Magnetoresistividad gigante y propiedades estructurales y magnéticas de los sistemas Fe-Cu y Fe-Au producidos por aleamiento mecánico

Hemos producido muestras de FexCu100-x y FexAu100-x por molido mecánico en concentraciones variables con el objeto de estudiar el efecto magnetoresistivo gigante y su relación con la microestructura en aleaciones preparadas de esa manera. En el sistema FexCu100-x efectuamos un estudio del efecto magnetoresistivo gigante en un rango amplio de concentraciones (1 ≤ x ≤ 45 % atómico), ampliando lo conocido hasta ahora en muestras preparadas con los mismos fines. Hemos producido FexAu100-x por primera vez por aleamiento mecánico, en diversas concentraciones (15 ≤ x ≤ 30 % atómico). Medimos el efecto magnetoresistivo a 77 K para cada preparación, y encontramos que el efecto es máximo en x = 20 % para el Fe-Cu, y en x = 25 % para el Fe-Au. No encontramos efecto a temperatura ambiente. Estructuralmente encontramos en ambos sistemas que se forma una solución que tiene la estructura fcc de la matriz (Cu o Au). En el FeCu el parámetro de red aumenta con la concentración de Fe, mientras que en el Fe-Au disminuye. En ambos casos el parámetro de red es diferente a lo que indica la Ley de Vegard, mostrando que los efectos de repulsión química son importantes en estos sistemas. Magnéticamente ambos sistemas son del tipo “cluster-glass”, con una concentración de percolación Cp = 15,9 ± 3,2 % atómico en el caso del Fe-Cu, y Cp ≈ 25 % at. en el caso del Fe-Au. El sistema Fe-Cu aparece como una dispersión de racimos o clusters de tamaño ≈ 2 nm, de características estructurales y magnéticas similares para todas las concentraciones estudiadas. Los tratamientos térmicos producen una mejora en la relación magnetoresistiva ∆ρ/ρ, pero no en el efecto neto ∆ρ. En el Fe-Cu éste empeora, y en el Fe-Au se mantiene. Este tratamiento favorece, en el sistema Fe-Cu, la precipitación del α-Fe y el γ-Fe, además de la formación de carburos. En el sistema Fe-Au aparece un refinamiento en Fe de los clusters magnéticos, junto a la precipitación de una componente ferromagnética. Ambos sistemas están formados por partículas fuertemente interactuantes. El aleamiento mecánico es una técnica muy apropiada para la preparación de sistemas magnetoresistivos gigantes Fe-metal noble.Facultad de Ciencias Exacta

Significant coercivity enhancement at low temperatures in magnetically oriented cobalt ferrite nanoparticles

The present work describes a synthesis and characterization strategy employed to study the magnetic anisotropic properties of a diluted nanoparticulate system. The system under analysis is composed of monodisperse and highly crystalline 16 nm Co0.5Fe2.5O4 nanoparticles (NPs), homogenously dispersed in 1-octadecene. Owing to the liquid nature of the matrix at room temperature, the relative orientation of the nanoparticle easy axis can be controlled by an external magnetic field, enabling us to measure how the magnetic properties are modified by the alignment of the particles within the sample. In turn, by employing this strategy, we have found a significant hardness and squareness enhancement of the hysteresis loop in the magnetically oriented system, with the coercive field reaching a value as high as 30.2 kOe at low temperatures. In addition, the magnetic behavior associated with the system under study was supported by additional magnetic measurements, which were ascribed to different events expected to take place throughout the sample characterization, such as the melting process of the 1-octadecene matrix or the NP relaxation under the Brownian mechanism at high temperatures.Fil: Tancredi, Pablo. Instituto Nacional de Tecnología Industrial; Argentina. 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"; ArgentinaFil: Rivas Rojas, Patricia Carolina. Universidad Nacional de San Martín. Escuela de Ciencia y Tecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Moscoso Londoño, Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Muraca, Diego. Universidade Estadual de Campinas; BrasilFil: Knobel, Marcelo. Universidade Estadual de Campinas; BrasilFil: Socolovsky, Leandro Martín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santa Cruz. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Santa Cruz. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santa Cruz. Universidad Nacional de la Patagonia Austral. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santa Cruz; Argentin

