Синтез и исследование магнитных свойств наноразмерных и микроразмерных кристаллических порошков DyF3 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Кондратьева Екатерина Ивановна

• Кондратьева Екатерина Ивановна
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Кондратьева Екатерина Ивановна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Синтез наноразмерных образцов фторидов редкоземельных ионов методами коллоидной химии

1.1.1 Методы синтеза

1.1.2 Характеризация наночастиц

1.1.3 Самоорганизация наночастиц

1.2 Магнитные свойства

1.2.1 БуБэ и его магнитные свойства

1.2.2 Размерные эффекты в наноструктурах

1.3 Объемные магнитные свойства

1.4 Поверхностные магнитные свойства

ГЛАВА 2. ОБРАЗЦЫ

2.1 Микроразмерный образец БуБз (образец №1)

2.2 Образцы DyFз синтезированные через нитрат (образцы №2-4)

2.3 Образцы синтезированные через хлорид диспрозия

2.3.1 Серия наноразмерных образцов БуБз с размером частиц 5 нм (образцы №5-7)

2.3.2 Серия наноразмерных образцов БуБз с разной концентрацией растворов прекурсоров (образцы №8-12)

2.3.3 Серия наноразмерных образцов БуБз с гидротермальной обработкой (образцы №13-16). .. 76 ГЛАВА 3. КЛАССИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ

3.1 Исследование магнитных свойств микроразмерного порошка DyFз

3.2 Исследование магнитных свойств образцов DyFз с размером частиц 5 и 20 нм

3.3 Исследование магнитных свойств образцов DyFз с гидротермальной обработкой

ГЛАВА 4. НОВЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ

4.1 Спиновая кинетика зНе в контакте с микроразмерным порошком DyFз

4.2 Спиновая кинетика зНе в контакте с наноразмерным DyFз

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез и исследование магнитных свойств наноразмерных и микроразмерных кристаллических порошков DyF3»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Наночастицы фторидов редкоземельных ионов ReFз (Re = La ^ Lu) используются во многих областях науки и техники, например, в качестве рабочей среды в лазерной технике [1], в качестве биологических меток [2-5], в оптических устройствах и дисплеях [6-7], в качестве контрастных агентов для магнитно-резонансной томографии (МРТ) и рентгеновской компьютерной томографии (РКТ) [8-10], в качестве веществ для адресной доставки лекарств [11] и т.д. В частности, фторид диспрозия DyFз может значительно улучшать свойства магнитов Nd-Fe-B [12-15], а также является важным компонентом оксифторидных стекол для лазерных приложений [16]. Недавно наночастицы DyFз были предложены к использованию как контрастный агент для высокополевой МРТ [10]. Стоит отметить, что синтез наночастиц фторида диспрозия DyFз описан лишь в нескольких статьях [10,17-19]. Размеры синтезированных частиц в указанных работах превышали 100 нм, частицы меньшего размера ранее синтезированы не были.

Известно, что наноразмерные объекты имеют свои особенности, на наноуровне вещество обладает иными свойствами, которые не проявляются в микро- и макромире. Данные особенности принято называть размерными эффектами. В результате размерных эффектов у веществ появляются новые свойства. Обычно размерные эффекты наблюдаются в материалах и системах, с размером частиц размером менее 100 нм. Особое место отводится магнитным свойствам, для которых ярко выражена разница между объемным материалом и наноматериалом. Например, такие магнитные свойства как температура Кюри, температура Нееля и коэрцитивная сила отличаются от свойств массивного материала. Поэтому актуальной задачей является исследование влияния размера наночастиц на температуру ферромагнитного упорядочения. Одной из актуальных задач является исследование влияния размера наночастиц на температуру ферромагнитного упорядочения. В этой связи интересно сопоставить магнитные свойства наночастиц фторида диспрозия DyFз со свойствами монокристалла DyF3. В монокристалле DyF3 при температуре Тс =

2,55 К был обнаружен переход из парамагнитного в ферромагнитное состояние с помощью измерений удельной теплоемкости [20] и намагниченности [21].

Для исследования наночастиц DyF3 был выбран жидкий 3He в качестве зонда, поскольку 3Не - единственное вещество, которое имеет ядерный спин и остается жидким при температуре Т = 2,55 К, при котором происходит переход из парамагнитного в ферромагнитное состояние для монокристалла DyF3.

Несмотря на разнообразие экспериментов по исследованию магнитных взаимодействий ядер гелия-3 и твердотельных образцов, работы по изучению влияния фазовых переходов в твердых телах в магнитно-упорядоченные состояния на спиновую кинетику 3Не практически не проводились. На данный момент есть лишь одна работа, где описывается наблюдение влияния магнитного фазового перехода из парамагнитного в антиферромагнитное состояние на ядерную магнитную релаксацию ядер 3Не в кристалле моногидрата тетрамминсульфата меди Cu(NH3)4SO4-H2O (TN = 0,43 K) [22].

Целью настоящей работы является апробация методик синтеза наноразмерных кристаллических порошков фторида диспрозия DyF3 с размерами частиц до 300 нм и исследование объемных и поверхностных магнитных свойств микроразмерного и наноразмерных кристаллических порошков DyF3.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1) Синтез серии наночастиц DyF3 различной формы и размера;

2) Характеризация полученных наночастиц методами рентгенофазового анализа и просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения;

3) Исследование магнитных свойств образцов DyF3 c помощью измерений намагниченности;

4) Исследование спиновой кинетики жидкого гелия-3 в контакте с микроразмерным и наноразмерными порошками DyF3.

Научная новизна:

1. Впервые синтезирована серия наночастиц DyF3 (16-18 нм) методом

4

осаждения из коллоидного раствора с последующей микроволновой обработкой с помощью химической реакции с использованием нитрата диспрозия.

2. Впервые синтезирована серия наночастиц DyF3 (4-6 нм) методом осаждения из коллоидного раствора с последующей микроволновой обработкой с помощью химической реакции с использованием хлорида диспрозия.

3. Впервые исследована спиновая кинетика жидкого 3Не в контакте со смесью микроразмерных порошков LaF3 (99,67 %) и DyF3 (0,33 %) при температурах 1,5 -3 К методом импульсного ЯМР. Обнаружено существенное изменение скоростей релаксации продольной и поперечной ядерной намагниченности 3Не в области магнитного упорядочения твердотельной матрицы DyF3.

4. Впервые методом импульсного ЯМР в системе ориентированного А12О3 аэрогеля, содержащего наночастицы DyFз (5 нм), исследована спиновая кинетика жидкого 3Не. Аномалий, связанных с фазовым переходом, в температурном диапазоне до 1,5 К, не обнаружено.

Практическая значимость: Разработаны новые методы синтеза наноразмерных кристаллических порошков DyF3. Данные методы позволяют синтезировать наночастицы с размером частиц от 4 нм и более и могут быть масштабированы до промышленного производства. Предложена методика обнаружения магнитных фазовых переходов при низких температурах (ниже 3,19 К) с использованием жидкого 3Не, используемого в качестве зонда. Методика измерений времен релаксации ядер 3Не может быть использована для изучения магнитных фазовых переходов при низких температурах в наноразмерных системах. Положения, выносимые на защиту:

1. Метод синтеза наночастиц DyF3 с использованием хлорида диспрозия, который позволяет получать наночастицы с центром распределения частиц по размерам 3-6 нм и шириной распределения 1 нм.

2. Метод синтеза наночастиц DyF3 с использованием в качестве прекурсора нитрата диспрозия в комбинации с гидротермальной обработкой, который позволяет получать наночастицы с центром распределения частиц по размерам 16-18 нм и шириной распределения 3-8 нм.

3. Методика обнаружения магнитных фазовых переходов при низких температурах (ниже 3,19 К) с использованием жидкого 3He в качестве зонда, заключающаяся в измерении температурных зависимостей времен релаксации Т1 и Т2 ядерной намагниченности 3Не, а также амплитуды сигнала спинового эха ядер жидкого 3Не в контакте с исследуемым образцом.

4. Магнитный фазовый переход, наблюдаемый в объемном DyF3 при температуре Т = 2,55 К, в наноразмерном кристаллическом порошке DyF3 (5 нм) отсутствует вплоть до температуры 1,5 К.

Личный вклад автора:

Основные результаты представленной работы были получены автором лично, либо при его непосредственном участии. Лично автором был выполнен анализ литературных данных, синтез серии образцов DyF3 со средним размером частиц от 4 до 283 нм. Кристаллы, из которых были получены микроразмерные порошки LaF3 и DyF3, были выращены Р.Ю. Абдулсабировым и С.Л. Кораблевой в НИЛ МРС и КЭ им. С.А. Альтшулера КФУ. Порошковые дифрактограммы были получены специалистом центра коллективного пользования физико-химических исследований веществ и материалов КФУ научным сотрудником Киямовым А.Г. Изображения образцов с помощью просвечивающего электронного микроскопа высокого разрешения были получены Тагировым М.С. и Kodjikian S. на просвечивающем электронном микроскопе Philips CM300 (Институт Нееля, Гренобль, Франция), Алакшиным Е.М. и Kikitsu T. на просвечивающем электронном микроскопе JEOL - 2100 F/SP (Рикен, Токио, Япония) и В.Г. Евтюгиным на просвечивающем электронном микроскопе высокого разрешения Hitachi HT7700 Exalens в центре коллективного пользования КФУ.

