خبریں

فطرت کا دورہ کرنے کے لئے آپ کا شکریہ.آپ جس براؤزر کا ورژن استعمال کر رہے ہیں وہ سی ایس ایس کے لیے محدود حمایت رکھتا ہے۔بہترین تجربے کے لیے، ہم تجویز کرتے ہیں کہ آپ براؤزر کا نیا ورژن استعمال کریں (یا انٹرنیٹ ایکسپلورر میں مطابقت موڈ کو بند کر دیں)۔اسی وقت، مسلسل تعاون کو یقینی بنانے کے لیے، ہم اسٹائل اور جاوا اسکرپٹ کے بغیر سائٹس کو ڈسپلے کریں گے۔
SrFe12O19 (SFO) hard hexaferrite کی مقناطیسی خصوصیات کو اس کے مائکرو اسٹرکچر کے پیچیدہ تعلق سے کنٹرول کیا جاتا ہے، جو مستقل مقناطیس کے استعمال سے ان کی مطابقت کا تعین کرتا ہے۔sol-gel spontaneous Combustion synthesis کے ذریعے حاصل کردہ SFO نینو پارٹیکلز کا ایک گروپ منتخب کریں، اور G(L) لائن پروفائل تجزیہ کے ذریعے گہرائی سے ساختی X-ray پاؤڈر ڈفریکشن (XRPD) کی خصوصیت کو انجام دیں۔حاصل شدہ کرسٹلائٹ سائز کی تقسیم ترکیب کے طریقہ کار پر [001] سمت کے ساتھ سائز کے واضح انحصار کو ظاہر کرتی ہے، جس سے فلکی کرسٹلائٹس کی تشکیل ہوتی ہے۔اس کے علاوہ، SFO نینو پارٹیکلز کے سائز کا تعین ٹرانسمیشن الیکٹران مائکروسکوپی (TEM) کے تجزیہ سے کیا گیا تھا، اور ذرات میں کرسٹلائٹس کی اوسط تعداد کا اندازہ لگایا گیا تھا۔ان نتائج کا جائزہ اہم قدر سے نیچے واحد ڈومین ریاستوں کی تشکیل کو واضح کرنے کے لیے کیا گیا ہے، اور ایکٹیویشن والیوم وقت پر منحصر میگنیٹائزیشن پیمائش سے اخذ کیا گیا ہے، جس کا مقصد سخت مقناطیسی مواد کے ریورس میگنیٹائزیشن کے عمل کو واضح کرنا ہے۔
نینو پیمانے کے مقناطیسی مواد کی سائنسی اور تکنیکی اہمیت بہت زیادہ ہے، کیونکہ ان کی مقناطیسی خصوصیات ان کے حجم کے سائز کے مقابلے میں نمایاں طور پر مختلف طرز عمل کی نمائش کرتی ہیں، جو نئے تناظر اور اطلاقات 1,2,3,4 لاتی ہیں۔نانو ساختی مواد میں، M-type hexaferrite SrFe12O19 (SFO) مستقل مقناطیس ایپلی کیشنز کے لیے ایک پرکشش امیدوار بن گیا ہے۔درحقیقت، حالیہ برسوں میں، سائز، مورفولوجی، اور مقناطیسی خصوصیات 6,7,8 کو بہتر بنانے کے لیے مختلف ترکیب اور پروسیسنگ طریقوں کے ذریعے نانوسکل پر SFO پر مبنی مواد کو اپنی مرضی کے مطابق بنانے پر بہت زیادہ تحقیقی کام کیا گیا ہے۔اس کے علاوہ، اس نے ایکسچینج کپلنگ سسٹم 9,10 کی تحقیق اور ترقی میں بہت توجہ حاصل کی ہے۔اس کی ہیکساگونل جالی 11,12 کے c-axis پر مبنی اس کی اعلیٰ مقناطیسی کرسٹل لائن anisotropy (K = 0.35 MJ/m3) مقناطیسیت اور کرسٹل کی ساخت، کرسٹلائٹس اور گرین سائز، مورفولوجی اور ساخت کے درمیان پیچیدہ ارتباط کا براہ راست نتیجہ ہے۔لہذا، مندرجہ بالا خصوصیات کو کنٹرول کرنا مخصوص ضروریات کو پورا کرنے کی بنیاد ہے.شکل 1 SFO13 کے مخصوص ہیکساگونل اسپیس گروپ P63/mmc، اور لائن پروفائل تجزیہ مطالعہ کی عکاسی کے مطابق ہوائی جہاز کی وضاحت کرتا ہے۔
فیرو میگنیٹک پارٹیکل سائز میں کمی کی متعلقہ خصوصیات میں سے، اہم قدر سے نیچے واحد ڈومین سٹیٹ کی تشکیل مقناطیسی انیسوٹروپی میں اضافہ کا باعث بنتی ہے (سطح کے زیادہ رقبے کی وجہ سے حجم کے تناسب کی وجہ سے)، جو ایک زبردستی فیلڈ کی طرف جاتا ہے 14,15۔سخت مواد میں تنقیدی جہت (DC) کے نیچے وسیع رقبہ (عام قدر تقریباً 1 µm ہے)، اور اس کی وضاحت نام نہاد مربوط سائز (DCOH)16 سے ہوتی ہے: اس سے مراد مربوط سائز میں ڈی میگنیٹائزیشن کے لیے سب سے چھوٹے حجم کا طریقہ ہے۔ (DCOH) , ایکٹیویشن والیوم (VACT) کے طور پر ظاہر کیا گیا ہے 14۔ تاہم، جیسا کہ شکل 2 میں دکھایا گیا ہے، اگرچہ کرسٹل کا سائز DC سے چھوٹا ہے، الٹا عمل متضاد ہو سکتا ہے۔نینو پارٹیکل (NP) اجزاء میں، الٹ جانے کا اہم حجم مقناطیسی viscosity (S) پر منحصر ہوتا ہے، اور اس کا مقناطیسی میدان انحصار NP magnetization17,18 کے سوئچنگ کے عمل کے بارے میں اہم معلومات فراہم کرتا ہے۔
