양성자 조사가 두 물질의 자기 특성에 미치는 영향

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 14032(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

1.9 MeV 양성자 조사가 구조적 및 자기적 특성에 미치는 영향은 2차원(2D) NiSO4(1,3-페닐렌디아민)2 배위 페리자성체에서 조사되었습니다. X-선 분말 회절 및 IR 분광법을 통해 중앙에 Ni 이온이 있는 팔면체는 샘플이 받는 플루언스에 관계없이 변하지 않는 것으로 나타났습니다. 대조적으로, 양성자 조사는 1,3-페닐렌디아민이 관여된 유연한 부분의 수소 결합에 큰 영향을 미칩니다. DC 자기 측정 결과, 양성자 조사에 따라 여러 가지 자기 특성이 수정된 것으로 나타났습니다. T = 2.0 K에서 측정된 등온 자화는 양성자 선량에 따라 달라지며, 가장 높은 측정 필드 μ0Hdc = 7 T에서 자화의 50% 증가 또는 잔류자속의 25% 감소를 달성합니다. 가장 큰 변화는 보자력장에서 관찰되었으며, 이는 조사되지 않은 샘플에 비해 90% 감소했습니다. 관찰된 결과는 자기 모멘트 회전의 자유도 증가와 층간 교환 커플링의 수정을 설명합니다.

다기능 분자 재료 분야에 대한 최근 집중적인 조사는 고밀도 데이터 저장 및 처리1,2,3,4, 자기 냉동5,6,7,8 또는 광학 활성과 같은 현대 기술에서의 응용 가능성과 통합적으로 관련되어 있습니다. 센서 및 스위치9,10. 분자 자기의 광범위한 기능은 사용 가능한 구조의 다양성과 온도, 압력 및 빛 조사를 포함한 외부 자극으로 특성을 변경할 수 있는 가능성에서 나타납니다. 양성자 조사는 외부 요인에 따라 재료 특성을 조정하는 또 다른 접근 방식입니다. 현재 제어 가능한 방식으로 재료 특성을 엔지니어링하기 위해 탄소 동소체, 반도체, 필름, 초전도체 및 합금 연구에 널리 사용되고 있습니다. 에너지 입자로 조사된 고체는 비선형 및 임계값 효과를 유발하는 극도로 높은 밀도의 국지적 에너지 증착에 노출됩니다. 결과적으로 새로운 특성을 지닌 새로운 재료를 얻을 수 있습니다.

특히, 이온 조사는 자기 특성을 수정하는 데 사용됩니다. 유도된 결함은 결함 농도가 특정 임계값을 초과하거나 장거리 자기 질서(LRMO)를 갖는 상자성 및 시스템의 자기 특성을 변경할 때 비자성 재료에서 상자성 반응을 일으킬 수 있습니다. 특히 강한 자기 구조인 경우 상관관계가 존재합니다. 조사는 퀴리 온도를 증가시키고 보자력장, 자화 포화도, g-인자 및 자기 히스테리시스 루프의 모양과 같은 특성에 영향을 미칠 수 있습니다. 양성자 조사는 양성자 에너지를 조정하여 선택한 영역과 깊이에 걸쳐 원자 수준에서 변화를 생성할 수 있으며, 이는 자성 재료의 제어된 엔지니어링에 대한 이러한 접근 방식의 관점을 만듭니다.

현재, 이온 조사에 대한 분자 자성 물질의 반응에 대한 체계적인 연구는 없습니다. 이러한 격차를 메우기 위해 우리는 NiSO4(1,3-페닐렌디아민)2 배위 폴리머(이하 Ni(MPD)2SO4로 약칭함)의 자기 특성에 대한 1.9MeV 양성자 조사의 효과를 조사했습니다. 이 분자 자석은 TC = 24 K 이하에서 상당한 크기의 보자력장과 장거리 자기 정렬을 나타냅니다. X선 분말 회절, 적외선 분광학 및 자기 측정을 수행하여 양성자 플루언스 ψ = 5 × 1013–의 영향을 조사했습니다. 구조적 및 자기적 특성은 2.2 × 1015cm−2입니다. 구조적 변화는 C-H 및 N-H 결합과 관련된 고분자 부분 내에서만 관찰되었지만 양성자 조사는 자기 특성, 특히 보자력장, 비가역성 정도 및 최대 자화의 상당한 변형을 유도했습니다.