Strategies to tailor the architecture of dual Ag/Fe-oxide nano-heterocrystals—interfacial and morphology effects on the magnetic behavior

Bifunctional nanostructured architectures have shown appealing properties, since a single entity can combine the diverse properties of its individual constituents. Particularly, by growing Fe-oxide domains over Ag nanoparticles, the plasmonic and superparamagnetic properties can be combined in a single particle. Beyond the multifunctionality of this system, there are several properties that emerge from intrinsic factors, such as: interface and/or morphology. In this study, we present the synthesis protocols to obtain two sets of heterocrystals, each one with different morphology: dimer and flower-like. In addition, the magnetization behavior of these hybrid nano-heterocrystals is investigated and discussed. These nanomaterials were built by a seed assisted heterogeneous nucleation process, carried out in organic solvents of high boiling point, using the same batch of silver nanoparticles with a mean size of 6 nm as seeds, and tuning the electron-donor capacity of the reaction environment at the thermal decomposition of the iron precursor. Ag/Fe3O4 heterocrystals with dimer and flower-like morphologies were obtained. The synthesis protocols for generating these types of nanomaterials are discussed step-by-step. Structural and morphological properties were determined by transmission electron microscopy, x-ray diffraction and x-ray absorption fine structure. DC magnetization results suggest that the silver/magnetite coupling generates an increase of the blocking temperature in comparison to those obtained from pure magnetite. This behavior could be linked to a possible increase in the magnetic anisotropy produced by an additional disorder at the Ag–Fe3O4 interface. The higher interface area of the Ag/Fe3O4 heterocrystals with flower-like architecture leads to a higher blocking temperature and a stronger magnetic anisotropy. These results are supported by AC susceptibility data.Fil: Tancredi Gentili, Pablo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física. Laboratorio de Sólidos Amorfos; Argentina. 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"; ArgentinaFil: Moscoso Londoño, Oscar. Universidad Autónoma de Manizales; Colombia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidade Estadual de Campinas; BrasilFil: Rivas Rojas, Patricia Carolina. 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 Física. Laboratorio de Sólidos Amorfos; ArgentinaFil: Wolff, U.. Leibniz Institute for Solid State and Materials Research; AlemaniaFil: Socolovsky, Leandro Martín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santa Cruz. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Santa Cruz. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santa Cruz. Universidad Nacional de la Patagonia Austral. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santa Cruz; ArgentinaFil: Knobel, M.. Universidade Estadual de Campinas; BrasilFil: Muraca, D.. Universidade Estadual de Campinas; Brasi

Consequences of Magnetic Interaction Phenomena in Granular Systems

Magnetic interactions in systems composed of nanoparticles in a matrix give rise to phenomena that are observable through magnetic and magnetotransport measurements. In this article, we present some basic concepts and review a useful technique for characterizing those systems, which represents a class of magnetization versus temperature measurement, ZFC-FC curves. Based on this tool we comment on some results on granular systems: diluted, interacting, and percolated superparamagnets. We also discuss how those magnetic features affect magnetotransport properties like giant magnetoresistance, tunneling magnetoresistance, and the giant Hall effect.Fil: Socolovsky, Leandro Martín. 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"; ArgentinaFil: Moscoso Londoño, Oscar. 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. Universidade Estadual de Campinas; Brasi

Magnetic structure of FexCu100-x magnetoresistive alloys produced by mechanical alloying

FexCul00-x magnetoresistive alloys were produced by mechanical alloying. X-ray diffraction shows fcc structure. The room-temperature Mössbauer spectra evolves from an asymmetrical doublet below x = 25%, to a broad magnetic hyperfine field distribution above this concentration. Quadrupole splitting of the doublet varies between 0.48 and 0.57 mm/s, and its isomer shift from 0.16 to 0.29 mm/s. Low-temperature Mössbauer spectroscopy displays a Bhf distribution. Magnetization measurements display different features depending on concentration, from mictomagnetism to ferromagnetism. Low-temperature magnetoresistance is measured. Samples with x ∼ 20% exhibit larger magnetoresistivity ratios. Bulk and hyperfine magnetic properties are correlated in order to explain magnetoresistivity features of these samples.Fil: Socolovsky, Leandro Martín. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física; ArgentinaFil: Sánchez, F.H.. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física; ArgentinaFil: Shingu, P.H.. Kyoto University; Japó