اوپر: ذرہ سائز کے ساتھ زبردستی فیلڈ کے ارتقاء کا اسکیمیٹک خاکہ، متعلقہ میگنیٹائزیشن ریورسل عمل کو دکھاتا ہے (15 سے موافقت)۔SPS، SD، اور MD بالترتیب superparamagnetic ریاست، واحد ڈومین، اور ملٹی ڈومین کے لیے کھڑے ہیں۔DCOH اور DC بالترتیب ہم آہنگی قطر اور اہم قطر کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔نیچے: مختلف سائز کے ذرات کے خاکے، جو سنگل کرسٹل سے پولی کرسٹل لائن تک کرسٹلائٹس کی نمو دکھا رہے ہیں۔اوربالترتیب کرسٹلائٹ اور پارٹیکل سائز کی نشاندہی کریں۔
تاہم، نانوسکل پر، نئے پیچیدہ پہلوؤں کو بھی متعارف کرایا گیا ہے، جیسے ذرات کے درمیان مضبوط مقناطیسی تعامل، سائز کی تقسیم، ذرہ کی شکل، سطح کی خرابی، اور میگنیٹائزیشن کے آسان محور کی سمت، یہ سب تجزیہ کو مزید مشکل بنا دیتے ہیں۔ 20یہ عناصر توانائی کی رکاوٹ کی تقسیم کو نمایاں طور پر متاثر کرتے ہیں اور محتاط غور و فکر کے مستحق ہیں، اس طرح میگنیٹائزیشن ریورسل موڈ کو متاثر کرتے ہیں۔اس بنیاد پر، مقناطیسی حجم اور طبعی نانو سٹرکچرڈ M-type hexaferrite SrFe12O19 کے درمیان تعلق کو صحیح طور پر سمجھنا خاص طور پر اہم ہے۔لہذا، ایک ماڈل سسٹم کے طور پر، ہم نے SFOs کا ایک سیٹ استعمال کیا جو نیچے سے اوپر سول جیل طریقہ سے تیار کیا گیا تھا، اور حال ہی میں تحقیق کی گئی تھی۔پچھلے نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ کرسٹلائٹس کا سائز نینو میٹر کی حد میں ہے، اور یہ، کرسٹلائٹس کی شکل کے ساتھ، استعمال شدہ گرمی کے علاج پر منحصر ہے۔اس کے علاوہ، اس طرح کے نمونوں کی کرسٹل پن کا انحصار ترکیب کے طریقہ کار پر ہوتا ہے، اور کرسٹلائٹس اور پارٹیکل سائز کے درمیان تعلق کو واضح کرنے کے لیے مزید تفصیلی تجزیہ کی ضرورت ہوتی ہے۔اس تعلق کو ظاہر کرنے کے لیے، ٹرانسمیشن الیکٹران مائیکروسکوپی (TEM) تجزیہ کے ذریعے Rietveld طریقہ اور اعلی شماریاتی ایکس رے پاؤڈر کے پھیلاؤ کے لائن پروفائل تجزیہ کے ذریعے، کرسٹل مائیکرو اسٹرکچر پیرامیٹرز (یعنی، کرسٹلائٹس اور پارٹیکل سائز، شکل) کا بغور تجزیہ کیا گیا۔ .XRPD) موڈ۔ساختی خصوصیات کا مقصد حاصل شدہ نانو کرسٹلائٹس کی انیسوٹروپک خصوصیات کا تعین کرنا اور (فیرائٹ) مواد کی نانوسکل رینج میں چوٹی کو وسیع کرنے کی خصوصیت کے لیے ایک مضبوط تکنیک کے طور پر لائن پروفائل تجزیہ کی فزیبلٹی کو ثابت کرنا ہے۔یہ پایا گیا ہے کہ حجم کے وزن والے کرسٹلائٹ سائز کی تقسیم G(L) مضبوطی سے کرسٹاللوگرافک سمت پر منحصر ہے۔اس کام میں، ہم یہ ظاہر کرتے ہیں کہ اس طرح کے پاؤڈر کے نمونوں کی ساخت اور مقناطیسی خصوصیات کو درست طریقے سے بیان کرنے کے لیے سائز سے متعلقہ پیرامیٹرز کو درست طریقے سے نکالنے کے لیے ضمنی تکنیکوں کی درکار ہے۔مورفولوجیکل ساخت کی خصوصیات اور مقناطیسی رویے کے درمیان تعلق کو واضح کرنے کے لیے ریورس میگنیٹائزیشن کے عمل کا بھی مطالعہ کیا گیا۔
ایکس رے پاؤڈر ڈفریکشن (XRPD) ڈیٹا کے ریٹ ویلڈ تجزیہ سے پتہ چلتا ہے کہ سی محور کے ساتھ کرسٹلائٹ سائز کو مناسب گرمی کے علاج سے ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے۔یہ خاص طور پر ظاہر کرتا ہے کہ ہمارے نمونے میں مشاہدہ کردہ چوٹی کی وسعت انیسوٹروپک کرسٹلائٹ شکل کی وجہ سے ہونے کا امکان ہے۔اس کے علاوہ، رائٹ ویلڈ اور ولیمسن ہال ڈایاگرام کے ذریعہ تجزیہ کردہ اوسط قطر کے درمیان مستقل مزاجی (اورٹیبل S1 میں) سے پتہ چلتا ہے کہ کرسٹلائٹس تقریبا تناؤ سے پاک ہیں اور ساختی خرابی نہیں ہے۔مختلف سمتوں کے ساتھ کرسٹلائٹ سائز کی تقسیم کا ارتقا ہماری توجہ حاصل شدہ ذرہ سائز پر مرکوز کرتا ہے۔تجزیہ آسان نہیں ہے، کیونکہ سول-جیل خود بخود دہن سے حاصل کردہ نمونہ 6,9،21 غیر محفوظ ساخت کے ساتھ ذرات کے مجموعے پر مشتمل ہے۔TEM کا استعمال ٹیسٹ کے نمونے کی اندرونی ساخت کا مزید تفصیل سے مطالعہ کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔عام برائٹ فیلڈ امیجز کو شکل 3a-c میں رپورٹ کیا گیا ہے (تجزیہ کی تفصیلی وضاحت کے لیے، براہ کرم ضمنی مواد کے سیکشن 2 سے رجوع کریں)۔