Гайшун В.Е., Семченко А.В., Cидский В.В., Паньков В.В

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗОЛЬ-ГЕЛЬ МЕТОДА ДЛЯ СИНТЕЗА
МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ТРЕХМЕРНЫХ И ДВУМЕРНЫХ МАТРИЦ С
МАГНИТНЫМИ СВОЙСТВАМИ
Гайшун В.Е.1, Семченко А.В.1, Cидский В.В.1, Паньков В.В.2, Савицкая Т.А.2
1
Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины,
246019, г.Гомель, ул. Советская 104,
2
Белгосуниверситет,
В последнее время золь-гель метод интенсивно применяется
для синтеза
неорганических и органо-неорганических матриц при пониженных температурах. Этот
метод обладает такими преимуществами, как простота используемого оборудования,
экономичность, экологичность, гибкость технологии. В частности, в качестве конечного
продукта могут быть получены многокомпонентные ксерогели и пленки, обладающие
магнитными свойствами.
Ниже рассматривается возможность синтеза данным методом объемных и пленочных
матриц, содержащих ферримагнитные соединения, для дальнейшего использования в
качестве носителей сверхплотной информации, а также в качестве сенсоров
электромагнитного излучения. В качестве исходных легирующих элементов использовались
соединения Fe(NO3)3; Mn(NO3)2; ZnSO4; Ni(NO3)2.
На рисунках 1 и 2 представлены базовые технологии синтеза объемных и пленочных
матриц, содержащих ферримагнитные соединения.
Гидролиз ТЭОС и
поликонденсция
Литье золей в формы
Добавление
Fe(NO3)3;Mn(NO3)2;ZnS4;
Ni(NO3)2
Гелеобразование
Созревание гелей
Сушка гелей
Рисунок 1.1 - Базовая технология гибридного золь-гель метода синтеза объемных образцов,
обладающих магнитными свойствами
279
Гидролиз ТЭОСа и
поликонденсация
Золь
Выдержка золя на
воздухе в течение
3-5 дней
Добавление
Fe(NO3)3;Mn(NO3)2;ZnSO4;Ni(NO3)2
Фильтрация золя
Нанесение золя на
подложку методом
центрифугирования
Легированная
силикатная плёнка
Рисунок 1.2 - Базовая технология приготовления золь-гель методом тонких плёнок, обладающих
магнитными свойствами
Методом АСМ получены изображения поверхности ксерогеля с суммарным массовым
содержанием соединений Fe(NO3)3; Mn(NO3)2; ZnSO4 15 % и 40 %. В пленках с массовым
содержанием соединений Fe(NO3)3; Mn(NO3)2; ZnSO4, равным 40 %, после термообработки
при 400 0С образуются нанокластеры со средним размером порядка 3-5 нм (рисунок 2), и
сама структура становится более уплотненной. Для ксерогелей другого состава
возникновения аналогичных образований не наблюдается.
На рисунке 3 изображена зависимость удельной намагниченности от температуры
нагрева для полученных золь-гель методом плёнок, легированных на стадии синтеза солями
Fe(NO3)3; Mn(NO3)2; ZnSO4 и Fe(NO3)3; Ni(NO3)2; ZnSO4 .Как видно, плёнки, легированные
соединениями Fe(NO3)3; Mn(NO3)2; ZnSO4, характеризуются большей удельной
намагниченностью, чем золь-гель плёнки, содержащие соединения Fe(NO3)3; Ni(NO3)2;
ZnSO4.
280
Рисунок 3 - Зависимость удельной намагниченности от температуры нагрева для ксерогелей,
содержащих соединения Fe-Mn-Zn (1) и Fe- Ni- Zn, после термообработки при 4000С (суммарное
массовое содержание солей составляло 40 % ).
Рисунок 4 – Зависимость удельной намагниченности ксерогеля, содержащего соединения Fe(NO3)3;
Mn(NO3)2; ZnSO4, от температуры
281
Исследовалось также изменение удельной намагниченности золь-гель пленок,
содержащих соединения Fe(NO3)3; Mn(NO3)2; ZnSO4 и Fe(NO3)3; Ni(NO3)2; ZnSO4 при их
нагревании и последующем охлаждении. Остаточная намагниченность при 300 К
сохраняется только в ксерогеле, содержащем Fe(NO3)3; Mn(NO3)2; ZnSO4, тогда как в
остальных образцах ее не наблюдается. Таким образом, данное сочетание легирующих
добавок является оптимальным для придания золь-гель матрицам магнитных свойств.
Рисунок 3.3 - Зависимость удельной намагниченности золь-гель пленки, легированной солями
Fe(NO3)3; Ni(NO3)2; ZnSO4, от температуры
282