Molienda mecánica sobre cintas magnéticas blandas de Fe78Si9B13 con molino de bolas ortorrómbico de fabricación propia

La realización de la síntesis de un material de forma masiva es un tema de gran interés para viabilizar las posibles aplicaciones tecnológicas de éste. Por esto, los métodos de preparación como la molienda mecánica, son de gran relevancia para realizar estos propósitos [1]. Su aplicación ha sido diversa: tanto en la producción de nanopartículas y dispersiones, como en la generación de compuestos embebidos en matrices poliméricas denominados Soft Magnetic Composites (SMC) para usos de baja y media prestación [2]. En este trabajo, se observó la operación de un molino de bolas de alta energía para obtener partículas a partir de una cinta magnética Fe78Si9B13 obtenida por melt spinning. Se realizan variaciones en la programación del molino en la velocidad (17.5 Hz, 25 Hz y 37.5 Hz) y el tiempo (30 min, 45 min y 1 hora), y se registra el cambio estructural que surge en las partículas después del proceso de molienda mediante el análisis de difracción de rayos X (DRX), y microscopía electrónica de barrido (SEM). Se estudia la composición, observándose estructuras del tipo: SiB6 , Fe0,91Si0,09, FeB, Fe2B y FeSi2, con tamaño de partículas entre 27μm y 29μm.Massive material synthesis a subject of great interest to make possible the technological applications, for which preparation methods such as mechanical grinding are of great relevance [1]. Its applications have been diverse in both the production of nanoparticles and dispersions, as well as the Soft Magnetic Composites (SMC) generation embedded in polymeric matrices [2], for low and medium performance applications. In this work, the operation of a high energy ball mill was observed to obtain particles starting off a Fe78Si9B13 magnetic ribbon obtained by melt spinning. With variations in the programming of the mill in the speed (17.5 Hz, 25 Hz and 37 Hz) and the time (30 min, 45 min and 1 hour), the structural change that arises in the particles during the process is shown. Through the analysis of X-ray diffraction (XRD), and scanning electron microscopy (SEM), the composition is studied, obtaining the result observed in the structures SiB6 , Fe0,91Si0,09, FeB, Fe2B and FeSi2, and the particles obtaining sizes between 27 and 29.Fil: Morales, Fabiana. 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"; ArgentinaFil: Pagnola, Marcelo Rubén. 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"; ArgentinaFil: Muriel, Juan José. Universidad Tecnologica Nacional. Facultad Regional La Plata; ArgentinaFil: Socolovsky, Leandro Martín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santa Cruz. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Santa Cruz. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santa Cruz. Universidad Nacional de la Patagonia Austral. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santa Cruz; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Santa Cruz; Argentin

Small-angle x-ray scattering study of nanocrystalline FeyCu1−y alloys produced by ball milling

Small-angle x-ray scattering measurements on ball-milled FeyCu1−y giantmagnetoresistivealloys (0.141 y 0.45) have been performed usingsynchrotron radiation. For samples with different nominal compositions,prepared under exactly the same conditions, the scattered intensity recordedas a function of the wavevector varied systematically. For this reason, thestrong scattering signal was attributed mainly to composition fluctuations inthe crystalline grains. The system was treated as a two-phase model consistingof Fe-rich regions in a homogeneous Cu matrix, with composition-dependentrelative volume fractions. Real-space analysis of the scattering was performedin terms of a volumetric distribution of spherical particles. Results indicatethat the main contribution corresponds to 2 nm scattering objects of welldefineddensity contrast. The invariantQwas calculated to assess the variationsin electron-density contrast as a function of the Fe content in the samples.Calculations based on these results allowed the determination of 0.35 at.% ironconcentration in the iron-rich phase for all the nominal compositions studied.Fil: Fernández van Raap, Marcela Beatriz. 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: Socolovsky, Leandro Martín. 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: 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; ArgentinaFil: Torriani, L.. Unicamp; Brasi

Radial Distribution Function Analysis and Molecular Simulation of Graphene Nanoplatelets Obtained by Mechanical Ball Milling

