Сотрудники Лаборатории ядерных реакций Объединённого института ядерных исследований представили результаты исследований характера влияния облучения быстрыми тяжёлыми ионами на суперпарамагнитное состояние наночастиц маггемита.

Работа была выполнена в сотрудничестве с учёными из Будапештского университета (Венгрия), Национального исследовательского ядерного университета МИФИ (Россия), Университета Палацкого (Чехия) и Токийского столичного университета (Япония).

С помощью методов мессбауэровской спектроскопии на ядрах ⁵⁷Fe и рентгеновской дифракции (XRD) специалисты изучили влияние облучения быстрыми тяжёлыми ионами на подготовленные золь-гель методом наночастицы маггемита. Исследования мессбауэровских спектров необлученного наномаггемита при комнатной температуре показали слабо выраженное магнитное расщепление–характерные спектры релаксации, что обусловлено суперпарамагнитным состоянием наночастиц.

В мессбауэровских спектрах при облучении ионами ¹³²Xe²⁶⁺ с энергиями 160 и 155 МэВ и флюенсами 5 × 10¹³ и 1 × 10¹⁴ ион/см^-2 были обнаружены значительные изменения в форме спектральных линий, что указывает на изменения в суперпарамагнитном состоянии. Анализ рентгеновских дифракторамм облучённых наночастиц маггемита показал значительное увеличение ширины спектральных линий, свидетельствующих об уменьшении размеров кристаллитов маггемита по сравнению с необлученными образцами.

Рентгеновские дифрактограммы (XRD) образцов наномагнетита до облучения (a) и после облучения ионами ксенона с энергией 155 МэВ (b)

В работе международного коллектива учёных представлены результаты исследования радиационно-индуцированных дефектов, а также изменений в размерах частиц и суперпарамагнитном состоянии после облучения.

Статья «Change in superparamagnetic state induced by swift heavy ion irradiation in nano-maghemite» опубликована в журнале Metals. Объединённый институт ядерных исследований в числе авторов представляют начальник сектора ионно-имплантационных нанотехнологий и радиационного материаловедения ЛЯР ОИЯИ Владимир Скуратов и старший научный сотрудник сектора масс-спектрометрии и лазерной спектроскопии тяжёлых нуклидов ЛЯР ОИЯИ Любош Крупа.

Источник: ОИЯИ.