Температурные зависимости восприимчивости образцов были измерены М.Ф.

6

Яковлевой в Институте исследований твердого тела и материалов им. Лейбница (Дрезден, Германия) и А.С. Сахацким в ресурсном центре «Центр диагностики функциональных материалов для медицины, фармакологии и наноэлектроники» Санкт-Петербургского Государственного университета. Эксперименты методами ядерного магнитного резонанса жидкого гелия-3 были выполнены на кафедре квантовой электроники и радиоспектроскопии при участии автора. В вышеуказанных экспериментах автор диссертационной работы участвовал в пробоподготовке, постановке задач для исследований, в анализе, обсуждении результатов и написании статей.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на различных международных конференциях: The international workshop on electrons and ions in quantum fluids and solids (Mishima, Japan, 2018), XX International Youth Scientific School Actual problems of magnetic resonance and its application (Казань, Россия, 2018), International Conference Modern development of magnetic resonance (Казань, Россия, 2018), International confererence «Modern Development of Magnetic Resonance (Казань, Россия, 2020), 17-th International School-Conference Magnetic Resonance and its applications Spinus 2020 (Санкт-Петербург, Россия, 2020); 18-th International School-Conference Magnetic Resonance and its applications Spinus 2021 (Санкт-Петербург, Россия, 2021).

Публикации. Основное содержание работы отражено в 5 научных статьях в международных журналах, индексируемых в базах данных Web of Stience и Scopus. Результаты работы были представлены на 6 международных конференциях в виде устных и стендовых докладов.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка публикаций автора, списка литературы из 175 наименований. Работа изложена на 139 страницах, содержит 72 рисунка и 5 таблиц.

В первой главе приведен обзор работ по синтезу наноразмерных образцов

фторидов редкоземельных ионов методами коллоидной химии; характеризации

наночастиц; самоорганизации частиц; магнитным свойствам фторида диспрозия

7

БуБз; размерным эффектам в наноструктурах; классическим методам исследования магнитных свойств; новым методам исследования магнитных свойств.

Во второй главе описан синтез шестнадцати образцов микроразмерного и нанормазмерных кристаллических порошков DyF3; представлена характеризация образцов с помощью рентгенофазового анализа и просвечивающей электронной микроскопии.

В третьей главе приведены результаты объемных методов исследования магнитных свойств синтезированных образцов DyF3 с помощью измерений намагниченности.

В четвертой главе приведены экспериментальные результаты локальных методов исследования микро- и наноразмерных кристаллических порошков методом ЯМР зНе.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Синтез наноразмерных образцов фторидов редкоземельных ионов методами коллоидной химии

1.1.1 Методы синтеза

В настоящее время существует большое количество методов синтеза

наночастиц фторидов редкоземельных ионов ReF3.

Важно выбрать правильный путь к синтезу наночастиц с точки зрения простоты и практического использования. Лучший способ - использовать как можно меньше этапов при синтезе наночастиц с целью уменьшения возможности внесения примесей.

Существуют химические и физические методы получения наночастиц. К химическим относятся такие методы, в которых наночастицы образуются из прекурсоров, не подвергающихся сильным воздействиям, например, испарению. К физическим относятся методы, в которых наноматериалы образуются в результате физического воздействия, например, ультразвукового нагрева, лазерной абляции и дугового разряда.

Варьирование времени реакции, температуры обработки коллоидного раствора, концентрации и химического состава реагентов позволяют контролировать размер, форму и качество нанокристаллов [23].

Метод химического осаждения из коллоидных растворов заключается в химической реакции между компонентами раствора и прерывании реакции в определенный момент времени. В качестве достоинств метода следует отметить его доступность (не требуется никакой сложной дорогостоящей аппаратуры), легкость извлечения частиц из растворителя и возможность управления процессом. Варьируя температуру реакции, время реакции, значение рН раствора, концентрацию компонент можно контролировать размер и форму получаемых наночастиц.

В последнее время появляется все больше статей, описывающих синтез методом осаждения из коллоидного раствора в сочетании со следующими различными модификациями, позволяющими получать наночастицы

редкоземельного трифторида различной формы и размера: метод гидротермальной обработки [19,24-26], микроэмульсионный метод [27], совместное осаждение при использовании технологии растворения [28-29], микроволновый метод [з0-з4], солвотермический метод [з5] и метод диффузии гидрогелевой матрицы [18,36].

Единственным минусом метода осаждения из коллоидного раствора является необходимость борьбы с агломерацией полученных наночастиц. Одним из возможных решений данной проблемы является стабилизация коллоидных частиц и кластеров с помощью молекул лиганда, в качестве которых используют различные полимеры. Однако этот метод не подходит в данной работе, так как в ходе ее выполнения планировалось изучение, так называемой «чистой» поверхности нанообразцов.

Микроволновое облучение в качестве модификации синтеза наночастиц часто применяется в материаловедении из-за его уникальных эффектов, таких как быстрое нагревание и, как следствие, резкое увеличение скоростей реакции. По сравнению с обычными методами, СВЧ-синтез имеет преимущества в виде короткого времени реакции, малого размера частиц, узкого распределения частиц по размерам и высокой чистоты [з7-з8].

Так, например, в статье [з1] авторы предложили микроволновый синтез наночастиц Р^з, что позволило им получить фулереноподобные наночастицы со средним размером 31 нм с чистой гексагональной фазой и высокой кристалличностью.

Гидротермальная обработка занимает особое место среди модификаций синтеза наночастиц. Размер и форму синтезированных наночастиц можно контролировать в зависимости от таких внешних параметров, как температура и время гидротермального синтеза, значение рН, используемые фторирующие агенты, редкоземельные источники [з9].

Различные реактивы и химические реакции могут быть использованы для

синтеза [з0]. Есть несколько статей о методе синтеза наночастиц фторида с

использованием хлоридов редкоземельных ионов [1,з0,40-45]. Использование

10

хлоридной реакции позволяет получать наночастицы наименьшего размера. Обычно в качестве фторирующего агента используются фторид натрия КаР [1,38,40-42], фторид аммония МН^ [29,43-44] или тетрафтороборат натрия NaBF4 [45]. Однако, не существует универсального способа синтеза наночастиц ReF3 с минимальным размером.

Влияние концентрации растворенного прекурсора в воде на размер и морфологию наночастиц ранее обсуждалось в статьях [46-47]. Использовались различные концентрации прекурсора, но зависимость размера синтезированных частиц от концентрации прекурсора в водном растворе не была установлена. Уменьшение концентрации увеличивает расстояние между ионами в водном растворе, что может привести к уменьшению размера синтезированных наночастиц.

Технология синтеза через хлоридную реакцию использует высокую

растворимость первоначальных реагентов в воде и в ходе коллоидной реакции

необходимые ионы находятся в диссоциированном состоянии, следовательно,

реакция должна проходить в более контролируемых условиях и размер частиц

должен быть существенно меньше. В данной технологии водорастворимые

соединения используются в качестве прекурсора и имеют высокую

растворимость в воде, которая позволила бы получать наночастицы

редкоземельного трифторида в промышленном масштабе. Этот способ состоит

из двух этапов: растворение прекурсоров в деионизированной воде и

смешивание полученных растворов. Осаждение продукта происходит сразу

после смешивания в результате коллоидной химической реакции. Таким

образом, способ на основе использования хлоридов успешно устраняет такие

недостатки, как требования к проведению реакции при высокой температуре с

удалением промежуточных продуктов и другие дополнительные стадии,

которые приводят к возможному загрязнению конечных продуктов.

Использование хлоридных гидратов является предпочтительным по сравнению

с обычными хлоридами из-за более высокой растворимости в воде. Молярная

растворимость хлорид-гидрата диспрозия, например, почти вдвое выше, чем у

хлорида диспрозия: 5,99 моль/л [48] и 3,63 моль/л [49], соответственно. Также известно, что соединения гидратов более стабильны при нормальных условиях и влажности.

1.1.2 Характеризация наночастиц

Размер частиц играет решающую роль в свойствах наночастиц, и поэтому

важной задачей при характеризации наночастиц является определение размера частиц.

Существуют надежные методы определения размера синтезированных наночастиц, такие как метод просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), метод Брунауэра - Эммета - Теллера (БЭТ), метод рассеяния света и метод рентгеновской дифракции [50]. Кроме того, исследуемые частицы отличаются размерами, поэтому, требуется информация о среднем размере частиц и распределении размеров относительно этого среднего размера. Рассмотрим данные методы более подробно.

С помощью сорбции азота [51] размер частиц можно определить по удельной поверхности с учетом плотности частиц и некоторых предположений относительно их формы. Оценка по теории БЭТ [51] позволяет получить информацию о размерах неагломерированных и плотных частиц [52-53]. Между размером частиц и площадью поверхности существует обратная зависимость. Предполагая, что частицы имеют сферическую форму и узкое распределение по размерам, удельная площадь поверхности дает средний диаметр частицы в нанометрах по следующей формуле [50]:

¿bet = 6000/pS, (1)

где S - удельная площадь поверхности в м2/г, ар - плотность в г/см3.

Согласно методу БЭТ, удельная поверхность частиц определяется физической адсорбцией азота. Уравнение изотермы записывается в виде:

Р - 1 + £ziü, (2)

у(ро-р) Утс Утср 0

где р - давление, р0 - давление насыщенного газа, V - объем адсорбированного газа при давлении р, Vm - объем газа, необходимый для образования полного

мономолекулярного адсорбированного слоя, с - константа.

Уравнение изотермы (2) находится в удобной форме, так как график зависимостир/у(р0-р) отр/р0 должен давать прямую линию с пересечением 1/^тс и наклоном (с-!)/утс. Таким образом, из наклона и точки пересечения можно оценить две константы ут и с, первая из которых представляет собой объем газа, необходимый для образования полного мономолекулярного адсорбированного слоя, а вторая приблизительно равна е(Ег-Е1)/НТ. Где Е1 - теплота адсорбции первого слоя, а Еъ - теплота конденсации. На рисунке 1 представлены типичные графики уравнения (2) для различных изотерм для адсорбции азота при 90,1 К на различных адсорбентах [51].

О 0,05 0.10 0.15 0.20 0.2о 0.30 Р/Рп.

Рисунок 1 - Типичные графики уравнения (2) для различных изотерм для адсорбции азота при 90,1 К на различных адсорбентах [51].

Метод рассеяния света - один из самых распространенных и часто используемых методов характеризации. Рассеяние света подразделяется на статическое рассеяние света (измерение интенсивности рассеяния из-за взаимодействия света с частицами в различных пространственных положениях), динамическое рассеяние света (измерение рассеяния из-за взаимодействия света с частицами как функции времени) и анализ отслеживания рассеяния (отслеживание движения частиц посредством измерения рассеяния) [54].

Статическое рассеяние света, более известное как лазерная дифракция, используется для определения размера частиц в микронном и субмикронном диапазоне. Техника лазерной дифракции основана на явлении рассеяния света частицами во всех направлениях. Угловое распределение интенсивности такого рассеяния напрямую зависит от размеров частиц. Лазерная дифракция применима к частицам диаметром от 10 нм до нескольких миллиметров. На рисунке 2 показано явление рассеяния света на сферической частице.

'"ЧШтт 'ЦНИИ

Рисунок 2 - Явление рассеяния света на сферической частице.

Образец, диаметр частиц которого необходимо измерить, растворяется до

соответствующей концентрации в подходящей жидкости или в газе. Далее через

раствор с образцом пропускается пучок монохроматического источника света -

лазера (отсюда и термин «лазерная дифракция»). Свет, рассеянный частицами

под различными углами, попадает на многоэлементный детектор. Затем

распределение интенсивности рассеяния с использованием соответствующей

оптической модели и математической процедуры преобразовывается в объемное

14

распределение частиц по размерам. Помимо размера частиц, на диаграмму рассеяния также влияют форма и оптические свойства образца.

Динамическое рассеяние света используется для определения размеров частиц от 1 нм до 1000 нм. Взвешенные в жидкости наночастицы в результате взаимодействия с молекулами суспендирующей жидкости находятся в постоянном броуновском движении. Динамическое рассеяние света измеряет броуновское движение наночастиц и связывает это движение с эквивалентным гидродинамическим диаметром, при этом движение более мелких частиц переоценивается. В действительности динамическое рассеяние света измеряет зависящие от времени флуктуации интенсивности рассеяния, вызванные конструктивными и деструктивными интерференциями, возникающими в результате относительных броуновских движений наночастиц в образце. Посредством применения функции автокорреляции и последующего расчета экспоненциального затухания средний размер частиц может быть рассчитан на основе зависящих от времени колебаний интенсивности света [55]. Например, в статье [56] авторы выполняли измерения размера синтезированных частиц оксида титана TiO2 с помощью динамического рассеяния света на приборе Malvern Zetasizer Nano-ZS (Рисунок 3). Образцы облучали красным светом (длина волны гелий-неонового лазера X = 632,8 нм) и анализировали флуктуации интенсивности рассеянного света (обнаруженные при угле обратного рассеяния 173°) для получения автокорреляционной функции. На рисунке 3 показано распределение интенсивности, полученное с помощью типичного алгоритма в программном обеотечении DTS v5.03 с пиком 85,6 нм.

Size Distribution by Intensity

2015г-g 10-ш с

500

- Record 47: ТГО2 Nanotek, рНЗ, 1 - Record 48: Ti02 Nanotek, рНЗ, 2

- Record 49: Ti02 Nanotek, рНЗ, 3

Рисунок 3 - Распределение интенсивности по размерам в зависимости от диаметра в нанометрах для образца оксида титана TiO2 полученное с помощью динамического рассеяния света на Malvern Zetasizer Nano-ZS [56].

Таким образом авторы, используя образец TiO2, показали разницу между распределением интенсивности (85,6 нм), объема (65,6 нм) и числа частиц (51,9 нм).

При использовании одного и того же материала размер, определяемый методом на основе интенсивности отличался в два раза по сравнению с методом на основе числа частиц. Ни один из этих результатов по своей сути не является «правильным» или «корректным», но они показывают, почему важно четко понимать используемый метод и фактический параметр размера, который указывается при ссылке на размер частиц частицы.

Микроскопия является важнейшим инструментом в наноструктурных исследованиях. Однако, разрешающая способность оптических микроскопов не позволяет получать изображения наноразмерных объектов вследствие дифракционного предела. Поэтому, для изучения размеров наночастиц используются методы электронной сканирующей и просвечивающей микроскопии. Остановимся на просвечивающей микроскопии. Разрешающая способность просвечивающего микроскопа позволит определить точные размеры маленьких частиц, а также при применении техник элементного анализа, которые основаны на рентгеновской дисперсионной спектроскопии

Size (nm)

(например, энерго-дисперсионного спектрометра Oxford instruments X-Max T) позволит получить информацию о химическом составе наноструктур.

Метод просвечивающей электронной микроскопии - это прямой метод наблюдения. Метод просвечивающей электронной микроскопии может дать такую информацию, как размер частиц, распределение по размерам и морфологию наночастиц. При измерении размера частиц микроскопия -единственный метод, в котором непосредственно наблюдаются отдельные частицы [57]. Однако у него есть свои особенности и ограничения. Метод трудоемок для пробоподготовки; например, очень маленькие частицы могут быть прозрачными для электронов и не иметь контраста. С помощью полученных изображений с микроскопа получают размер частиц. После получения изображений с просвечивающего микроскопа обычно строят распределение частиц по размерам и определяют средний размер частиц. На рисунке 4 представлена характерная гистограмма, которая показывает частоту появления в зависимости от диапазона размеров наночастиц оксида алюминия, синтезированных в плазме [50].

О 15 30 45 60 75 90

Меап 24.СБ

12.20

M 535

0 15 30 4 5 60 75 90

Parlicle м/с (пш)in linear scale

Рисунок 4 - Гистограмма, показывающая частоту появления в зависимости от диапазона размеров наночастиц оксида алюминия, синтезированных в плазме. Данные о размере частиц основаны на анализе

изображений более 500 частиц [50]. 17

По построенным гистограммам оценивают среднее значение и стандартное отклонение. Еще одно преимущество этого метода построения графиков состоит в том, что легче найти более подходящую для распределения математическую модель. Для того, чтобы убедиться в правильности модели распределения, можно построить кривую процентной частоты появления с осью размера частиц в линейном масштабе (Рисунок 5). Если распределение регулируется формулой нормального или гауссова распределения, они должны иметь линейную аппроксимацию [58]. На рисунке 5а распределение лежит на сильно изогнутых линиях, а значит гауссовский метод неадекватно описывает распределение. С другой стороны, рисунок содержит те же данные с логарифмической шкалой размера частиц, а распределение довольно прямое, а значит данные могут быть более точно представлены формулой логарифмического нормального распределения. Эта основная формула также подтверждается на рисунке 5б сплошной линией, отражающей наиболее подходящее логнормальное распределение.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кондратьева Екатерина Ивановна, 2021 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Chen, G. Lanthanide-doped ultrasmall yttrium fluoride nanoparticles with enhanced multicolor upconversion photoluminescence/ G. Chen, H. Qiu, R. Fan, S. Hao, S. Tan, C. Yang, G. Han // J. Mater. Chem. - 2012. - V.22. - P.20190-20196.

2. Chatterjee, D.K. Upconversion fluorescence imaging of cells and small animals using lanthanide doped nanocrystals/ D.K. Chatterjee, A.J. Rufaihah, Y. Zhang// Biomaterials. - 2008. - V.29. - P.937-943.

3. Wang, F. Recent advances in the chemistry of lanthanide-doped upconversion nanocrystals/ F. Wang, X. Liu// Chem. Soc. Rev. - 2009. - V.38. - P.976-989.

