망간-철산화물 나노입자의 뫼스바우어 분광 연구

Abstract

Polyol법을 이용하여 <TEX>$MnFe_2O_4$</TEX> 나노입자를 제조하고, X-선 회절기(XRD)와 진동시료형 자화율 측정기(VSM)를 이용하여 결정학적 및 거시적인 자기적 특성을 분석하였고, 뫼스바우어(<TEX>$M\"{o}ssbauer$</TEX>) 분광실험을 통하여 <TEX>$MnFe_2O_4$</TEX> 물질의 초미세 상호작용에 대한 연구를 수행하였다. 고분해능 투과형 전자 현미경(High Resolution Transmission Electron Microscope; HRTEM)을 이용하여 입자의 크기를 분석한 결과, 대부분의 입자크기가 <TEX>$6{\sim}8$</TEX> nm 정도의 분포를 가지는 매우 균일한 입자로 형성되었음을 확인할 수 있었다. X-선 회절실험의 분석 결과, <TEX>$a_0=8.418{\pm}0.001{\AA}$</TEX>의 격자상수를 가지는 입방정형의 스피넬 구조로써 그 공간군이 Fd3m 임을 확인하였다. 상온에서의 VSM 측정결과 강한 초상자성 거동을 보였고, 뫼스바우어 분석결과로 상온에서 초상자성 영향에 따른 요동현상이 나타남을 관측할 수 있었다. 4.2K에서는 6개의 공명흡수선이 2 set으로 존재하고 초미세 자기장 값(<TEX>$H_{hf}$</TEX>)이 A-site의 경우 498 kOe, B-site의 경우 521 kOe 로 분석되었다. We have prepared <TEX>$MnFe_2O_4$</TEX> nanoparticles with polyol method. The crystallographic and magnetic properties were measured by using X-ray diffraction(XRD), vibrating sample magnetometer(VSM) and <TEX>$M\"{o}ssbauer$</TEX> spectroscopy. The high resolution transmission electron microscope(HRTEM) shows uniform nanoparticle-sizes with <TEX>$6{\sim}8$</TEX> nm. The crystal structure is found to be single-phase cubic spinel with space group of Fd3m. The lattice constant of <TEX>$MnFe_2O_4$</TEX> nanparticles is determined to be <TEX>$8.418{\pm}0.001{\AA}$</TEX>. <TEX>$M\"{o}ssbauer$</TEX> spectrum of <TEX>$MnFe_2O_4$</TEX> nanparticles at room temperature(RT) shows a superparamagnetic behavior. In VSM analysis, the diagnosis of the superparamagnetic behavior is also shown in hysteresis loop at RT. <TEX>$M\"{o}ssbauer$</TEX> spectrum at 4.2K shows that the well developed two sextets are with different hyperfine field <TEX>$H_{hfA}=498$</TEX>(A-site) and <TEX>$H_{hfB}=521$</TEX>(B-site) kOe.