陽子照射が 2 つの磁気特性に及ぼす影響

Scientific Reports volume 13、記事番号: 14032 (2023) この記事を引用

メトリクスの詳細

構造特性および磁気特性に対する 1.9 MeV の陽子照射の影響が、二次元 (2D) NiSO4(1,3-フェニレンジアミン)2 配位フェリ磁石で研究されています。 粉末X線回折とIR分光法により、サンプルが受けたフルエンスに関係なく、中心にNiイオンを含む八面体が変化しないことが明らかになりました。 これに対し、プロトン照射は、1,3-フェニレンジアミンが関与する柔軟な部分の水素結合に大きな影響を与えます。 直流磁気測定により、陽子照射によりいくつかの磁気特性が変化することが明らかになった。 T = 2.0 Kで測定された等温磁化は陽子線量に応じて変化し、最も高い測定磁場μ0Hdc = 7 Tでは磁化が50％増加するか、残留磁気が25％減少しました。 最も顕著な変化は抗磁場で観察され、非照射サンプルと比較して 90% 減少しました。 観察された結果は、磁気モーメントの回転の自由度の増加と層内交換結合の修正によって説明されます。

多機能分子材料の分野における最近の集中的な研究は、高密度データの保存と処理1、2、3、4、磁気冷凍5、6、7、8、または光学活性材料などの現代技術におけるそれらの応用の可能性と完全に関連しています。センサーとスイッチ9、10。 分子磁性の幅広い能力は、利用可能な構造の多様性 11、12 と、温度、圧力 13、光照射 14 などの外部刺激によってその特性が変化する可能性から現れます。 陽子照射は、外部要因によって材料特性を調整するためのもう 1 つのアプローチです。 現在、炭素同素体 15、16、半導体 17、膜 18、超伝導体 19、および合金 20 の研究で、材料の特徴を制御可能な方法で操作するために広く使用されています 21、22、23、24。 高エネルギー粒子を照射された固体は、非線形効果や閾値効果を引き起こす非常に高密度の局所的エネルギー蓄積にさらされます25。 その結果、新たな特性を備えた新材料が得られます。

特に、イオン照射は磁気特性を変更するために使用されます。 誘導された欠陥は、欠陥濃度が特定のしきい値を超えると非磁性材料で常磁性応答を引き起こす可能性があります26、27、28。または、特に強い磁気構造の場合、常磁性体や長距離磁気秩序（LRMO）を備えた系の磁気特性が変化します。相関関係が存在します。 照射によりキュリー温度が上昇し 29、30、31、抗磁場、磁化飽和、g 因子、磁気ヒステリシス ループの形状などの特性に影響を与える可能性があります 32、33、34。 陽子照射は、陽子のエネルギーを調整することにより、選択した領域と深さにわたって原子レベルで変化を生じさせることができ、このアプローチは磁性材料の制御エンジニアリングの展望となります29。

現在、イオン照射に対する分子磁性材料の応答に関する体系的な研究は存在しません。 このギャップを埋めるために、我々は、NiSO4(1,3-フェニレンジアミン)2 配位高分子 (以下、Ni(MPD)2SO4 と略します) の磁気特性に対する 1.9 MeV の陽子照射の影響を調べました。 この分子磁石は、TC = 24 K 未満でかなりのサイズの保磁場と長距離磁気秩序を明らかにします。陽子フルエンス ϕ = 5 × 1013– の影響を調査するために、X 線粉末回折、赤外分光法、および磁気測定が実行されました。構造特性および磁気特性については 2.2 × 1015 cm−2。 構造変化はC-HおよびN-H結合に関連するポリマー部分内でのみ観察されましたが、陽子照射により磁気特性、特に保磁力、不可逆性の程度、最大磁化の大幅な変化が引き起こされました。