Graphene nanoplatelets have been synthesized by ball milling of synthetic graphite and its structural features studied by x-ray analysis using Mo Kα radiation followed by the proposal of a possible molecular arrangement using AVOGADRO® software. Additional characterization using complementary techniques was also performed. The radial and total distribution functions of the coordination number, as well as atomic distances within short-range order, revealed that oxygen atoms were incorporated into the material produced after 24 h of grinding. The structural disorder parameter (ξ) was found to be ~ 3.5, as well as superposition between the second and third coordination spheres (r ~ 2.4 × 10−1 nm), which can be attributed to the presence of oxygen atoms, as suggested by localized defects.Fil: Pagnola, Marcelo Rubén. 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; ArgentinaFil: Morales Alvarez, Fabiana Nakary. 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"; ArgentinaFil: Tancredi Gentili, Pablo. Instituto Nacional de Tecnologia Industrial. Gerencia Operativa de Desarrollo Tecnologico E Innovacion. Sub Gerencia Areas del Conocimiento. Direccion Tecnica de Micro y Nanotecnologias. Departamento Nanomateriales Funcionales.; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Socolovsky, Leandro Martín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santa Cruz. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Santa Cruz. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santa Cruz. Universidad Nacional de la Patagonia Austral. Centro de Investigaciones y Transferencia de Santa Cruz; Argentin

Combining dipolar and anisotropic contributions to properly describe the magnetic properties of magnetic nanoparticles real systems

The magnetic properties of a real system of magnetite nanoparticles with controlled interparticle distances via a silica shell are modeled by the modification of existing theoretical models that describe ideal non-interacting superparamagnetic systems. In this work, the variation of the blocking temperature as a function of the interparticle separation is explained through a phenomenological model where the interaction is taken into account through a dipolar field that modifies the intrinsic anisotropy field of the system. Moreover, it is observed that the field-dependent magnetization of the studied samples does not fulfill the universal scaling law of superparamagnetic systems, in which the magnetization is well described by the classic Langevin model, even for the less interacting samples. However, when the actual temperature of the system is modified by a temperature factor comprised by two terms that account for dipolar and anisotropy contributions, the magnetization curves satisfactorily comply with the scaling law. The results suggest that the interaction increases the anisotropy barrier and the developed approach allows to distinguish the effect of this contribution from the anisotropic contribution on the magnetic properties studied in this system. By means of this study is demonstrated that models like the Interacting Superparamagnetic model must be carefully used to describe correctly a non-interacting system because the latter can accounts for a false interaction that is not present from blocking temperature measurements.Fil: Cuchillo, Américo. Universidad de Atacama.; ChileFil: Rivas Rojas, Patricia Carolina. Universidad Nacional de San Martín. Escuela de Ciencia y Tecnología; ArgentinaFil: Tancredi, PABLO. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Industrial. Centro de Micro y Nanoelectrónica del Bicentenario; ArgentinaFil: Socolovsky, Leandro Martín. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Santa Cruz; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Vargas, Patricio. Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnología; Chile. Universidad Tecnica Federico Santa Maria.; Chil

Step-by-step synthesis of iron-oxide nanoparticles attached to graphene oxide: A study on the composite properties and architecture

A set of nanocomposites made of iron oxide nanoparticles covalently bonded to graphene oxide and reduced graphene oxide was successfully prepared. The synthesis was carried out in a precise step-by-step process in order to carefully control the nanocomposite formation. The nanocomposites were characterized by a range of techniques to verify the components arrangement according to the proposed strategy. Over the different samples, an in-depth study by Small Angle X-Ray Scattering (SAXS) and DC-Magnetometry was accomplished to analyze in detail the structure and properties of the systems. The results from this work indicate that the increase of the nanoparticle to graphene oxide ratio and the chemical reduction from graphene oxide to reduced graphene oxide modify the spatial distribution and the architecture of the nanoparticles over the sheets, leading to the formation of localized assemblies and bundle-like structures that have a significant impact on the macroscopicmagnetic behavior.Fil: Tancredi Gentili, Pablo. 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"; ArgentinaFil: Moscoso Londoño, Oscar. Universidad Autónoma de Manizales; Colombia. Universidade Estadual de Campinas; BrasilFil: Rivas Rojas, Patricia Carolina. 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"; ArgentinaFil: Knobel, Marcelo. Universidade Estadual de Campinas; BrasilFil: Socolovsky, Leandro Martín. Universidad Tecnológica Nacional; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin