Дж/(кг К) и наблюдалась при температуре 2.5 K.

Ключевые слова

оксид гадолиния, искровой разряд, фазовый состав, кривые намагничивания, магнитокалорический эффект, криогенные температуры

Список литературы

Пустоваров В.А., Трофимова Е.С., Кузнецова Ю.А., Зацепин А.Ф. Антистоксова люминесценция нанокристаллов Gd2O3, легированных ионами Er3+ и Yb3+ // Письма в ЖТФ. 2018. Т. 44. Вып. 14. С. 42–49.
Fang J., Chandrasekharan P., Liu X.-L., Yang Y., Lv Y.-B., Yang C.-T., Ding J. Manipulating the surface coating of ultra-small Gd2O3 nanoparticles for improved T1-weighted MR imaging // Biomaterials. 2014. V. 35. P. 1636–1642.
Paul R., Paramanik T., Das K., Sen P., Satpati B., Das I. Magnetocaloric effect at cryogenic temperature in gadolinium oxide nanotubes // J. Magn. Magn. Mater. 2016. V. 417. P. 182–188.
Zeleňáková A., Hrubovčák P., Kapusta O., Zeleňák V., Franco V. Large magnetocaloric effect in fine Gd2O3 nanoparticles embedded in porous silica matrix // Appl. Phys. Lett. 2016. V. 109. P. 122412-5.
Zeleňáková A., Hrubovčák P., Berkutova A., Šofranko O., Kučerka N., Ivankov O., Kuklin A., Girman V., Zeleňák V. Gadolinium-oxide nanoparticles for cryogenic magnetocaloric applications // Sci. Rep. 2022. V. 12. P. 2282-11.
Yang Z.W., Qin S., Zhang J., Lu D., Zhao H., Kang C., Cui H., Long Y., Zeng Y.-J. Gadolinium oxyorthogermanate Gd2GeO5: An efficient solid refrigerant material for magnetic cryocoolers // Mater. Today Phys. 2022. V. 27. P. 100810-7.
Taskaev S., Khovaylo V., Karpenkov D., Radulov I., Ulyanov M., Bataev D., Dyakonov A., Gunderov D., Skokov K., Gutfleisch O. Plastically deformed Gd-X (X = Y, In, Zr, Ga, B) solid solutions for magnetocaloric regenerator of parallel plate geometry // J. Alloys Compd. 2018. V. 754. P. 207–214.
Соколовский В.В., Мирошкина О.Н., Бучельников В.Д., Марченков В.В. Магнитокалорический эффект в металлах и сплавах // ФММ. 2022. Т. 123. № 4. С. 339–343.
Doblas D., Moreno-Ramírez L.M., Franco V., Conde A., Svalov A.V., Kurlyandskaya G.V. Nanostructuring as a procedure to control the field dependence of the magnetocaloric effect // Mater. Des. 2017. V. 114. P. 214–219.
Franco V., Conde A. Magnetic refrigerants with continuous phase transitions: Amorphous and nanostructured materials // Scr. Mater. 2012. V. 67. P. 594–599.
Li L., Yan M. Recent progresses in exploring the rare earth based intermetallic compounds for cryogenic magnetic refrigeration // J. Alloys Compd. 2020. V. 823. P. 153810–15.
Hazarika S., Morozkin A.V., Gururaj K., Nama R., Pradeep K.G., Nirmala R. Magnetic and magnetocaloric properties of rare-earth substituted Gd2O3 nanorods // AIP Advances. 2022. V. 12. P. 035208-6.
Pfeiffer T.V., Feng J., Schmidt-Ott A. New developments in spark production of nanoparticles // Adv. Powder Technol. 2014. V. 25. P. 56–70.
Kurlyandskaya G.V., Portnov D.S., Beketov I.V., Larrañaga A., Safronov A.P., Orue I., Medvedev A.I., Chlenova A.A., Sanchez-Ilarduya M.B., Martinez-Amesti A., Svalov A.V. Nanostructured materials for magnetic biosensing // Biochim. Biophys. Acta. 2017. V. 1861. P. 1494–1506.
Beketov I.V., Safronov A.P., Medvedev A.I., Alonso J., Kurlyandskaya G.V., Bhagat S.M. Iron oxide nanoparticles fabricated by electric explosion of wire: focus on magnetic nanofluids // AIP Advances. 2012. V. 2. P. 022154-24.
Hazarika S., Suchismita Behera P., Mohanta D., Nirmala R. Magnetocaloric effect of Gd2O3 nanorods with 5% Eu-substitution // Appl. Surf. Sci. 2019. V. 491. P. 779–783.
Babić-Stojić B., Jokanović V., Milivojević D., Požek M., Jagličić Z., Makovec D., Arsikin K., Paunović V. Gd2O3 nanoparticles stabilized by hydrothermally modified dextrose for positive contrast magnetic resonance imaging // J. Magn. Magn. Mater. 2016. V. 403. P. 118–126.
Miller A.E., Jelinek F.J., Gschneidner K.A., Gerstein B.C. Low-temperature magnetic behavior of several oxides of gadolinium // J. Chem. Phys. 1971. V. 55. P. 2647–2648.
Svalov A.V., Vas’kovskiy V.O., Kurlyandskaya G.V. Influence of the size and structural factors on the magnetism of multilayer films based on 3d and 4f metals // Phys. Met. Metallogr. 2017. V. 118. P. 1263–1299.
Trepka K., Tao Y. Magnetic characterization of rare-earth oxide nanoparticles // Appl. Phys. Lett. 2020. V. 117. P. 122410-5.
Jia J.-H., Ke Y.-J., Zhang X.-X., Wang J.-F., Su L., Wu Y.-D., Xia Z.-C. Giant magnetocaloric effect in the antiferromagnet GdScO3 single crystal // J. Alloys Compd. 2019. V. 803. P. 992–997.
Taskaev S., Skokov K., Karpenkov D., Khovaylo V., Ulyanov M., Bataev D., Dyakonov A., Fazlitdinova A., Gutfleisch O. The effect of plastic deformation on magnetic and magnetocaloric properties of Gd-B alloys // J. Magn. Magn. Matter. 2017. V. 442. P. 360–363.
Каманцев А.П., Коледов В.В., Шавров В.Г., Бутвина Л.Н., Головчан А.В., Вальков В.И., Тодрис Б.М., Таскаев С.В. Магнитокалорический эффект и намагниченность гадолиния в квазистационарных и импульсных магнитных полях до 40 кЭ // ФММ. 2022. Т. 123. № 4. С. 448–452.