Ferromagnetic resonance and antiresonance in a composite material with cobalt nanoparticles

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The frequency and field dependences of the wave transmission and reflection coefficients of a composite material with cobalt nanoparticles in an opal matrix were measured at frequencies of 26–38 GHz. The phenomena of ferromagnetic resonance and antiresonance have been experimentally studied. The theoretical calculation of the dependences of the transmission and reflection coefficients on the magnetic field is performed. The specificity of antiresonance in a composite material has been revealed. The importance of taking into account the interference of waves in the nanocomposite is indicated. The field dependence of the depth of penetration of microwaves into the composite is calculated. Formulas for calculating the antiresonance field in a composite material are obtained.

作者简介

O. Nemytova

Miheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: rin@imp.uran.ru
Ekaterinburg, 620108 Russia

D. Perov

Miheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: rin@imp.uran.ru
Ekaterinburg, 620108 Russia

E. Kuznetsov

Miheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: rin@imp.uran.ru
Ekaterinburg, 620108 Russia

A. Rinkevich

Miheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: rin@imp.uran.ru
Ekaterinburg, 620108 Russia

参考

  1. Ramprasad R., Zurcher P., Petras M., Miller M., Renaud P. Magnetic properties of metallic ferromagnetic nanoparticle composites // J. Appl. Phys. 2004. V. 96. P. 519–529.
  2. Розанов К.Н., Петров Д.А., Елсуков Е.П., Протасов А.В., Юровских А.С., Язовских К.А., Ломаева С.Ф. Влияние нанокристаллического состояния и электросопротивления порошков Fe и Fe75Si25, полученных методом высокоэнергетического размола, на частотные зависимости СВЧ материальных параметров // ФММ. 2016. Т. 117. № 6. С. 562–570.
  3. Gargama H., Thakur A.K., Chaturvedi S.K. Polyvinylidene fluoride/nanocrystalline iron composite materials for EMI shielding and absorption applications // J. Alloys Compd. 2016. V. 654. P. 209–215.
  4. Starostenko S.N., Rozanov K.N., Shiryaev A.O., Garanov V.A., Lagarkov A.N. Permeability of nickel determined from microwave constitutive parameters of composites filled with nickel powders // IEEE Trans. Magn. 2018. V. 54. No. 11. P. 2801005.
  5. Luis F., Petroff F., Torres J.M., García L.M., Bartolomé J., Carrey J., Vaurès A. Magnetic relaxation of interacting Co clusters: Crossover from two- to three-dimensional lattices // Phys. Rev. Lett. 2002. V. 88. No. 21. P. 217205.
  6. Zhang Y., Piao M., Zhang H., Zhang F., Chu J., Wang X., Shi H., Li C. Synthesis of mesoporous hexagonal cobalt nanosheets with low permittivity for enhancing microwave absorption performances // J. Magn. Magn. Mater. 2019. V. 486. P. 165272.
  7. Feng Y., Qiu T. Enhancement of electromagnetic and microwave absorbing properties of gas atomized Fe-50 wt % Ni alloy by shape modification // J. Magn. Magn. Mater. 2012. V. 324. P. 2528–2533.
  8. Yao Y., Zhang C., Fan Y., Zhan J. Preparation and microwave absorbing property of porous FeNi powders // Adv. Powder Technol. 2016. V. 27. No. 5. P. 2285–2290.
  9. Rinkevich A.B., Perov D.V., Ryabkov Yu.I. Transmission, reflection and dissipation of microwaves in magnetic composites with nanocrystalline Finemet-type flakes // Materials. 2021. V. 14. P. 3499.
