Структура и свойства наночастиц Co$_x$Mn$_{1-x}$Fe$_2$O$_4$ в зависимости от количества ионов Co (0 $\le x\le$ 1.0)

Изучены свойства магнитных наночастиц (МНЧ) ферритов-шпинелей Co$_x$Mn$_{1-x}$Fe$_2$O$_4$ (при $x$ = 0.0, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.8, 1.0), синтезированых методом химического соосаждения. Исследования синтезированных МНЧ Co$_x$Mn$_{1-x}$Fe$_2$O$_4$ проведены с использованием рентгеновской дифракции (РД), комбинационного рассеяния света и мёссбауэровская спектроскопия. Результаты РД, рамановских и мёссбауэровских исследований указывают, что полученные МНЧ Co$_x$Mn$_{1-x}$Fe$_2$O$_4$ являются однофазным. Из РД измерений установлено, что средние размеры кристаллитов Co$_x$Mn$_{1-x}$Fe$_2$O$_4$ составляют 34.86 nm для MnFe$_2$O$_4$ ($x$ = 0) и при повышении концентрации Co уменьшаются до 14.99 nm для CoFe$_2$O$_4$ ($x$ = 1.0). Анализ мессбауровских спектров показал, что средние размеры кристаллитов меняются от 25 nm для MnFe$_2$O$_4$ ($x$ = 0) до 12 nm для CoFe$_2$O$_4$ ($x$ = 1.0). На спектрах комбинационного рассеяния МНЧ Co$_x$Mn$_{1-x}$Fe$_2$O$_4$, в области $\sim$ 620 cm$^{-1}$ наблюдается расщепление линии A1g, это означает, что исследуемые МНЧ обладают структурой обратной шпинели. Соотношение интенсивностей пиков A1g (1) и A1g (2) указывает на значительное перераспределение катионов Co$^{2+}$ и Fe$^{3+}$ между тетра- и октаэдрическими позициями в МНЧ феррита Co$_x$Mn$_{1-x}$Fe$_2$O$_4$, что подтверждается мессбауэровскими данными. Данные мёссбауровсой спектроскопии указывают, что синтезированные МНЧ Co$_x$Mn$_{1-x}$Fe$_2$O$_4$ состоят из крупных частиц, обладающих магнитным упорядочением, и мелких частиц находящихся в парамагнитной фазе. С повышением концентрации ионов Mn доля мелких частиц возрастает, что приводит к понижению температуры магнитного блокироввания. Намагниченность насыщения МНЧ при $x$ = 0.2 (Co$_{0.2}$Mn$_{0.8}$Fe$_2$O$_4$) составляет 57.41 emu/g и этот образец, как было установлено в [V. Narayanaswamy, I.A. Al-Omari, A.S. Kamzin, B. Issa, H.O. Tekin, H. Khourshid, H. Kumar, A. Mallya, S. Sambasivam, I.M. Obaidat. Nanomaterials $\mathbf{11}$, 1231 (2021)] имеет наибольшее значение удельной скорости поглощения. Как показали мессбауэровские исследования, это связано с тем, что эти частицы находятся в суперпарамагнитном состоянии и температура магнитной блокировки этих МНЧ находится в области $\sim$ 315 K, наиболее приемлемой для лечения злокачественных опухолей методом магнитной гипертермии. Таким образом, синтезированные МНЧ Co$_x$Mn$_{1-x}$Fe$_2$O$_4$ являются перспективными для биомедицинских применений.