4. Kong, D.Y. Biofunctionalization of CeF3:Tb3+ nanoparticles/ D.Y. Kong, Z.L. Wang, C.K. Lin, Z.W. Quan, Y.Y. Li, C.X. Li, J. Lin// Nanotechnology. - 2007. -V.18. - 075601.

5. Wang, F. One-pot synthesis of chitosan/LaF3:Eu3+ nanocrystals for bio-applications/ F. Wang, Y. Zhang, X. Fan, M. Wang// Nanotechnology. - 2006. - V.17. - P.1527-1532.

6. Dekker, R. Stimulated emission and optical gain in LaF3:Nd nanoparticle-doped polymer-based waveguides/ R. Dekker, D.J.W. Klunder, A. Borreman, M.B.J. Diemeer, K. Worhoff, A. Driessen// Appl. Phys. Lett. - 2004. - V.85. - P.6104-6106.

7. Jüstel, T. New Developments in the Field of Luminescent Materials for Lighting and Displays/ T. Jüstel, H. Nikol, C. Ronda// Angew. Chem. Int. Ed. - 1998. - V.37. -P.3084-3103.

8. Evanics, F. Water-Soluble GdF3 and GdF3/LaF3 Nanoparticles Physical Characterization and NMR Relaxation Properties/ F. Evanics, P.R. Diamente, F.C.J.M. van Veggel, G.J. Stanisz, R.S. Prosser// Chem. Mater. - 2006. - V.18. - P.2499-2505.

9. Zheng, X. TbF3 nanoparticles as dual-mode contrast agents for ultrahigh field magnetic resonance imaging and X-ray computed tomography/ X. Zheng, Y. Wang, L.

Sun, N. Chen, L. Li, S. Shi, S. Malaisamy, C. Yan// Nano Research. - 2016. - V.9. -P.1135-1147.

10. González-Mancebo, D. HoF3 and DyF3 Nanoparticles as Contrast Agents for High-Field Magnetic Resonance Imaging/ D. González-Mancebo, A.I. Becerro, T.C. Rojas, M.L. García-Martín, J.M. de la Fuente, M. Ocaña// Part. Part. Syst. Charact. - 2017. -V.34. - 1700116.

11. Wang, C. Drug delivery with upconversion nanoparticles for multi-functional targeted cancer cell imaging and therapy/ C. Wang, L. Cheng, Z. Liu// Biomaterials. -2011. - V.32. - P.1110-1120.

12. Park, S.-E. Effect of sintering conditions on the magnetic and micro structural properties of Nd-Fe-B sintered magnets doped with DyF3 powders/ S.-E. Park, T.-H. Kim, S.-R. Lee, S. Namkung, T-S. Jang// Journal of Applied Physics. - 2012. - V.111.

- 07A707.

13. Cao, X.J. Coercivity enhancement of sintered Nd-Fe-B magnets by efficiently diffusing DyF3 based on electrophoretic deposition/ X.J. Cao, L. Chen, S. Guo, X.B. Li, P.P. Yi, A.R. Yan, G.L. Yan// Journal of Alloys and Compounds. - 2015. - V.631.

- P.315-320.

14. Sawatzki, S. Electrical and magnetic properties of hot-deformed Nd-Fe-B magnets with diferent DyF3 additions/ S. Sawatzki, I. Dirba, L. Schultz, O. Gutfleisch// Journal of Applied Physics. - 2013. - V.114. - 133902.

15. Sueptitz, R. Effect of DyF3 on the corrosion behavior of hot-pressed Nd-Fe-B permanent magnets/ R. Sueptitz, S. Sawatzki, M. Moore, M. Uhlemann, O. Gutfleisch, A. Gebert// Materials and Corrosion. - 2015. - V.66. - P.152-157.

16. Wan, R. 2.86 ^m emission and fluorescence enhancement through controlled precipitation of ZnTe nanocrystals in DyF3 doped multicomponent tellurite oxyfluoride glass/ R. Wan, P. Wang, S. Li, Y. Ma// Journal of Non-Crystalline Solids. - 2021. -V.564. - 120842.

17. Ye, X. Competition of shape and interaction patchiness for self-assembling nanoplates/ X. Ye, J. Chen, M. Engel, J.A. Millan, W. Li, L. Qi, G. Xing, J.E. Collins, C.R. Kagan, J. Li, S.C. Glotzer, C.B. Murray// Nature Chemistry. - 2013. - V.5. -P.466-473.

18. Bhowmik, S. A room temperature, templated synthesis of lanthanide trifluoride nanoparticles and their unusual self-assembly/ S. Bhowmik, T. Gorai, U. Maitra// J. Mater. Chem. C. - 2014. - V.2. - P.1597-1600.

19. Li, C. Hydrothermal Synthesis of Lanthanide Fluorides LnF3 (Ln = La to Lu) Nano-/Microcrystals with Multiform Structures and Morphologies/ C. Li, J. Yang, P. Yang,

H. Lian, J. Lin// Chem. Mater. - 2008. - V.20. - P.4317-4326.

20. Holmes, L.M. Specific heat of a dipolar-coupled ising ferromagnet LiTbFV L.M. Holmes, F. Hulliger, H.J. Guggenheim, J.P. Maita// Phys. Lett. A. - 1974. - V.50. -P. 163-164.

21. Savinkov, A.V. Magnetic properties of Dy3+ ions and crystal field characterization in YF3:Dy3+ and DyF3 single crystals/ A.V. Savinkov, S.L. Korableva, A.A. Rodionov,

I.N. Kurkin, B.Z. Malkin, M.S. Tagirov, H. Suzuki, K. Matsumoto, S. Abe// J. Phys.: Condens. Matter. - 2008. - V.20. - 485220.

22. Saito, S. Strong Coupling between Liquid 3He and Electron Spins at the Magnetic Phase Transition/ S. Saito// Phys. Rev. Lett. - 1975. - Vol.36. - P.975-978.

23. Гусев, А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии/ А.И. Гусев. -2-е изд., испр. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. - 416 с.

24. Wang, X. Hydrothermal synthesis of rare-earth fluoride nanocrystals/ X. Wang, J. Zhuang, Q. Peng, Y. Li// Inorg Chem. - 2006. - V.45. - P.6661-6665.

25. Wang, X. Fullerene-like rare-earth nanoparticles/ X. Wang, Y. Li// Angew Chem Int Ed. - 2003. - V.42. - P.3497-3500.

26. Wang, X. Rare-earth-compound nanowires, nanotubes, and fullerene-like nanoparticles: synthesis, characterization, and properties/ X. Wang, Y. Li// Chem Eur J. - 2003. - V.9. - P.5627-5635.

27. Lemyre, J.-L. Synthesis of lanthanide fluoride nanoparticles of varying shape and size/ J.-L. Lemyre, A.M. Ritcey// Chem Mater. - 2005. - V.17. - P.3040-3043.

28. Stouwdam, J.W. Near-infrared emission of redispersible Er3+,Nd3+, and Ho3+ doped LaF3 nanoparticles/ J.M. Stouwdam, F.C.J.M. van Veggel// Nano Lett. - 2002. - V.2. -P.733-737.

29. Grzyb, T Facile synthesis, structural and spectroscopic properties of GdF3:Ce3+,Ln3+(Ln3+=Sm3+,Eu3+,Tb3+,Dy3+) nanocrystals with bright multicolor luminescence/ T. Grzyb, M. Runowski, S. Lis// J Lumin. - 2014. - V.154. - P.479-486.

30. Gaurkhede, S.G. Synthesis of LaF3 superfine powder by microwave heating method/ S.G. Gaurkhede, M.M. Khandpekar, S.P. Pati// MSAIJ. - 2011. - V.7. -P.387-390.

31. Ma, L. Microwave-assisted hydrothermal synthesis and characterizations of PrF3 hollow nanoparticles/ L. Ma, W.-X. Chen, Y.-F. Zheng, J. Zhao, Z. Xu// Materials Letters. - 2007. - V.61. - P.2765-2768.

32. Ma, L. Synthesis and characterization of novel flower-like CeF3 nanostructures via a rapid microwave method/ L. Ma, W.-X. Chen, X.-Y. Xu, L.-M. Xu, X.-M. Ning// Mater Lett. - 2010. - V.64. - P.1559-1561.

33. Wu, Y.-F. Synthesis of LaF3 superfine powder by microwave heating method/ Y.-F. Wu, Y. Tian, Y. Han, Y. Zhai, C. Wang// Trans Nonferrous Met Soc China. - 2004. - V.14. - P.738-741.

34. Li, C. Fine structural and morphological control of rare earth fluorides REF3 (RE=La-Lu, Y) nano/microcrystals: microwave-assisted ionic liquid synthesis,

magnetic and luminescent properties/ C. Li, P. Ma, P. Yang, Z. Xu, G. Li, D. Yang, C. Peng, J. Lin// Cryst Eng Comm. - 2011. - V.13. - P. 1003-1013.

35. Zhao, J. A phase transfer assisted solvo-thermal strategy for the synthesis of REF3 and Ln3+-doped REF3 nano-/microcrystals/ J. Zhao, M. Zhu, L. Mu, Z. Yang, L. Wang, L. Gu, Y.-S. Hu, S. Dai, H. Liu// J Colloid Interface Sci. - 2014. - V.436. - P.171-178.