  10. Lagarkov A.N., Rozanov K.N. High-frequency behavior of magnetic composites // J. Magn. Magn. Mater. 2009. V. 321. P. 2082–2092.
  11. Sareni B., Krähenbühl L., Beroual A., Brosseau C. Complex effective permittivity of a lossy composite material // J. Appl. Phys. 1996. V. 80. P. 4560–4565.
  12. Mattei J.-L., Le Floc'h M. A numerical approach of the inner demagnetizing effects in soft magnetic composites // J. Magn. Magn. Mater. 2000. V. 215–216. P. 589–591.
  13. Chevalier A., Mattei J.-L., Le Floc'h M. Ferromagnetic resonance of isotropic heterogeneous magnetic materials: theory and experiments // J. Magn. Magn. Mater. 2000. V. 215–216. P. 66–68.
  14. Skomski R., Hadjipanayis G.C., Sellmyer D.J. Effective demagnetizing factors of complicated particle mixtures // IEEE Trans. Magn. 2007. V. 43. No. 6. P. 2956–2958.
  15. Beleggia M., De Graef M., Millev Y.T. The equivalent ellipsoid of a magnetized body // J. Phys. D: Appl. Phys. 2006. V. 39. P. 891–899.
  16. Shiryaev A.O., Rozanov K.N., Starostenko S.N., Bobrovskii S.Y., Osipov A.V., Petrov D.A. The bias effect on the frequency dispersion of microwave permeability of composites filled with metal films or flakes // J. Magn. Magn. Mater. 2019. V. 470. P. 139–142.
  17. Shiryaev A.O., Rozanov K.N., Vyzulin S.A., Kevraletin A.L., Syr’ev N.E., Vyzulin E.S., Lahderanta E., Maklakov S.A., Granovsky A.B. Magnetic resonances and microwave permeability in thin Fe films on flexible polymer substrates // J. Magn. Magn. Mater. 2018. V. 461. P. 76–81.
  18. Neo C.P., Yang Y., Ding J. Calculation of complex permeability of magnetic composite materials using ferromagnetic resonance model // J. Appl. Phys. 2010. V. 107. P. 083906.
  19. Shiryaev A., Rozanov K., Naboko A., Artemova A., Maklakov S., Bobrovskii S., Petrov D. Splitting of the magnetic loss peak of composites under external magnetic field // Physics. 2021. V. 3. No. 3. P. 678–688.
  20. Zhao H., Zhu Z., Xiong C., Xu X., Lin Q. The effect of transverse magnetic field treatment on wave-absorbing properties of FeNi alloy powders // J. Magn. Magn. Mater. 2017. V. 422. P. 402–406.
  21. Inoue M. Magnetophotonic crystals // Proc. MRS, Symposium J. “Magneto-Optical Materials for Photonics and Recording”. Boston. 2004. V. 853. J. 1.1.
  22. Butera A. Ferromagnetic resonance in arrays of highly anisotropic nanoparticles // Eur. Phys. J. B. 2006. V. 52. P. 297–303.
  23. Дровосеков А.Б., Крейнес Н.М., Ковалев О.А., Ситников А.В., Николаев С.Н., Рыльков В.В. Магнитный резонанс в металл-диэлектрических наногранулярных композитах с парамагнитными ионами в изолирующей матрице // ЖЭТФ. 2022. Т. 161. № 6. С. 853–865.
  24. Гуревич А.Г., Мелков Г.А. Магнитные колебания и волны. М.: Наука, 1994. 464 с.
  25. Каганов М.И. Селективная прозрачность ферромагнитных пленок // ФММ. 1959. Т. 7. № 2. С. 288–289.
  26. Гейнрих Б., Мещеряков В.Ф. Прохождение электромагнитной волны через ферромагнитный металл в области антирезонанса // Письма в ЖЭТФ. 1969. Т. 9. № 11. С. 618–622.
  27. Rudd J.M., Cochran J.F., Urquhart K.B., Myrtle K., Heinrich B. Ferromagnetic antiresonance transmission through pure Fe at 73GHz // J. Appl. Phys. 1988. V. 63. No. 8. P. 3811–3813.
  28. Tyagi S.D., Lofland S.E., Dominguez M., Bhagat S.M., Kwon C., Robson M.C., Ramesh R., Venkatesan T. Low-field microwave magnetoabsorption in manganites // Appl. Phys. Lett. 1996. V. 68. No. 20. P. 2893–2895.