نمونہ چھوٹے ٹکڑوں کی شکل والے ذرات پر مشتمل ہوتا ہے۔پلیٹلیٹس آپس میں مل کر مختلف سائز اور اشکال کے غیر محفوظ مجموعے بناتے ہیں۔پلیٹلیٹس کے سائز کی تقسیم کا اندازہ لگانے کے لیے، امیج جے سافٹ ویئر کا استعمال کرتے ہوئے ہر نمونے کے 100 ذرات کا رقبہ دستی طور پر ماپا گیا۔ایک ہی ذرہ کے رقبے کے ساتھ مساوی دائرے کا قطر جس کی قدر ہر ناپے ہوئے ٹکڑے کے نمائندہ سائز سے منسوب ہے۔SFOA، SFOB اور SFOC کے نمونوں کے نتائج کا خلاصہ شکل 3d-f میں کیا گیا ہے، اور اوسط قطر کی قیمت بھی بتائی گئی ہے۔پروسیسنگ درجہ حرارت میں اضافہ ذرات کے سائز اور ان کی تقسیم کی چوڑائی کو بڑھاتا ہے۔VTEM اور VXRD (ٹیبل 1) کے درمیان موازنہ سے، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ SFOA اور SFOB نمونوں کی صورت میں، فی ذرہ کرسٹلائٹس کی اوسط تعداد ان لامیلا کی پولی کرسٹل لائن نوعیت کی نشاندہی کرتی ہے۔اس کے برعکس، ایس ایف او سی کا ذرہ حجم اوسط کرسٹلائٹ والیوم سے موازنہ ہے، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ زیادہ تر لیملی سنگل کرسٹل ہیں۔ہم بتاتے ہیں کہ TEM اور ایکس رے کے پھیلاؤ کے ظاہری سائز مختلف ہیں، کیونکہ بعد میں، ہم مربوط بکھرنے والے بلاک کی پیمائش کر رہے ہیں (یہ عام فلیک سے چھوٹا ہو سکتا ہے): اس کے علاوہ، ان بکھرنے کی چھوٹی غلطی کی سمت بندی ڈومینز کا حساب تفاوت سے کیا جائے گا۔
(a) SFOA، (b) SFOB اور (c) SFOC کی روشن فیلڈ TEM تصاویر ظاہر کرتی ہیں کہ وہ پلیٹ جیسی شکل والے ذرات پر مشتمل ہیں۔متعلقہ سائز کی تقسیم پینل (df) کے ہسٹوگرام میں دکھائی گئی ہے۔
جیسا کہ ہم نے پچھلے تجزیے میں بھی دیکھا ہے، اصلی پاؤڈر کے نمونے میں موجود کرسٹلائٹس ایک پولی ڈسپرس سسٹم بناتے ہیں۔چونکہ ایکس رے کا طریقہ مربوط بکھرنے والے بلاک کے لیے بہت حساس ہے، اس لیے باریک نانو اسٹرکچر کو بیان کرنے کے لیے پاؤڈر کے پھیلاؤ کے ڈیٹا کا مکمل تجزیہ درکار ہے۔یہاں، حجم کے وزن والے کرسٹلائٹ سائز ڈسٹری بیوشن فنکشن G(L)23 کی خصوصیت کے ذریعے کرسٹلائٹس کے سائز پر تبادلہ خیال کیا گیا ہے، جسے فرض شدہ شکل اور سائز کے کرسٹلائٹس تلاش کرنے کے امکانی کثافت سے تعبیر کیا جا سکتا ہے، اور اس کا وزن متناسب ہے۔ یہ.حجم، تجزیہ کردہ نمونے میں۔پرزمیٹک کرسٹلائٹ شکل کے ساتھ، اوسط حجم کے وزن والے کرسٹلائٹ سائز ([100]، [110] اور [001] سمتوں میں اوسط سائیڈ کی لمبائی) کا حساب لگایا جا سکتا ہے۔لہٰذا، ہم نے تینوں SFO نمونوں کا انتخاب انیسوٹروپک فلیکس کی شکل میں مختلف پارٹیکل سائز کے ساتھ کیا (حوالہ 6 دیکھیں) تاکہ نینو اسکیل مواد کی درست کرسٹلائٹ سائز کی تقسیم حاصل کرنے کے لیے اس طریقہ کار کی تاثیر کا اندازہ لگایا جا سکے۔فیرائٹ کرسٹلائٹس کے انیسوٹروپک واقفیت کا اندازہ کرنے کے لئے، منتخب چوٹیوں کے XRPD ڈیٹا پر لائن پروفائل تجزیہ کیا گیا تھا۔جانچے گئے SFO نمونوں میں کرسٹل طیاروں کے ایک ہی سیٹ سے آسان (خالص) اعلی ترتیب کا تفاوت نہیں تھا، اس لیے سائز اور مسخ سے لائن کو وسیع کرنے والی شراکت کو الگ کرنا ناممکن تھا۔ایک ہی وقت میں، پھیلاؤ کی لکیروں کا مشاہدہ شدہ چوڑا ہونا سائز کے اثر کی وجہ سے ہونے کا زیادہ امکان ہے، اور کرسٹلائٹ کی اوسط شکل کی تصدیق کئی لائنوں کے تجزیہ کے ذریعے کی جاتی ہے۔شکل 4 حجم کے وزن والے کرسٹلائٹ سائز کی تقسیم کے فنکشن G(L) کا متعین کرسٹاللوگرافک سمت کے ساتھ موازنہ کرتا ہے۔کرسٹلائٹ سائز کی تقسیم کی عام شکل لاگ نارمل تقسیم ہے۔تمام حاصل کردہ سائز کی تقسیم کی ایک خصوصیت ان کی غیر متزلزلیت ہے۔زیادہ تر معاملات میں، اس تقسیم کو ذرات کی تشکیل کے کچھ متعین عمل سے منسوب کیا جا سکتا ہے۔منتخب چوٹی کے اوسط حساب شدہ سائز اور رائٹ ویلڈ ریفائنمنٹ سے نکالی گئی قدر کے درمیان فرق ایک قابل قبول رینج کے اندر ہے (اس بات پر غور کرتے ہوئے کہ ان طریقوں کے درمیان انسٹرومنٹ کیلیبریشن کے طریقہ کار مختلف ہیں) اور وہی ہے جو ہوائی جہازوں کے متعلقہ سیٹ سے ہوتا ہے۔ Debye حاصل کردہ اوسط سائز Scherrer مساوات کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے، جیسا کہ جدول 2 میں دکھایا گیا ہے۔ دو مختلف ماڈلنگ تکنیکوں کے حجم کے اوسط کرسٹلائٹ سائز کا رجحان بہت مماثل ہے، اور مطلق سائز کا انحراف بہت چھوٹا ہے۔اگرچہ Rietveld کے ساتھ اختلاف ہو سکتا ہے، مثال کے طور پر، SFOB کے (110) عکاسی کی صورت میں، یہ ہر ایک میں 1 ڈگری 2θ کے فاصلے پر منتخب عکاسی کے دونوں طرف پس منظر کے درست تعین سے متعلق ہو سکتا ہے۔ سمتبہر حال، دونوں ٹیکنالوجیز کے درمیان بہترین معاہدہ طریقہ کار کی مطابقت کی تصدیق کرتا ہے۔چوٹی کو وسیع کرنے کے تجزیہ سے، یہ واضح ہے کہ [001] کے ساتھ سائز کا ترکیب کے طریقہ کار پر ایک خاص انحصار ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں SFO6,21 میں فلکی کرسٹلائٹس کی تشکیل سول جیل کے ذریعے ہوتی ہے۔یہ خصوصیت ترجیحی شکلوں کے ساتھ نانو کرسٹلز کو ڈیزائن کرنے کے لیے اس طریقہ کے استعمال کا راستہ کھولتی ہے۔جیسا کہ ہم سب جانتے ہیں، SFO کا پیچیدہ کرسٹل ڈھانچہ (جیسا کہ شکل 1 میں دکھایا گیا ہے) SFO12 کے فیرو میگنیٹک رویے کا بنیادی حصہ ہے، لہذا ایپلی کیشنز کے لیے نمونے کے ڈیزائن کو بہتر بنانے کے لیے شکل اور سائز کی خصوصیات کو ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے (جیسے مستقل مقناطیس سے متعلق)۔ہم اس بات کی نشاندہی کرتے ہیں کہ کرسٹلائٹ سائز کا تجزیہ کرسٹلائٹ شکلوں کی انیسوٹروپی کو بیان کرنے کا ایک طاقتور طریقہ ہے، اور پہلے سے حاصل کردہ نتائج کو مزید تقویت دیتا ہے۔
(a) SFOA، (b) SFOB، (c) SFOC منتخب عکاسی (100)، (110)، (004) والیوم ویٹڈ کرسٹلائٹ سائز کی تقسیم G(L)۔
نینو پاؤڈر مواد کی درست کرسٹلائٹ سائز کی تقسیم کو حاصل کرنے اور اسے پیچیدہ نانو اسٹرکچرز پر لاگو کرنے کے طریقہ کار کی تاثیر کا جائزہ لینے کے لیے، جیسا کہ شکل 5 میں دکھایا گیا ہے، ہم نے تصدیق کی ہے کہ یہ طریقہ نانوکومپوزائٹ مواد ( برائے نام اقدار) میں موثر ہے۔کیس کی درستگی SrFe12O19/CoFe2O4 40/60 w/w %) پر مشتمل ہے۔یہ نتائج Rietveld تجزیہ کے ساتھ پوری طرح مطابقت رکھتے ہیں (موازنے کے لیے شکل 5 کا کیپشن دیکھیں)، اور سنگل فیز سسٹم کے مقابلے میں، SFO نانو کرسٹلز زیادہ پلیٹ نما مورفولوجی کو اجاگر کر سکتے ہیں۔ان نتائج سے توقع کی جاتی ہے کہ اس لائن پروفائل تجزیہ کو مزید پیچیدہ نظاموں پر لاگو کیا جائے گا جس میں کئی مختلف کرسٹل مراحل اپنے متعلقہ ڈھانچے کے بارے میں معلومات کو کھونے کے بغیر اوورلیپ ہو سکتے ہیں۔
نانوکومپوزائٹس میں SFO ((100)، (004)) اور CFO (111) کے منتخب عکاسوں کی حجم کے لحاظ سے کرسٹلائٹ سائز کی تقسیم G(L)؛مقابلے کے لیے، متعلقہ Rietveld تجزیہ کی قدریں 70(7)، 45(6) اور 67(5) nm6 ہیں۔
جیسا کہ شکل 2 میں دکھایا گیا ہے، مقناطیسی ڈومین کے سائز کا تعین اور جسمانی حجم کا درست اندازہ ایسے پیچیدہ نظاموں کو بیان کرنے اور مقناطیسی ذرات کے درمیان تعامل اور ساختی ترتیب کی واضح تفہیم کے لیے بنیاد ہیں۔حال ہی میں، مقناطیسی حساسیت (χirr) کے ناقابل واپسی جزو کا مطالعہ کرنے کے لیے، SFO نمونوں کے مقناطیسی رویے کا تفصیل سے مطالعہ کیا گیا ہے، جس میں مقناطیسیت کے الٹ جانے کے عمل پر خصوصی توجہ دی گئی ہے (شکل S3 SFOC کی ایک مثال ہے)6۔اس فیرائٹ پر مبنی نانو سسٹم میں میگنیٹائزیشن ریورسل میکانزم کی گہری تفہیم حاصل کرنے کے لیے، ہم نے ایک دی گئی سمت میں سنترپتی کے بعد ریورس فیلڈ (HREV) میں مقناطیسی نرمی کی پیمائش کی۔غور کریں \(M\left(t\right)\proptoSln\left(t\right)\) (مزید تفصیلات کے لیے شکل 6 اور ضمنی مواد دیکھیں) اور پھر ایکٹیویشن والیوم (VACT) حاصل کریں۔