36. Wei, Y. Polyol-mediated synthesis of water- soluble LaF3:Yb,Er upconversion fluorescent nanocrystals/ Y. Wei, F. Lu, X. Zhang, D. Chen// Mater Lett. - 2007. -V.61. - P.1337-1340.

37. Yuji, W. Preparation of Nano-sized Nickel Metal Particles by Microwave Irradiation/ W. Yuji, K. Hiromitsu, S. Takao, M. Hirotaro, S. Takayuki, K. Takayuki, Y. Shozo// Chemistry Letters. - 1999. - V.28. - P.607-608.

38. Mi, C.-C. Microwave-assisted one-pot synthesis of water-soluble rare-earth doped fluoride luminescent nanoparticles with tunable colors/ C.-C. Mi, Z. Tian, B. Han, C. Mao, S. Xu// J Alloys Compd. - 2012. - V.525. - P.154-158.

39. Zhao, Q. Rare Earth Fluoride Nano-/Microstructures: Hydrothermal Synthesis, Luminescent Properties and Applications/ Q. Zhao, Z. Xu, Y. Sun// Journal of nanoscience and nanotechnology. - 2014. - V.14. - P.1675-1676.

40. Yi, G.S. Rare earth doped LaF3 nanocrystals for upconversion fluorescence/ G.S. Yi, G.M. Chow// National University of Singapore. Singapore. - 2005.

41. Yi, G.S. Colloidal LaF3:Yb,Er, LaF3:Yb,Ho and LaF3:Yb,Tm nanocrystals with multicolor upconversion fluorescence/ G.S. Yi, G.M. Chow// J Mater Chem. - 2005. - V.15. - P.4460-4464.

42. Zhang, M. Synthesis, characterization, and luminescence properties of uniform Ln3+ doped YF3 nanospindles/ M. Zhang, H. Fan, B. Xi, X. Wang, C. Dong, Y. Qian// J Phys Chem. - 2007. - V.111. - P.6652-6657.

43. Wang, J. One-step synthesis of highly water-soluble LaF3:Ln3+ nanocrystals in methanol without using any ligands/ J. Wang, S. Bo, L. Song, J. Hu, X. Liu, Z. Zhen// Nanotechnology. - 2007. - V.18. - 465606.

44. Li, F. Microwave-assisted synthesis and up-down conversion luminescent properties of multicolor hydrophilic LaF3:Ln3+ nanocrystals/ F. Li, C. Li, X. Liu, T. Bai, W. Dong, X. Zhang, Z. Shi, S. Feng// Dalton Trans. - 2013. - V.42. - P.2015 -2022.

45. Wang, M. Room temperature synthesis and characterization of different morphological TbF3 nano/microcrystals/ M. Wang, Y. Shi, G. Jiang, Y. Tang// Mater Lett. - 2011. - V.65. - P.1945-1948.

46. He, B. Synthesis of size controlled Ag nanoparticles/ B. He, J.J. Tan, K.Y. Liew, H. Liu// Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. - 2004. - V.221. - P.121-126.

47. Liou, Y.H. Effect of precursor concentration on the characteristics of nanoscale zerovalent iron and its reactivity of nitrate/ Y.H. Liou, S.-L. Lo, W.H. Kuan, C.-J. Lin, S.C. Weng// Water Res. - 2006. - V.40. - P.2485-2492.

48. Solubilities of some rare-earth compounds. Chemistry semi-annual summary research report for January-June [Электронный ресурс]/ J.E. Powell. - Ames Laboratory Technical Reports, 1959. - Режим доступа: http://lib.dr.iastate.edu/ameslab_isreports/6, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. англ.

49. Some physical properties of rare -earth chlorides in aqueous solution [Электронный ресурс]/ V.W. Saeger, F.H. Spedding. - Ames Laboratory Technical Reports, 1960. Режим доступа: - http://lib.dr.iastate.edu/ameslab_isreports/46 свободный. - Загл. с экрана. - Яз. англ.

50. Akbari, B. Particle size characterization of nanoparticles - a practicalapproach/ B. Akbari, M. Pirhadi Tavandashti, M. Zandrahimi// Iranian Journal of Materials Science & Engineering. - 2011. - V.8. - P.48-56.

51. Brunauer, S. Adsorption of Gases in Multimolecular Layers / S. Brunauer, P.H. Emmett, E. Teller// Journal of the American Chemical Society. - 1938. - V.60. -P.309-319.

52. Beaucage, G. Particle size distributions from small-angle scattering using global scattering functions/ G. Beaucage, H.K. Kammler, S.E. Pratsinis// J. Appl. Cryst. -2004. - V.37. - P.523-535.

53. Kammler, H.K. Structure of Flame-Made Silica Nanoparticles by Ultra-Small-Angle X-ray Scattering/ H.K. Kammler, G. Beaucage, R. Mueller, S.E. Pratsinis// Langmuir. - 2004. - V.20. - P.1915-1921.

54. Xu, R. Light scattering: A review of particle characterization applications/ R. Xu// Particuology. - 2015. - V.8. - P.11-21.

55. Brar, S.K., Measurement of nanoparticles by light-scattering techniques/ S.K. Brar, M. Verma// Trends in Analytical Chemistry. - 2011. - V.30. - P.4-17.

56. Nobbmann, U. Light scattering and nanoparticles/ U. Nobbmann, A. Morfesis// Materials Today. - 2009. - V.12. - P.52-54.

57. Allen, T., Particle Size Measurement// T. Allen// Chapman and Hall. 5th Edition. -1996. - V.1&2. - 512 P.

58. Park, D Grain size analysis of longitudinal thin film media/ D. Park, R. Sinclair// Journal of Applied Physics. - 2000. - V.87. - P.5687-5689.

59. Трофимова, Т.И. Курс физики: учебное пособие для вузов// Т.И. Трофимова// М: Издательский центр «Академия». 11-е изд., стер. - 2006. - 560 с.

60. Zak, A.K. X-ray analysis of ZnO nanoparticles by Williamson-Hall and size-strain plot methods/ A.K. Zak, W.H.A. Majid, M.E. Abrishami, R. Yousefi// Solid State Sciences. - 2011. - V.13. - P.251-256.

61. Mote, V.D. Williamson-Hall analysis in estimation of lattice strain in nanometer-sized ZnO particles/ V.D. Mote, Y. Purushotham, B.N. Dole// Journal of Theoretical and Applied Physics. - 2012. - V.6. - 6.

62. Scherrer, P Bestimmung der Grösse und der inneren Struktur von Kolloidteilchen mittels Röntgenstrahlen/ P. Scherrer// NGWGMPK. - 1918. - V.26. - P.98-100.

63. Williamson, G.K. X-ray line broadening from filed aluminium and wolfram/ G.K. Williamson, W.H. Hall// Acta Metall. - 1953. - V.1. - P.22-31.

64. Warren, B.E. The separation of cold-work distortion and particle size broadening in X-ray patterns/ B.E. Warren, B.L. Averbach// J Appl Phys. - 1952. - V.23. - P.497-498.

65. Venkateswarlu, K. X-ray peak broadening studies of nanocrystalline hydroxyapatite by Williamson-Hall analysis/ K.Venkateswarlu, A.C. Bose, N. Rameshbabu/ Physica B: Condensed Matter. - 2010. - V.405. - P.4256-4261.

66. Dorofeev, G.A. Determination of Nanoparticle Sizes by Xray Diffraction/ G.A. Dorofeev, A.N. Streletskii, I.V. Povstugar, A.V. Protasov, E.P. Elsukov// Colloid Journal. - 2012. - V.74. - P.675-685.

67. Grzelczak, M. Directed Self-Assembly of Nanoparticles/ M. Grzelczak, J. Vermant, E.M. Furst, L.M. Liz-Marzan// ACS Nano. - 2010. - V.4. - P.3591-3605.

68. Grzybowski, B.A. Self-assembly: from crystals to cells/ B.A. Grzybowski, C.E. Wilmer, J. Kim, K.P. Browne, K.J.M. Bishop// Soft Matter. - 2009. - V.5. - P.1110-1128.

69. Halley, J.D. Consistent concepts of self-organization and self-assembly/ J.D. Halley, D.A. Winkler// Complexity. - 2008. - V.14. - P.10-17.

70. Zhang, Y.-W. Singlecrystalline and monodisperse LaF3 triangular nanoplates from a single-source precursor/ Y.-W. Zhang, X. Sun, R. Si, L.-P. You, C.-H. Yan// JACS. - 2005. - V.127. - P.3260-3261.

71. Sun, X. From trifluoroacetate complex precursors to monodisperse rare-earth fluoride and oxyfluoride nanocrystals with diverse shapes through controlled fluorination in solution phase/ X. Sun, Y.-W. Zhang, Y.-P. Du, Z.-G. Yan, R. Si, L.-P. You, C.-H. Yan// Chem Eur J. - 2007. - V.13. - P.2320-2332.

