Anomalous magnetism of the nanocrystalline oxide TiO2 surface


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

The magnetic properties of an oxygen-deficient nanocrystalline undoped titanium dioxide synthesized by the gas-phase, electric-explosion, and chemical method have been studied. The defect state was controlled using reduction treatments in vacuum or in a hydrogen atmosphere. It is shown that the defect state of the surface of nanocrystalline oxides (for example, the existence of vacancies in the anion sublattice and other defects) has a dominant influence on the formation of the magnetic properties of the samples under study. The main contributions to the magnetism of TiO2 nanoparticles after the reduction treatments are the paramagnetic contribution of the matrix, the paramagnetic Curie–Weiss contribution, and the contribution of the spontaneous magnetic moment provided by the existence of regions with different spin ordering. A heterogeneous magnetic state is found to exist in the TiO2 nanopowders; for example, at low temperatures, shifted hysteresis loops are observed as a result of a possible set of magnetic states with different spin orders. It is shown that a soft compaction or grinding of nanopowders in an agate mortar lead to substantial increase in the magnetization, sometimes, by a factor of more than two, regardless of the nanopowder synthesis method and the initial phase state of TiO2 (anatase or rutile structures). This experimental fact proves the key role of the surface defects and the magnetic moment carriers with different spin configurations localized mainly on the nanoparticle surface. The compaction changes the magnetization only in the case when the initial magnetic state has a nonlinear “quasi-superparamagnetic” character of the magnetization curve. As a result of predominant exchange interaction between the nanoparticles with a frustrated character of spin ordering on the nanoparticles surface, the ferromagnetic contribution increases as nanoparticles contact.

Об авторах

A. Ermakov

Institute of Metal Physics, Ural Branch

Автор, ответственный за переписку.
Email: yermakov@imp.uran.ru
Россия, ul. S. Kovalevskoi 18, Yekaterinburg, 620990

M. Uimin

Institute of Metal Physics, Ural Branch

Email: yermakov@imp.uran.ru
Россия, ul. S. Kovalevskoi 18, Yekaterinburg, 620990

A. Korolev

Institute of Metal Physics, Ural Branch

Email: yermakov@imp.uran.ru
Россия, ul. S. Kovalevskoi 18, Yekaterinburg, 620990

A. Volegov

Institute of Metal Physics, Ural Branch

Email: yermakov@imp.uran.ru
Россия, ul. S. Kovalevskoi 18, Yekaterinburg, 620990

I. Byzov

Institute of Metal Physics, Ural Branch

Email: yermakov@imp.uran.ru
Россия, ul. S. Kovalevskoi 18, Yekaterinburg, 620990

N. Shchegoleva

Institute of Metal Physics, Ural Branch

Email: yermakov@imp.uran.ru
Россия, ul. S. Kovalevskoi 18, Yekaterinburg, 620990

A. Minin

Institute of Metal Physics, Ural Branch

Email: yermakov@imp.uran.ru
Россия, ul. S. Kovalevskoi 18, Yekaterinburg, 620990

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Ltd., 2017

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».