چونکہ اسے مواد کے سب سے چھوٹے حجم کے طور پر بیان کیا جا سکتا ہے جسے کسی واقعہ میں مربوط طور پر تبدیل کیا جا سکتا ہے، اس لیے یہ پیرامیٹر الٹ جانے کے عمل میں شامل "مقناطیسی" حجم کی نمائندگی کرتا ہے۔ہماری VACT قدر (ٹیبل S3 دیکھیں) تقریباً 30 nm کے قطر والے دائرے سے مساوی ہے، جس کو مربوط قطر (DCOH) کے طور پر بیان کیا گیا ہے، جو مربوط گردش کے ذریعے نظام کے مقناطیسی الٹ جانے کی بالائی حد کو بیان کرتا ہے۔اگرچہ ذرات کے جسمانی حجم میں بہت بڑا فرق ہے (SFOA SFOC سے 10 گنا بڑا ہے)، یہ قدریں کافی مستقل اور چھوٹی ہیں، جو اس بات کی نشاندہی کرتی ہیں کہ تمام نظاموں کا میگنیٹائزیشن ریورسل میکانزم ایک ہی رہتا ہے (ہم جو دعویٰ کرتے ہیں اس کے مطابق ہے۔ واحد ڈومین سسٹم ہے) 24۔آخر میں، VACT کا جسمانی حجم XRPD اور TEM تجزیہ (ٹیبل S3 میں VXRD اور VTEM) سے بہت کم ہے۔لہذا، ہم یہ نتیجہ اخذ کر سکتے ہیں کہ سوئچنگ کا عمل صرف مربوط گردش کے ذریعے نہیں ہوتا ہے۔نوٹ کریں کہ مختلف میگنیٹومیٹر (فگر S4) کا استعمال کرتے ہوئے حاصل کردہ نتائج کافی مماثل DCOH قدریں دیتے ہیں۔اس سلسلے میں، ایک واحد ڈومین پارٹیکل (DC) کے اہم قطر کی وضاحت کرنا بہت ضروری ہے تاکہ سب سے زیادہ معقول ریورسل عمل کا تعین کیا جا سکے۔ہمارے تجزیے کے مطابق (ضمنی مواد دیکھیں)، ہم اندازہ لگا سکتے ہیں کہ حاصل کردہ VACT میں ایک غیر مربوط گردش کا طریقہ کار شامل ہے، کیونکہ DC (~0.8 µm) ہمارے ذرات کے DC (~0.8 µm) سے بہت دور ہے، یعنی ڈومین کی دیواروں کی تشکیل نہیں ہے پھر مضبوط حمایت حاصل کی اور ایک ڈومین ترتیب حاصل کی.اس نتیجہ کی وضاحت تعامل ڈومین 25، 26 کی تشکیل سے کی جا سکتی ہے۔ ہم فرض کرتے ہیں کہ ایک واحد کرسٹلائٹ ایک تعامل کے ڈومین میں حصہ لیتا ہے، جو ان مواد کے متفاوت مائیکرو اسٹرکچر کی وجہ سے ایک دوسرے سے جڑے ہوئے ذرات تک پھیلا ہوا ہے۔اگرچہ ایکسرے کے طریقے صرف ڈومینز (مائکرو کرسٹلز) کے باریک مائیکرو اسٹرکچر کے لیے حساس ہوتے ہیں، لیکن مقناطیسی نرمی کی پیمائش پیچیدہ مظاہر کا ثبوت فراہم کرتی ہے جو نانو اسٹرکچرڈ SFOs میں ہو سکتا ہے۔لہذا، ایس ایف او اناج کے نینو میٹر سائز کو بہتر بنا کر، ملٹی ڈومین الٹنے کے عمل کو تبدیل کرنے سے روکنا ممکن ہے، اس طرح ان مواد کی اعلی جبر کو برقرار رکھا جا سکتا ہے۔
(a) SFOC کا وقت پر منحصر میگنیٹائزیشن وکر مختلف ریورس فیلڈ HREV ویلیوز پر سیچوریشن کے بعد -5 T اور 300 K (تجرباتی ڈیٹا کے ساتھ اشارہ کیا گیا ہے) (نمونہ کے وزن کے مطابق میگنیٹائزیشن کو نارمل کیا جاتا ہے)؛وضاحت کے لیے، انسیٹ 0.65 T فیلڈ (سیاہ دائرے) کا تجرباتی ڈیٹا دکھاتا ہے، جس میں بہترین فٹ (سرخ لکیر) ہے (مقناطیس کو ابتدائی قدر M0 = M(t0) پر معمول بنایا جاتا ہے)؛(b) متعلقہ مقناطیسی viscosity (S) فیلڈ کے SFOC A فنکشن کا الٹا ہے (لائن آنکھ کے لیے رہنما ہے)؛(c) جسمانی/مقناطیسی لمبائی کے پیمانے کی تفصیلات کے ساتھ ایکٹیویشن میکانزم اسکیم۔
عام طور پر، میگنیٹائزیشن ریورسل مقامی عملوں کی ایک سیریز کے ذریعے ہوسکتا ہے، جیسے ڈومین وال نیوکلیشن، پروپیگیشن، اور پننگ اور ان پننگ۔سنگل ڈومین فیرائٹ پارٹیکلز کی صورت میں، ایکٹیویشن میکانزم نیوکلیشن ثالثی ہے اور مجموعی مقناطیسی ریورسل والیوم (جیسا کہ شکل 6c میں دکھایا گیا ہے) 29 سے چھوٹی میگنیٹائزیشن تبدیلی سے متحرک ہوتا ہے۔
تنقیدی مقناطیسیت اور جسمانی قطر کے درمیان فرق کا مطلب یہ ہے کہ متضاد موڈ مقناطیسی ڈومین کے الٹ جانے کا ایک ساتھی واقعہ ہے، جو کہ مادی عدم ہم آہنگی اور سطح کی ناہمواری کی وجہ سے ہو سکتا ہے، جو کہ جب ذرہ کا سائز 25 بڑھ جاتا ہے تو باہم مربوط ہو جاتا ہے، جس کے نتیجے میں انحراف ہوتا ہے۔ یکساں میگنیٹائزیشن کی حالت۔
لہذا، ہم یہ نتیجہ اخذ کر سکتے ہیں کہ اس نظام میں، میگنیٹائزیشن کو تبدیل کرنے کا عمل بہت پیچیدہ ہے، اور نینو میٹر پیمانے میں سائز کو کم کرنے کی کوششیں فیرائٹ اور مقناطیسیت کے مائیکرو اسٹرکچر کے درمیان تعامل میں کلیدی کردار ادا کرتی ہیں۔.