  29. Fernández-García L., Suárez M., Menéndez J.L., Pecharromán C., Torrecillas R., Peretyagin P.Y., Petzelt J., Savinov M., Frait Z. Antiresonance in (Ni,Zn) ferrite-carbon nanofibres nanocomposites // Mater. Res. Express. 2015. V. 2. No. 5. P. 055003.
  30. Ustinov V.V., Rinkevich A.B., Perov D.V., Samoilovich M.I., Klescheva S.M. Anomalous magnetic antiresonance and resonance in ferrite nanoparticles embedded in opal matrix // J. Magn. Magn. Mater. 2012. V. 324. P. 78–82.
  31. Устинов В.В., Ринкевич А.Б., Перов Д.В., Бурханов А.М., Самойлович М.И., Клещева С.М., Кузнецов Е.А. Гигантский антирезонанс в отражении электромагнитных волн от 3D-структуры с наночастицами ферритов-шпинелей // ЖТФ. 2013. Т. 83. № 4. С. 104–112.
  32. Nemytova O.V., Rinkevich A.B., Perov D.V. Resonance variations of microwave reflection coefficient in nanocomposite sample with cobalt and palladium particles // J. Magn. Magn. Mater. 2021. V. 537. P. 168197.
  33. Ринкевич А.Б., Рябков Ю.И., Перов Д.В., Пахомов Я.А., Кузнецов Е.А. Прохождение микроволн через композитный материал с частицами из сплава Fe–Si–Nb–Cu–B // ФММ. 2021. Т. 122. № 4. С. 377–383.
  34. Perov D.V., Kuznetsov E.A., Rinkevich A.B., Nemytova O.V., Uimin M.A., Konev A.S. Electromagnetic waves attenuation in composite with Fe nanoparticles // J. Magn. Magn. Mater. 2023. V. 588. P. 171459.
  35. Perov D.V., Rinkevich A.B., Kuznetsov E.A., Nemytova O.V. Microwave field heterogeneity inside metamaterials with magnetic particles // Photonics Nanostructures: Fundam. Appl. 2018. V. 32. P. 62–67.
  36. Rinkevich A.B., Burkhanov A.M., Samoilovich M.I., Belyanin A.F., Kleshcheva S.M., Kuznetsov E.A. Three-dimensional nanocomposite metal dielectric materials on the basis of opal matrices // Russ. J. Gen. Chem. 2013. V. 83. P. 2148–2158.
  37. Pimenov A., Loidl A., Przyslupski P., Dabrowski B. Negative refraction in ferromagnet-superconductor superlattices // Phys. Rev. Lett. 2005. V. 95. No. 24. P. 247009.
  38. Ринкевич А.Б., Королев А.В., Самойлович М.И., Перов Д.В., Немытова О.В. Магнитные свойства и фазовый состав метаматериалов на основе опаловой матрицы с частицами 3d-переходных металлов // ФММ. 2018. Т. 119. № 2. С. 117–130.
  39. Kostylev M. Waveguide-based ferromagnetic resonance measurements of metallic ferromagnetic films in transmission and reflection // J. Appl. Phys. 2013. V. 113. 053908.
  40. Wang L., Zhou R., Xin H. Microwave (8–50 GHz) characterization of multiwalled carbon nanotube papers using rectangular waveguides // IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 2008. V. 56. No. 2. P. 499–506.
  41. Perov D.V., Rinkevich A.B. Ferromagnetic resonance and antiresonance in composite medium with flakes of Finemet-like alloy // Nanomaterials. 2021. V. 11. P. 1748.
  42. Ávila-Crisóstomo C.E., Pal U., Pérez-Rodríguez F., Shelyapina M.G., Shmyreva A.A. Local-field effect on the hybrid ferromagnetic-diamagnetic response of opals with Ni nanoparticles // J. Magn. Magn. Mater. 2020. V. 514. P. 167102.
  43. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. Т. 1. М.: Высшая школа, 1970. 440 с.
  44. Chen L.F., Ong C.K., Neo C.P., Vardan V.V., Vardan V.K. Microwave electronics: Measurements and material characterization. Chichester: John Wiley & Sons Ltd., 2004. 537 p.
  45. Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. М.: Изд-во АН СССР, 1957. 504 с.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».