72. Yan, Z.-G. Controlled synthesis of rare earth nanostructures/ Z.-G. Yan, C.-H. Yan// J Mater Chem. - 2008. - V.18. - P.5046-5059.

73. Chen, Z. Self-assembled hollow rare earth fluoride alloyed architectures with controlled crystal phase and morphology/ Z. Chen, Q. Zhao, G. Feng, Z. Geng, Z. Wang// CrystEngComm. - 2012. - V.14. - P.7764-7770.

74. Zhang, F. Fabrication of Ordered Magnetite-Doped Rare Earth Fluoride Nanotube Arrays by Nanocrystal Self-Assembly/ F. Zhang, D. Zhao// Nano Research. - 2009. -V.22. - P.92-305.

75. Collier, C.P. Nanocrystal superlattices// C.P. Collier, T. Vossmeyer, J.R. Heath// Annual Review of Physical Chemistry. - 1998. - V.49 - P.371-404.

76. Motte, L. Self-assembled monolayer of nanosized particles differing by their size/ L. Motte, F. Billoudet, M.-P. Pileni// J Phys Chem. - 1995. - V.99. - P.16425-16429.

77. Motte, L. Self-organization of size-selected nanoparticles into threedimensional superlattices/ L. Motte, F. Billoudet, E. Lacaze, M.-P. Pileni// Adv Mater. - 1996. -V.8. - P.1018-1020.

78. Murray, C.B. Self-organization of CdSe nanocrystallites into three-dimensional quantum dot superlattices/ C.B. Murray, C.R. Kagan, M.G. Bawendi// Science. - 1995. - V.270. - P.1335-1338.

79. Lian, H. Spontaneous ring-like selfassembly of BaF2 nanoparticles/ H. Lian, J. Liu, Z. Ye, C. Shi// Journal of Nanoscience and Nanotechnology. - 2005. - V.5. - P.394-396.

80. Вонсовский, С.В. Магнетизм. Магнитные свойства диа-, пара, ферро-, антиферро-, и ферримагнетиков. М.: Наука, гл. ред. физ. -матем. лит. 1971. - 1032 с.

81. Киренский, Л.В. Ферромагнетизм и его применение/ Л.В. Киренский. - Изд. 2-е, перераб и доп. - М.: Учпедгиз, 1957. - 104 с.

82. DyF3 crystal structure, Springer Materials [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://materials.springer.com/isp/crystallographic/docs/sd_1300541. свободный. - Загл. с экрана. - Яз. англ.

83. Zalkin, A. The Crystal Structures of YF3 and Related Compounds/ A. Zalkin, D.H. Templeton// J. Am. Chem. Soc. - 1953. - V.75. - P.2453-2458.

84. Hansen, P.E. Transferred hyperfine interaction between the rare-earth ions and the fluorine nuclei in rare-earth trifluorides/ P.E. Hansen, R. Newald, H.G. Guggenheim// Phys. Rev. B - 1978. - V.17. - P.2866-2876.

85. Luttinger, J.M. Theory of Dipole Interaction in Crystals/ J.M. Luttinger, L. Tisza// Physical Review. - 1946. - V.70. - P.954-964.

86. Roser, M.R. Dipolar ferromagnetic order in a cubic system/ M.R. Roser, L.R. Corruccini// Physical Review Letters. - 1990. - V.65. - P.1064-1067.

87. Zhang, H. Spontaneous magnetic order in random dipolar solids/ H. Zhang, M. Widom// Physical Review B. - 1995. - V.51. - P.8951-8957.

88. Bouchaud, J.P. Dipolar ferromagnetism: A Monte Carlo study/ J.P. Bouchaud, P.G. Zerah// Physical Review B. - 1993. - V.47 - P.9095-9097.

89. Puntes, V.F. Collective behaviour in two-dimensional cobalt nanoparticle assemblies observed by magnetic force microscopy/ V.F. Puntes, P. Gorostiza, D.M. Aruguete, N.G. Bastus, A.P. Alivisatos// Nature Materials. - 2004. - V.3. - P.263-268.

90. Bedanta, S. Overcoming the Dipolar Disorder in Dense CoFe Nanoparticle

Ensembles: Superferromagnetism/ S. Bedanta, T. Eimüller, W. Kleeman, J. Rhensius,

129

F. Stromberg, E. Amaladass, S. Cardoso, P.P. Freitas// Physical Review Letters. -

2007. - V.98. - 176601.

91. Yamamuro, S. Random dipolar ferromagnetism in CoCoO core-shell cluster assemblies observed by electron holography/ S. Yamamuro, K. Yamamoto, D.L. Peng, T. Hirayama, K. Sumiyama// Applied Physics Letters. - 2007. - V.90. -242510.

92. Yamamoto, K. Direct visualization of dipolar ferromagnetic domain structures in Co nanoparticle monolayers by electron holography/ K. Yamamoto, S.A. Majetich, M.R. McCartney, M. Sachan, S. Yamamuro, T. Hirayama// Applied Physics Letters. -

2008. - V.93. - 082502.

93. Gubin, S.P. Magnetic Nanoparicles/ S.P. Gubin// WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim. - 2009. - 466 p.

94. Batlle, X. Finite-size effects in fine particles: Magnetic and transport properties/ X. Batlle, A. Labarta// J. Phys. D: Appl. Phys. - 2002. - V.35. - R15-R42.

95. Ho, C.-H. Size-dependent magnetic properties of PtMn nanoparticles/ C.-H. Ho, C.-H. Lai// IEEE Transactions on Magnetics. - 2006. - V.42. - P.3069-3071.

96. Dobrynin, A.N. Critical size for exchange bias in ferromagnetic-antiferromagnetic particles/ A.N. Dobrynin, D.N. Ievlev, K. Temst, P. Lievens, J. Margueritat, J. Gonzalo, C.N. Afonso, S.Q. Zhou, A. Vantomme, E. Piscopiello, G. Van Tendeloo// Applied Physics Letters. - 2005. - V.87. - 012501.

97. Kodama, R.H. Magnetic nanoparticles/ R.H. Kodama// J. Magn. Magn. Mater. -1999. - V.200. - P.359-372.

98. Sun, L. Finite-size effects in nickel nanowire arrays/ L. Sun, P.C. Searson, C.L. Chien// Phys. Rev. B. - 2000. - V.61. - R6463- R6466.

99. Issa, B. Magnetic Nanoparticles: Surface Effects and Properties Related to Biomedicine Applications/ B. Issa, I.M. Obaidat, B.A. Albiss, Y. Haik// Int. J. Mol. Sci. - 2013. - V.14. - P.21266-21305.

100. Alivisatos, A. P. Perspectives on the Physical Chemistry of Semiconductor Nanocrystals/ A.P. Alivisatos// J. Phys. Chem. - 1996. - V.100. - P.13226-13239.

101. Chen, X. Doped semiconductor nanomaterials/ X. Chen, Y. Lou, S. Dayal, X. Qiu, R. Krolicki, C. Burda, C. Zhao, J. Becker// Nanosci. Nanotechnol. - 2005. - V.5. -P.1408-1420.

102. Gubin, S.P. Magnetic nanoparticles: Preparation, structure and properties/ S.P. Gubin, Y.A. Koksharov, G.B. Khomutov, G.Y. Yurkov// Russ. Chem. Rev. - 2005. -V.74. - P.489-520.

103. Guimarâes, A.P. Principles of Nanomagnetism/ A.P. Guimarâes// Springer: Berlin/Heidelberg, Germany. - 2009. - 335 p.

104. Bertotti, G. Hysterisis in Magnetism: For Physicists, Materials Scientists, and Engineers; Academic Press-Elsevier: Waltham, MA, USA. - 1998. - 569 p.

105. Frenkel, J. Spontaneous and induced magnetisation in ferromagnetic bodies/ J. Frenkel, J. Doefman// Nature. - 1930. - V.126. - P.274-275.

106. Kittel, C. Theory of the structure of ferromagnetic domains in films and small particles/ C. Kittel// Phys. Rev. - 1946. - V.70. - P.965-971.

107. M0rup, S. Magnetic nanoparticles/ S. M0rup, M.F. Hansen, C. Frandsen// In D. Andrews, G. Scholes, & G. Wiederrecht (Eds.), Comprehensive Nanoscience and Technology. Elsevier: Amsterdam, The Netherlands. - 2011. - P.437-491.

108. Néel, L. Théorie du trainage magnétique des ferromagné tiques en grains fins avec applications aux terres cuites/ L. Néel// Ann. Geophys. - 1949. - V.5. - P.99-136.

109. Bean, C.P. Superparamagnetism/ C.P Bean, J.D. Livingston// J. Appl. Phys. -1959. - V.30. - P.120S-129S.

110. Bedanta, S. Supermagnetism/ S. Bedanta, W. Kleemann// J. Phys. D: Appl. Phys. - 2009. - V.42. - 013001.

111. Chang, Y.Q. Synthesis and characterization of Mn3O4 nanoparticles/ Y.Q. Chang, X.Y. Xu, X.H. Luo, C.P. Chen, D.P. Yu// J. Cryst. Growth. - 2004. - V.264. - P.232-236.