ساخت، شکل اور مقناطیسیت کے درمیان پیچیدہ تعلق کو سمجھنا مستقبل کی ایپلی کیشنز کو ڈیزائن اور تیار کرنے کی بنیاد ہے۔SrFe12O19 کے منتخب XRPD پیٹرن کے لائن پروفائل تجزیہ نے ہمارے ترکیب کے طریقہ کار سے حاصل کردہ نانو کرسٹلز کی انیسوٹروپک شکل کی تصدیق کی۔TEM تجزیہ کے ساتھ مل کر، اس ذرہ کی پولی کرسٹل لائن نوعیت ثابت ہوئی، اور بعد میں اس بات کی تصدیق کی گئی کہ کرسٹلائٹ نمو کے ثبوت کے باوجود، اس کام میں دریافت کردہ SFO کا سائز اہم سنگل ڈومین قطر سے کم تھا۔اس بنیاد پر، ہم باہم مربوط کرسٹلائٹس پر مشتمل ایک تعامل ڈومین کی تشکیل کی بنیاد پر ایک ناقابل واپسی میگنیٹائزیشن کے عمل کی تجویز پیش کرتے ہیں۔ہمارے نتائج نینو میٹر کی سطح پر موجود پارٹیکل مورفولوجی، کرسٹل کی ساخت اور کرسٹلائٹ سائز کے درمیان قریبی تعلق کو ثابت کرتے ہیں۔اس مطالعہ کا مقصد سخت نینو ساختی مقناطیسی مواد کے الٹ میگنیٹائزیشن کے عمل کو واضح کرنا اور نتیجے میں مقناطیسی رویے میں مائکرو اسٹرکچر کی خصوصیات کے کردار کا تعین کرنا ہے۔
نمونوں کو sol-gel spontaneous combustion method کے مطابق citric acid کا استعمال کرتے ہوئے ترکیب کیا گیا تھا، جس کا حوالہ 6 میں بتایا گیا ہے۔ ترکیب کی شرائط کو تین مختلف سائز کے نمونے (SFOA، SFOB، SFOC) حاصل کرنے کے لیے بہتر بنایا گیا تھا، جو مختلف درجہ حرارت (بالترتیب 1000، 900، اور 800 ° C) پر مناسب اینیلنگ ٹریٹمنٹ کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے۔جدول S1 مقناطیسی خصوصیات کا خلاصہ کرتا ہے اور پتہ چلتا ہے کہ وہ نسبتاً ایک جیسے ہیں۔nanocomposite SrFe12O19/CoFe2O4 40/60 w/w% بھی اسی طرح تیار کیا گیا تھا۔
Bruker D8 پاؤڈر ڈفریکٹومیٹر پر CuKα تابکاری (λ = 1.5418 Å) کا استعمال کرتے ہوئے پھیلاؤ کا نمونہ ماپا گیا تھا، اور ڈیٹیکٹر سلٹ کی چوڑائی 0.2 ملی میٹر پر سیٹ کی گئی تھی۔10-140° کی 2θ رینج میں ڈیٹا اکٹھا کرنے کے لیے VANTEC کاؤنٹر استعمال کریں۔ڈیٹا ریکارڈنگ کے دوران درجہ حرارت 23 ± 1 ° C پر برقرار رکھا گیا۔عکاسی کی پیمائش قدم اور اسکین ٹیکنالوجی کے ذریعے کی جاتی ہے، اور تمام ٹیسٹ کے نمونوں کی لمبائی 0.013° (2theta) ہے؛پیمائش کے فاصلے کی زیادہ سے زیادہ چوٹی کی قیمت -2.5 اور + 2.5° (2 تھیٹا) ہے۔ہر چوٹی کے لیے کل 106 کوانٹا کا حساب لگایا جاتا ہے، جب کہ دم کے لیے تقریباً 3000 کوانٹا ہوتے ہیں۔مزید بیک وقت تجزیے کے لیے کئی تجرباتی چوٹیوں (علیحدہ یا جزوی طور پر اوورلیپڈ) کا انتخاب کیا گیا: (100)، (110) اور (004)، جو ایس ایف او رجسٹریشن لائن کے بریگ زاویہ کے قریب بریگ اینگل پر واقع ہوئے۔تجرباتی شدت کو لورینٹز پولرائزیشن فیکٹر کے لیے درست کیا گیا تھا، اور پس منظر کو ایک فرضی لکیری تبدیلی کے ساتھ ہٹا دیا گیا تھا۔NIST معیاری LaB6 (NIST 660b) آلہ کیلیبریٹ کرنے اور اسپیکٹرل کو وسیع کرنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔خالص تفاوت کی لکیریں حاصل کرنے کے لیے LWL (Louer-Weigel-Louboutin) deconvolution طریقہ 30,31 استعمال کریں۔یہ طریقہ پروفائل تجزیہ پروگرام PROFIT-software32 میں لاگو کیا گیا ہے۔نمونے کی پیمائش شدہ شدت کے اعداد و شمار اور سیوڈو ووئگٹ فنکشن کے ساتھ معیار کی فٹنگ سے، متعلقہ درست لائن کونٹور f(x) نکالا جاتا ہے۔سائز کی تقسیم کی تقریب G(L) کا تعین f(x) سے حوالہ 23 ​​میں پیش کردہ طریقہ کار پر عمل کرتے ہوئے کیا جاتا ہے۔ مزید تفصیلات کے لیے، براہ کرم ضمنی مواد سے رجوع کریں۔