Size and surface effects in the magnetic order of CoFe2O4 nanoparticles

In this work, we have focused on the size dependence of the magnetic properties and the surface effects of CoFe2O4 nanoparticles synthesized by high-temperature chemical method with diameter d~2, 4.5, and 7 nm, with narrow size distribution. transmission electron microscopy (TEM) images and X-ray diffraction (XRD) profiles indicates that samples with 7 and 4.5 nm present a high crystallinity while the 2 nm sample has a poor one. We have investigated by magnetization measurements and in-field Mössbauer spectroscopy the influence of the surface in the internal magnetic order of the particles. Particles with d=7 nm have almost single domain behavior and the monodomain occupies approximately the whole particle. In the sample with d=4.5 nm the surface anisotropy is large enough to alter the ferrimagnetic order in the particle shell. Then, a surface/volume ratio of ~60% is the crossover between a single domain nanoparticle and a frustrated order in a magnetic core-shell structure, due to the competition between surface anisotropy and exchange interaction+crystalline anisotropy in cobalt ferrite. In the d=2 nm sample the poor crystallinity and the large surface/volume ratio avoid the ferrimagnetic order in the particle down to T=5 K.Fil: Pianciola, Betiana Noelia. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Lima, Enio Junior. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Troiani, Horacio Esteban. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Nagamine, Luiz C.C.M.. Universidade de Sao Paulo; BrasilFil: Cohen, R.. Universidade de Sao Paulo; BrasilFil: Zysler, Roberto Daniel. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentin

Magnetic coupling of stripe domains in FePt/Ni80Fe20 bilayers

Equiatomic FePt in the A1 soft magnetic phase and Ni80Fe20 (permalloy) thin films form a stripe-like magnetic domain structure above a critical thickness. This critical thickness is considerably different in the two alloys and allows us to study the influence of the magnetic coupling in the domain configuration in bilayers. Using dc magnetron sputtering techniques, we fabricated two different sets of FePt/Ni80Fe20 bilayers, keeping one thickness fixed and varying the other, and investigated the dc magnetic properties and the magnetic domain configuration of the structure. In all cases, magnetization reversal occurred at a single coercive field, indicating a relatively strong magnetic exchange coupling between both layers. The observed stripe period was also consistent with a model of spring magnet-like behavior. However, for certain values of FePt and permalloy thickness a complex nonparallel double stripe structure was found, which may be attributed to the influence of the dipolar stray field of the thicker layer on the stripe structure of the thinner film.Fil: Alvarez, Nadia Roxana. Comision Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Investigaciones y Aplicaciones no Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche). División Resonancias Magnéticas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Gomez, Javier Enrique. Comision Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Investigaciones y Aplicaciones no Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche). División Resonancias Magnéticas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Vasquez Mansilla, Marcelo. Comision Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Investigaciones y Aplicaciones no Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche). División Resonancias Magnéticas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Pianciola, Betiana Noelia. Comision Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Investigaciones y Aplicaciones no Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche). División Resonancias Magnéticas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Actis, Daniel Guillermo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; ArgentinaFil: Gilardi, Gonzalo José. Universidad Nacional del Sur; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Leiva, L.. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; ArgentinaFil: Milano, Julian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comision Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Investigaciones y Aplicaciones no Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche). División Resonancias Magnéticas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Butera, Alejandro Ricardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comision Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Investigaciones y Aplicaciones no Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche). División Resonancias Magnéticas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentin

Magnetoresistance in Fe 0.8 Ga 0.2 thin films with magnetic stripes: The role of the three-dimensional magnetic structure

