Магнитные наночастицы Zn$_x$Fe$_{3-x}$O$_4$ (0 $\le x\le$ 1.0), функционализированные полиакриловой кислотой (Zn$_x$Fe$_{3-x}$O$_4$@ПАК)

Представлены исследования свойств магнитных наночастиц Zn$_x$Fe$_{3-x}$O$_4$ ($x$ = 0, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0), синтезированных модифицированным гидротермальным методом в сравнении со свойствами этих же наночастиц, стабилизированных полиакриловой кислотой Zn$_x$Fe$_{3-x}$O$_4$@ПАК. Структура, размер, морфология и магнитные свойства образцов изучены методами рентгеновской дифракции (РД), инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR), сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), системой измерений физических свойств (PPMS) и мессбауэровской спектроскопии. Установлено, что синтезированные наночастицы являются однофазными, без дополнительных примесей, обладают узким распределением по размерам и находятся в суперпарамагнитной фазе. Из РД измерений установлено, что при повышении содержания Zn от $x$ = 0 до 1.0 размеры наночастиц меняются в диапазоне от 20 до 17 nm. Анализ данных мессбауэровской спектроскопии показал, что при допировании ионами Zn от $x$ = 0 до 1.0 размеры наночастиц меняются от 15 до 5 nm. Результаты мессбауэровских исследований показали, что как частицы Zn$_x$Fe$_{3-x}$O$_4$, так и Zn$_x$Fe$_{3-x}$O$_4$@ПАК обладают структурой типа ядро/оболочка, в которой ядро магнитоупорядочено, тогда как оболочка не имеют магнитного упорядочения. Мессбауэровские исследования показали, что покрытие частиц полиакриловой кислотой приводит к изоляции частиц друг от друга, что уменьшает или устраняет сверхтонкие взаимодействия между частицами. При этом толщина парамагнитного поверхностного слоя уменьшается, и за счет этого увеличивается диаметр магнитоупорядоченного ядра частицы.