Effets de surface dans les nanoparticules creuses ultrafines d'oxyde de fer : exploration du trouble magnétique à l'échelle nanométrique
Résumé
Une étude détaillée des propriétés structurelles et magnétiques des nanoparticules creuses polycristallines de γ-Fe 2 O 3 d'une taille d'environ 9,4 nm a été réalisée. Les images de microscopie électronique à transmission à haute résolution ont confirmé la structure cristalline et la présence d’une épaisseur de coque ultrafine d’environ 1,4 nm, impliquant un rapport surface/volume très élevé. Ces nanoparticules creuses ont été étudiées par spectrométrie Mössbauer 57 Fe en champ nul et en champ nul . La structure hyperfine en champ nul suggère un certain désordre topologique, tandis que celle en champ montre la présence d'une structure magnétique comp qui peut être assez décrite comme deux sous-réseaux pseudospéromagnétiques opposés attribués à des sites de fer octaédriques et tétraédriques. Une telle caractéristique inhabituelle est cohérente avec la présence d'une structure de spin non colinéaire provenant de l'augmentation de la surface due à la morphologie creuse. Une structure de spin locale aussi complexe, mise en évidence par les expériences de Mössbauer, a été corrélée au couplage de polarisation d'échange apparaissant à basse température par des mesures de magnétisation. Les simulations de Monte Carlo sur une nanoparticule creuse ferrimagnétique corroborent sans ambiguïté le rôle critique de l'anisotropie de surface sur la non colinéarité de la structure de spin dans nos échantillons.