In this work we show the existence of closure domains in Fe0.8Ga0.2 thin films featuring a striped magnetic pattern and study the effect of the magnetic domain arrangement on the magnetotransport properties. By means of X-ray resonant magnetic scattering, we experimentally demonstrate the presence of such closure domains and also estimate their sizes and relative contribution to surface magnetization. Magnetotransport experiments show that the behavior of the magnetoresistance depends on the measurement geometry as well as on the temperature. When the electric current flows perpendicular to the stripe direction, the resistivity decreases when a magnetic field is applied along the stripe direction (negative magnetoresistance) in all the studied temperature range. Transport calculations in the Ohmic regime indicate that the main source is the anisotropic magnetoresistance. In the case of current flowing parallel to the stripe domains, the magnetoresistance changes sign, being positive at room temperature and negative at 100 K. An intrinsic magnetoresistant contribution arising from the domain walls appears as the most plausible explanation for the observed behavior. We have put in evidence the importance of using X-ray resonant magnetic scattering for the determination of thin-film properties related with the magnetic structure.Fil: Pianciola, Betiana Noelia. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche.; ArgentinaFil: Flewett, Samuel. Pontificia Universidad Católica de Valparaíso; ChileFil: de Biasi, Emilio. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche.; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Hepburn, Carolyna. Sorbonne University; Francia. Centre National de la Recherche Scientifique; FranciaFil: Lounis, Lounes. Sorbonne University; Francia. Centre National de la Recherche Scientifique; FranciaFil: Vasquez Mansilla, Marcelo. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche.; ArgentinaFil: Granada, Mara. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche.; ArgentinaFil: Barturen, Mariana. Universidad Argentina de la Empresa. Facultad de Ingeniería y Ciencias Exactas. Instituto de Tecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Eddrief, M.. Laboratorio Internacional Franco-Argentino en Nanociencias; Argentina. Sorbonne University; Francia. Centre National de la Recherche Scientifique; FranciaFil: Sacchi, Maurizio. Sorbonne University; Francia. Centre National de la Recherche Scientifique; Francia. Source Optimisée de Lumière d’Energie Intermédiaire du LURE; Francia. Laboratorio Internacional Franco-Argentino en Nanociencias; ArgentinaFil: Marangolo, Massimiliano. Centre National de la Recherche Scientifique. Sorbone Université. Institut Des NanoSciences de Paris; Francia. Laboratorio Internacional Franco-Argentino en Nanociencias; ArgentinaFil: Milano, Julian. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche.; Argentina. Laboratorio Internacional Franco-Argentino en Nanociencias; Argentin

Structural and magnetic study of zinc-doped magnetite nanoparticles and ferrofluids for hyperthermia applications

Cubic-like shaped ZnxFe3−xO4 particles with crystallite mean sizes D between 15 and 117 nm were obtained by co-precipitation. Particle size effects and preferential occupation of spinel tetrahedral site by Zn2+ ions led to noticeable changes of physical properties. D ≥ 30 nm particles displayed nearly bulk properties, which were dominated by Zn concentration. For D ≤ 30 nm, dominant magnetic relaxation effects were observed by Mössbauer spectroscopy, with the mean blocking size DB ~ 13 to 15 nm. Saturation magnetization increased with x up to x ~ 0.1–0.3 and decreased for larger x. Power absorbed by water and chitosan-based ferrofluids from a 260 kHz radio frequency field was measured as a function of x, field amplitude H0 and ferrofluid concentration. For H0 = 41 kA m−1 the maximum specific absorption rate was 367 W g−1 for D = 16 nm and x = 0.1. Absorption results are interpreted within the framework of the linear response theory for H0 ≤ 41 kA m−1. A departure towards a saturation regime was observed for higher fields. Simulations based on a two-level description of nanoparticle magnetic moment relaxation qualitatively agree with these observations. The frequency factor of the susceptibility dissipative component, derived from experimental results, showed a sharp maximum at D ~ 16 nm. This behaviour was satisfactorily described by simulations based on moment relaxation processes, which furthermore indicated a crossover from Néel to Brown mechanisms at D ~ 18 nm. Hints for further improvement of magnetite particles as nanocalefactors for magnetic hyperthermia are discussed.Fil: Mendoza Zélis, Pedro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física; ArgentinaFil: Pasquevich, Gustavo Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física; ArgentinaFil: Stewart, Silvana Jacqueline. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; ArgentinaFil: Fernandez Van Raap, Marcela Beatriz. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; ArgentinaFil: Aphesteguy, Juan Carlos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Química; ArgentinaFil: Bruvera, Ignacio Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física; ArgentinaFil: Laborde, C.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física; ArgentinaFil: Pianciola, Betiana Noelia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - la Plata. Instituto de Física la Plata. Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física la Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física; ArgentinaFil: Jacobo, Silvia Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería "Hilario Fernández Long"; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Química; ArgentinaFil: Sánchez, Francisco Homero. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física; Argentin