لائن پروفائل تجزیہ کے ضمیمہ کے طور پر، FULLPROF پروگرام کا استعمال XRPD ڈیٹا پر Rietveld تجزیہ کرنے کے لیے کیا جاتا ہے (تفصیلات Maltoni et al. 6 میں مل سکتی ہیں)۔مختصراً، Rietveld ماڈل میں، تفاوت کی چوٹیوں کو ترمیم شدہ Thompson-Cox-Hastings pseudo Voigt فنکشن کے ذریعے بیان کیا گیا ہے۔ڈیٹا کی LeBail تطہیر NIST LaB6 660b معیار پر کی گئی تھی تاکہ چوٹی کو وسیع کرنے میں آلہ کے تعاون کو واضح کیا جا سکے۔حسابی FWHM کے مطابق (مکمل چوڑائی نصف چوٹی کی شدت پر)، Debye-Scherrer مساوات کو مربوط بکھرنے والے کرسٹل ڈومین کے حجم کے وزن والے اوسط سائز کا حساب لگانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے:
جہاں λ ایکس رے تابکاری طول موج ہے، K شکل کا عنصر ہے (0.8-1.2، عام طور پر 0.9 کے برابر)، اور θ بریگ زاویہ ہے۔یہ اس پر لاگو ہوتا ہے: منتخب کردہ عکاسی، ہوائی جہازوں کے متعلقہ سیٹ اور پورے پیٹرن (10-90°)۔
اس کے علاوہ، ایک فلپس CM200 مائکروسکوپ جو 200 kV پر کام کرتی ہے اور LaB6 فلیمینٹ سے لیس تھی، کو TEM تجزیہ کے لیے پارٹیکل مورفولوجی اور سائز کی تقسیم کے بارے میں معلومات حاصل کرنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔
میگنیٹائزیشن ریلیکسیشن پیمائش دو مختلف آلات سے کی جاتی ہے: کوانٹم ڈیزائن-وائبریٹنگ سیمپل میگنیٹومیٹر (VSM) سے فزیکل پراپرٹی پیمائش سسٹم (PPMS)، 9 T سپر کنڈکٹنگ میگنیٹ سے لیس، اور MicroSense Model 10 VSM برقی مقناطیس کے ساتھ۔فیلڈ 2 T ہے، نمونہ فیلڈ میں سیر ہوتا ہے (ہر آلے کے لیے بالترتیب μ0HMAX:-5 T اور 2 T)، اور پھر ریورس فیلڈ (HREV) کو سوئچنگ ایریا (HC کے قریب) میں لانے کے لیے لاگو کیا جاتا ہے۔ )، اور پھر میگنیٹائزیشن ڈے کو 60 منٹ سے زیادہ وقت کے فنکشن کے طور پر ریکارڈ کیا جاتا ہے۔پیمائش 300 K پر کی جاتی ہے۔ متعلقہ ایکٹیویشن والیوم کا اندازہ ان ماپا قدروں کی بنیاد پر کیا جاتا ہے جو ضمنی مواد میں بیان کی گئی ہیں۔
Muscas, G., Yaacoub, N. & Peddis, D. نانو ساختی مواد میں مقناطیسی خلل۔نئے مقناطیسی نانو اسٹرکچر 127-163 (ایلسیویئر، 2018) میں۔https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813594-5.00004-7۔
Mathieu, R. اور Nordblad, P. اجتماعی مقناطیسی رویہ۔نینو پارٹیکل مقناطیسیت کے نئے رجحان میں، صفحہ 65-84 (2021)۔https://doi.org/10.1007/978-3-030-60473-8_3۔
Dormann, JL, Fiorani, D. & Tronc, E. باریک ذرہ نظام میں مقناطیسی نرمی.کیمیکل فزکس میں پیش رفت، پی پی 283-494 (2007)۔https://doi.org/10.1002/9780470141571.ch4۔
سیلمیئر، ڈی جے، وغیرہ۔ نینو میگنیٹس کی نئی ساخت اور طبیعیات (مدعو کردہ)۔J. Application Physics 117, 172 (2015)۔
ڈی جولین فرنانڈیز، سی. وغیرہ موضوعاتی جائزہ: ہارڈ ہیکسافرائٹ مستقل مقناطیس ایپلی کیشنز کی پیشرفت اور امکانات۔J. طبیعیاتD. فزکس (2020) کے لیے درخواست دیں۔
Maltoni, P. وغیرہ SrFe12O19 نانوکریسٹلز کی ترکیب اور مقناطیسی خصوصیات کو بہتر بنا کر، دوہری مقناطیسی نانوکومپوزائٹس کو مستقل میگنےٹ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔J. طبیعیاتD. فزکس 54، 124004 (2021) کے لیے درخواست دیں۔
Saura-Múzquiz, M. وغیرہ نینو پارٹیکل مورفولوجی، جوہری/مقناطیسی ساخت اور srFe12O19 میگنےٹس کی مقناطیسی خصوصیات کے درمیان تعلق کو واضح کریں۔نینو 12، 9481–9494 (2020)۔
پیٹریکا، ایم وغیرہ۔ ایکسچینج اسپرنگ مستقل میگنےٹ کی تیاری کے لیے سخت اور نرم مواد کی مقناطیسی خصوصیات کو بہتر بنائیں۔J. طبیعیاتD. فزکس 54، 134003 (2021) کے لیے درخواست دیں۔