112. Rong, C. Size-Dependent Chemical and Magnetic Ordering in L10-FePt Nanoparticles/ C. Rong, D. Li, V. Nandwana, N. Poudyal, Y. Ding, Z. L. Wang, H. Zeng, J. P. Liu// Adv. Mater. - 2006. - V.18. - P.2984-2988.

113. Alloyeau, D. Size and shape effects on the order-disorder phase transition in CoPt nanoparticles/ D. Alloyeau, C. Ricolleau, C. Mottet, T. Oikawa, C. Langlois, Y.Le Bouar, N. Braidy, A. Loiseau// Nat. Mater. - 2009. - V.8. - P.940-946.

114. Zhou, S.M. Size-dependent ferromagnetic phase transition in Sm0.5Sr0.5MnO3/ S.M. Zhou, Y.Q. Guo, J.Y. Zhao, C.L. Wang, L.F. He, L. Shi/ Jounal of Applied Physics. - 2012. - V.111. - 056104.

115. Tiwari, S. Paramagnetic to ferromagnetic transition and superparamagnetic blocking in Ni(OH)2 nanoparticles/ S. Tiwari, K. Rajeev// Physical Review B. - 2008. - V.77. - 224430.

116. Kumar, S.P. Ferromagnetic-paramagnetic transition temperature in bulk and nanostructured Lac.7SrxCaa32-xMnO3 (x=0.10, 0.15, and 0.20) manganite materials/ S.P. Kumar, K. Sakthipandi, R. Gayathiri, M.S. Panday, A. Karthik, V. Rajendran// Rare Metals. - 2015. - V.36. - P.501-511.

117. Wang, H.-Y. Critical point of magnetic nanostructures in the Ising model/ H.-Y. Wang, Y.-S. Zhou, E. Wang, D.L. Lin// Chinese Journal of Physics. - 2001. - V.39. -P.85-89.

118. Shankar, K. Enhanced ferromagnetic transition temperature in nanocrystalline lanthanum calcium manganese oxide (La0 67Cao.33MnO3)/ K. Shankar, S. Kar, G.N. Subbanna, A.K. Raychaudhuri// Sold State Communications. - 2004. - V.129. -P.479-483.

119. Farle, M. Thickness-dependent Curie temperature of Gd(0001)/W(110) and its dependence on the growth conditions/ M. Farle, K. Baberschke, U. Stetter, A. Aspelmeier, F. Gerhardter// Phys. Rev. - 1993. - V.47. - P.11571-11574.

120. Foner, S. The vibrating sample magnetometer: Experiences of a volunteer (invited)/ S. Foner// J. Appl. Phys. - 1996. - V.79. - P.4740-4745.

121. Qui, Z.Q. Surface magneto-optic Kerr effect/ Z.Q. Qiu, S.D. Bader// Rev. Sci. Instrum. - 2000. - V.71. - P.1243-1255.

122. Felcher, G.P. Neutron reflectometry as a tool to study magnetism (invited)/ G.P. Felcher// J. Appl. Phys. - 2000. - V.87. - P.5431-5436.

123. Durr, H.A. A Closer Look Into Magnetism: Opportunities With Synchrotron Radiation/ H.A. Dürr, T. Eimüller, H.-J. Elmers, S. Eisebitt, M. Farle, W. Kuch, F. Matthes, M. Mertins, H.-C. Mertins, P.M. Oppeneer, L. Plucinski, C.M. Schneider, H. Wende, W. Wurth, H. Zabel// IEEE Trans. Magn. - 2009. - V.45. - P.15-57.

124. Guo Z.-F. Electrochromic & magnetic properties of electrode materials for lithium ion batteries/ Z.-F. Guo, K. Pan, X.-J. Wang// Chin. Phys. B - 2016. - V.25. - 017801

125. Petrovsky, E. On determination of the Curie point from thermomagnetic curves/ E. Petrovsky, A. Kapicka// Journal of Geophysical Research. - 2006. - V.111. -B12S27.

126. Skumryev, V. Beating the superparamagnetic limit with exchange bias/ V. Skumryev, S. Stoyanov, Y. Zhang, G. Hadjipanayis, D. Givord, J. Nogues// Nature. -2003. - V.423. - P.850-853.

127. Guo, J.-C. Advances in low-feld nuclear magnetic resonance (NMR) technologies applied for characterization of pore space inside rocks: a critical review/ J.-C. Guo, H.-Y. Zhou, J. Zeng, K.-J. Wang, J. Lai, Y.-X. Liu// Petroleum Science. - 2020. -V.17. - P.1281-1297.

128. Johnson, A. Nuclear magnetic resonance secular relaxation measurements as a method of extracting internal magnetic field gradients and pore sizes/ A. Johnson, H. Daigle// Interpretation. - 2016. - V.4. - P.T557-T565.

129. Xu, M. Mapping the Evolution of Adsorption of Water in Nanoporous Silica by in situ Solid-State 1H NMR Spectroscopy/ M. Xu, K.D.M. Harris, J.M. Thomas// Journal of the American Chemical Society. - 2008. - V.130. - V.5880-5882.

130. Moudrakovski, I.L. Applications of Hyperpolarized Xenon to Diffusion in Vycor Porous Glass/ I.L. Moudrakovski, A. Sanchez, C.I. Ratcliffe, J.A. Ripmeester// J. Phys. Chem. B. - 2000. - V.104. - P.7306-7310.

131. Pasquier, V. 129Xe NMR as a Probe of Gas Diffusion and Relaxation in Disordered Porous Media: An Application to Vycor/ V. Pasquier, P. Levitz, A. Delville// The Journal of Physical Chemistry. - 1996. - V.100. - P.10249-10256.

132. Raftery, D Xenon NMR Spectroscopy/ D. Raftery// Annual Reports on NMR Spectroscopy. - 2006. - V.57. - P.205-270.

133. Thompson, K. The preferential adsorption of 4He from 3He-4He mixtures onto Vycor glass/ K. Thompson// Journal of Low Temperature Physics. - 1978. - V.32. -P.361-377.

134. Dmitriev, V.V. Polar Phase of Superfluid 3He in Anisotropic Aerogel/ V.V. Dmitriev, A.A. Senin, A.A. Soldatov, A.N. Yudin// Physical Review Letters. - 2015. - V.115. - 165304.

135. Daunt J.G. Multilayer adsorption of 3He and 4He on zeolite from 4 K to 80 K/ J.G. Daunt, C.Z. Rosen// Journal of Low Temperature Physics. - 1970. - V.3. -P.89-111.

136. Chen, C.P. Sorption Studies of Helium and Neon by Crystals of C60 and C70/ C.P. Chen, S. Mehta, E.A. Hoefling, S. Zelakiewicz, F.M. Gasparini// Journal of Low Temperature Physics. - 1996. - V.102. - P.31-59.

137. Collin, E. Fast-exchange model visualized with 3He confined in aerogel: A Fermi liquid in contact with a ferromagnetic solid/ E. Collin, S. Triqueneaux, Y.M. Bunkov, H. Godfrin// Physical Review B. - 2009. - V.80. - 094422.

138. Dmitriev, V.V. Effect of Magnetic Boundary Conditions on Superfluid 3He in Nematic Aerogel/ V.V. Dmitriev, A.A. Soldatov, A.N. Yudin// Physical Review Letters. - 2018. - V.120. - 075301.

139. Dmitriev, V.V. NMR Shifts in 3He in Aerogel Induced by Demagnetizing Fields/ V.V. Dmitriev, M.S. Kutuzov, A.A. Soldatov, A.N. Yudin// JETP Letters. - 2018. -V.108. - P.816-819.

140. Horvitz, E.P. Spin-Lattice Relaxation of Liquid He3 and He3-He4 Mixtures/ E.P Horvitz// Physical Review A. - 1970. - V.1. - P.1708-1712.

141. Schmiedeskamp, J. Paramagnetic relaxation of spin polarized 3He at bare glass surfaces/ J. Schmiedeskamp, W. Heil1, E.W. Otten, R.K. Kremer, A. Simon, J. Zimmer// The European Physical Journal D - Atomic, Molecular, Optical and Plasma Physics. - 2006. - V.38. - P.427-438.

142. Таюрский, Д.А. Магнитная связь жидкого 3Не и диэлектрических ван-флековских парамагнетиков/ Д.А. Таюрский диссертация

143. Lusher, C.P. Nuclear magnetic relaxation of 3He gas. I. Pure 3He/ C.P Lusher, M.F. Secca, M.G. Richards// Journal of Low Temperature Physics. - 1988. - V.72. -P.25-69.

144. Stanislavovas, A. The 3He nuclear magnetic relaxation in nematically ordered Al2O3 aerogels: effects of 4He and nitrogen pre-plating/ A. Stanislavovas, V. Kuzmin, K. Safiullin, E. Alakshin, A. Klochkov, M. Kutuzov, M. Tagirov// Journal of Physics: Condensed Matter. - 2021. DOI:410.1088/1361-648X/abe475

145. Creswell, D.J. Nuclear-Magnetic-Resonance Study of the Formation and Structure of an Adsorbed 3He Monolayer/ D.J. Creswell, D.F. Brewer, A.L. Thomson// Phys. Rev. Lett. - 1972. - V.29. - P. 1144-1148.

146. Cowan, B.P. Nuclear magnetic relaxation in adsorbed helium-3 monolayers and other two-dimensional systems/ B.P. Cowan// J. Phys. C: Solid State Phys. - 1980. -V.13. - P.4575-4599.

147. Satoh, K. Pulsed NMR study of submonolayer and multilayer 3He films adsorbed on Grafoil/ K. Satoh, T. Sugawara// Journal of Low Temperature Physics. - 1980. -V.38. - P.37-77.

148. Hurlimann, M.D. Effective Gradients in Porous Media Due to Susceptibility Differences/ M.D. Hurlimann// Journal of Magnetic Resonance. - 1998. - V.131. -P.232-240.

149. Klochkov, A.V. Magnetic resonance of 3He nuclei in porous media/ A.V. Klochkov, M.S. Tagirov// Low Temp Phys. - 2014. - V.41. - P.50-57.

150. Kuzmin, V. Angstrom-scale probing of paramagnetic centers location in nanodiamonds by 3He NMR at low temperatures/ V. Kuzmin, K. Safiullin, G. Dolgorukov, A. Stanislavovas, E. Alakshin, T. Safin, B. Yavkin, S. Orlinskii, A. Kiiamov, M. Presnyakov, A. Klochkov, M. Tagirov// Physical Chemistry Chemical Physics. - 2018. - V.20. - P.1476-1484.

151. Егоров, А.В. Обнаружение прямой магнитной связи ядер жидкого 3Не с ядрами 169Tm в кристалле этилсульфата тулия/ А.В. Егоров, Ф.Л. Аухадеев, М.С. Тагиров, М.А. Теплов// Письма в ЖЭТФ. - 1984. - Т.39. - С.480-482.

152. Naletov, V.V. Relaxation of the nuclear magnetism of liquid 3He at the surface of paramagnetic crystals/ V.V. Naletov, M.S. Tagirov, D.A. Tayurskii, M.A. Teplov// JETP. - 1995. - V.81. - P.311-319.

153. Klochkov, A.V. Effect of surface magnetism of solid-state substrates on the NMR of liquid 3He/ A.V. Klochkov, V.V. Naletov, M.S. Tagirov, D.A. Tayurski// JETP Letters. - 1999. - V.69. - P.539-545.

154. Egorov, A.V. Observation of magnetic coupling between the nuclei of liquid 3He and the 141Pr nuclei of PrF3 crystalline powder/ A.V. Egorov, D.S. Irisov, A.V. Klochkov, A.V. Savinkov, K.R. Safiullin, M.S. Tagirov, D.A. Tayurskii, A.N. Yudin// JETP Lett. - 2007. - V.86. - P.416-419.

155. Tagirov, M.S. Spin kinetics of He-3 in contact with synthesized PrF3 nanoparticles/ M.S. Tagirov, E.M. Alakshin, R.R. Gazizulin, A.V. Egorov, A.V. Klochkov, S.L. Korableva, V.V. Kuzmin, A.S. Nizamutdinov, K. Kono,A. Nakao, A.T. Gubaidullin// Journal of Low Temperature Physics. - 2011. - V.162. - P.645-652.

156. Alakshin, E.M. The spin kinetics of 3He in contact with nanosized crystalline powders LaF3/ E.M. Alakshin, A.M. Gazizulina, R.R. Gazizulin, A.V. Klochkov, T.R. Safin, K.R. Safiullin, M.S. Tagirov, M.Yu. Zakharov// J. Phys.: Conf. Ser. - 2014. -V.568. - 012001.

157. Alakshin, E.M. Comments on the cross-relaxation effect between adsorbed He-3 and PrF3 nanoparticles/ E.M. Alakshin, R.R. Gazizulin, A.M. Gazizulina, A.V. Klochkov, S.B. Orlinskii, A.A. Rodionov, T.R. Safin, K.R. Safiullin, M.S. Tagirov, M.Yu. Zakharov// Low Temperature Physics. - 2015. - V.41. - P.47-49.

158. Genio, E.B. Nuclear spin coupling of 3He to metallic Sb at low temperatures/ E.B. Genio, J. Xu, N.S. Sullivan, G.G. Ihas// Czechoslovak J. Phys. - 1996. - V.46. - P.219-220.

159. Genio, E.B. Nuclear Spin Relaxation of Powdered Metallic Antimony in Liquid 3He/ E.B. Genio, G.G. Ihas, N.S. Sullivan// J. Low Temp. Phys. - 1998. - V.112. -P.21-45.

160. Beal-Monod, M.T. Nuclear spin relaxation in normal liquid 3He in contact with magnetic substrates/ M.T. Beal-Monod, D.L. Mills// J. Low Temp. Phys. - 1978. -Vol.30. - P.289-321.

161. Albers, R.C. Spin relaxation of 3He to paramagnetic centers in surfaces at very low temperatures/ R.C. Albers, J.W. Wilkins// J. Low Temp. Phys. - 1979. - Vol.34. - P.105-106.

162. Hammel, P.C. Relaxation of nuclear magnetization of liquid 3He in confined geometries/ P.C. Hammel, R.C. Richardson// Phys. Rev. Lett. - 1984. - Vol.52. -P.1441-1444.

163. Alakshin, E.M. Development of various methods for PrF3 nanoparticles synthesis/ E.M. Alakshin, B.M. Gabidullin, A.T. Gubaidullin, A.V. Klochkov, S.L. Korableva, M.A. Neklyudova, A.M. Sabitova, M.S. Tagirov https://arxiv.org/abs/1104.0208

164. Kraus, W. POWDER CELL—a program for the representation and manipulation of crystal structures and calculation of the resulting X-ray powder patterns/ W. Kraus, G. Nolze// Journal of Applied Crystallography. - 1996. - V.29. - P.301-303.

165. Alakshin, E.M. Annealing of PrF3 Nanoparticles by Microwave Irradiation/ E.M. Alakshin, R.R. Gazizulin, A.V. Klochkov, S.L. Korableva, T.R. Safin, K.R. Safiullin, M.S. Tagirov// Optics and Spectroscopy. - 2014. - V.116. - P.721-723.

166. Pires, L.F. Soil pore characterization using free software and a portable optical microscope/ L.F. Pires, F.S. Borges, S. Passoni, A.B. Pereira// Pedosphere. - 2013. -V.23. - P.503-510.

167. Balanda, M. AC Susceptibility Studies of Phase Transitions and Magnetic Relaxation: Conventional, Molecular and Low-Dimensional Magnets/ M. Balanda//Acta Phys Pol A. - 2013. - V.124. - P.964-976.

168. Alakshin, E.M. The home-built pulse nuclear magnetic resonance spectrometer with digital quadrature detection for 3He research at low temperatures/ E.M. Alakshin,

R.R. Gazizullin, A.V. Klochkov, V.V. Kuzmin, A.M. Sabitova, T.R. Safin, M.S. Tagirov// Magn. Reson. Solids. - 2013. - V.15. - 13104.

169. Dolgorukov, G.A. The home-built pulse NMR spectrometer with CPMG sequence for 3He research at low temperatures/ G.A. Dolgorukov, V.V. Kuzmin, A.V. Bogaychuk, E.M. Alakshin, K.R. Safiullin, A.V. Klochkov, M.S. Tagirov// Magn. Reson. Solids. - 2018. - V.20. - 18206.

170. Wayne, R.C. Nuclear-Magnetic-Resonance Study of Self-Diffusion in a Bounded Medium/ R.C. Wayne, R.M. Cotts// Phys. Rev. - 1966. - V.151- P.264-272.

171. Volkov, V.V. Fabrication of ordered aerogel samples with different densities/ V.V. Volkov, V.V. Dmitriev, D.V. Zolotukhin, A.A. Soldatov, A.N. Yudin// Instruments and Experimental Techniques. - 2017. - V.60. - P.737-741.

172. Gazizullin, R.R. NMR of Liquid 3He in Pores of a Clay Sample/ R.R. Gazizulin, A.V. Klochkov, V.V. Kuzmin, K.R. Safiullin, M.S. Tagirov, A.N. Yudin, V.G. Izotov, L.M. Sitdikova// Appl. Magn. Reson. - 2010. - V.38. - P.271-278.

173. Alakshin, E. The Calcium Carbonate Geological Samples Study by 3He NMR/ E. Alakshin, R. Gazizulin, A. Klochkov, E. Kondratyeva, A. Laskin, M. Tagirov// Appl. Magn. Reson. - 2017. - V.48. -P.723-729.

174. Fatkullin, N.F. Spin relaxation and diffusional damping of the spin-echo amplitude of a particle moving in a random Gaussian magnetic field/ N.F. Fatkullin// Sov. Phys. JETP. - 1992. - V.74. - P.833-838.

175. Goya, G.F. Static and dynamic magnetic properties of spherical magnetite nanoparticles/ G.F. Goya, T.S. Berquo, F.C. Fonseca// Journal of Applied Physics. -2003. - V.94. - P3520.