مالٹونی، پی. وغیرہ۔ ساخت/فیز کپلنگ کے ذریعے سخت نرم SrFe12O19/CoFe2O4 نانو اسٹرکچرز کی مقناطیسی خصوصیات کو ایڈجسٹ کریں۔J. طبیعیاتکیمسٹری سی 125، 5927–5936 (2021)۔
مالٹونی، پی وغیرہ۔ SrFe12O19/Co1-xZnxFe2O4 نانوکومپوزائٹس کے مقناطیسی اور مقناطیسی جوڑے کو دریافت کریں۔جے میگمیگالما میٹر535، 168095 (2021)۔
پلر، آر سی ہیکساگونل فیرائٹس: ہیکسافرائٹ سیرامکس کی ترکیب، کارکردگی اور اطلاق کا ایک جائزہ۔ترمیم.الما میٹرسائنس57، 1191–1334 (2012)۔
Momma, K. & Izumi, F. VESTA: الیکٹرانک اور ساختی تجزیہ کے لیے 3D ویژولائزیشن سسٹم۔J. Applied Process Crystallography 41, 653–658 (2008)۔
Peddis, D., Jönsson, PE, Laureti, S. & Varvaro, G. مقناطیسی تعامل۔فرنٹیئرز ان نینو سائنس، پی پی 129-188 (2014)۔https://doi.org/10.1016/B978-0-08-098353-0.00004-X۔
Li, Q. وغیرہ۔ انتہائی کرسٹل لائن Fe3O4 نینو پارٹیکلز اور مقناطیسی خصوصیات کے سائز/ڈومین ڈھانچے کے درمیان ارتباط۔سائنسنمائندہ 7، 9894 (2017)۔
Coey، JMD مقناطیسی اور مقناطیسی مواد.(کیمبرج یونیورسٹی پریس، 2001)۔https://doi.org/10.1017/CBO9780511845000۔
Lauretti، S. et al.کیوبک میگنیٹک انیسوٹروپی کے ساتھ CoFe2O4 نینو پارٹیکلز کے سلیکا لیپت نینو پورس اجزاء میں مقناطیسی تعامل۔نینو ٹیکنالوجی 21، 315701 (2010)۔
O'Grady, K. & Laidler, H. مقناطیسی ریکارڈنگ-میڈیا کے تحفظات کی حدود۔جے میگمیگالما میٹر200، 616–633 (1999)۔
Lavorato، GC وغیرہ۔ کور/شیل دوہری مقناطیسی نینو پارٹیکلز میں مقناطیسی تعامل اور توانائی کی رکاوٹ کو بڑھایا جاتا ہے۔J. طبیعیاتکیمسٹری سی 119، 15755–15762 (2015)۔
Peddis, D., Cannas, C., Musinu, A. & Piccaluga, G. نینو پارٹیکلز کی مقناطیسی خصوصیات: ذرہ سائز کے اثر سے باہر۔کیمسٹری ایک یورو۔J. 15، 7822–7829 (2009)۔
Eikeland, AZ, Stingaciu, M., Mamakhel, AH, Saura-Múzquiz, M. & Christensen, M. SrFe12O19 نانو کرسٹلز کی شکل کو کنٹرول کر کے مقناطیسی خصوصیات کو بہتر بنائیں۔سائنسنمائندہ 8، 7325 (2018)۔
شنائیڈر، سی.، راسبینڈ، ڈبلیو. اور ایلیسیری، K. NIH امیج ٹو امیج جے: تصویری تجزیہ کے 25 سال۔A. نیٹ۔طریقہ 9، 676–682 (2012)۔
Le Bail, A. & Louër, D. ایکس رے پروفائل تجزیہ میں کرسٹلائٹ سائز کی تقسیم کی ہمواری اور درستگی۔J. Applied Process Crystallography 11, 50-55 (1978)۔
گونزالیز، جے ایم، وغیرہ۔ مقناطیسی واسکاسیٹی اور مائیکرو اسٹرکچر: ایکٹیویشن والیوم کا ذرہ سائز کا انحصار۔J. اپلائیڈ فزکس 79، 5955 (1996)۔
واوارو، جی، اگوسٹینیلی، ای.، ٹیسٹا، اے ایم، پیڈیس، ڈی. اور لوریٹی، ایس الٹرا ہائی ڈینسٹی مقناطیسی ریکارڈنگ میں۔(جینی سٹینفورڈ پریس، 2016)۔https://doi.org/10.1201/b20044۔
Hu, G., Thomson, T., Rettner, CT, Raoux, S. & Terris, BD Co∕Pd nanostructures اور فلم میگنیٹائزیشن ریورسل۔J. Application Physics 97, 10J702 (2005)۔
Khlopkov, K., Gutfleisch, O., Hinz, D., Müller, K.-H.& Schultz, L. ایک بناوٹ والے باریک دانے والے Nd2Fe14B مقناطیس میں تعامل کے ڈومین کا ارتقاء۔J. Application Physics 102, 023912 (2007)۔
موہاپاترا، جے.، زنگ، ایم.، ایلکنز، جے، بیٹی، جے اور لیو، CoFe2O4 نینو پارٹیکلز میں JP سائز پر منحصر مقناطیسی سختی: سطح کے اسپن جھکاؤ کا اثر۔J. طبیعیاتD. فزکس 53، 504004 (2020) کے لیے درخواست دیں۔