多级核壳结构的磁性纳米颗粒具有独特的物理、化学性质,在多功能材料方面具有广泛的应用,近年来引起许多研究者的密切关注。自Meiklejohn、Bean等人通过表面处理方法深入研究了Co/CoO核壳纳米粒子的磁性耦合作用后,双磁性核壳结构纳米粒子更因材料本身铁磁性、亚铁磁性、反铁磁性之间的相互转变得到广泛的研究。尽管硬磁性、软磁性的结合及转变更有利于该类材料在不同领域(如磁存储、永磁体、微波吸收、生物医疗等)的应用,但该类材料的深入研究仍报道较少。为了深入了解纳米材料磁性相互作用的原理,尖晶石结构晶体(如MIIFe2O4, MII = Fe2+, Co2+,Mn2+, Ni2+)由于同时具有强磁性和软磁性的本质,且磁性状态可以通过阳离子种类进行调控,成为一种理想的磁性转变研究材料。为了合成该类材料,已报道的方法普遍较复杂且产量极低,无法满足后续分析、应用的需要。
美国布鲁克海文国家实验室的Huolin Xin团队设计了一种简单、高效的晶种辅助生长的方法,可在溶剂中快速合成核壳结构的强磁性CoFe2O4纳米粒子和软磁性MnFe2O4纳米粒子,它们均具有相同的尖晶石结构、相似的晶胞参数和相变条件,通过简单的表面处理即可进一步实现表面异质结构的形成。

结构决定性质。在对材料的结构解析方面,作者除了运用传统的XRD、TEM、ICP等表征手段外,还应用先进的联合表征技术如STEM-EELS、STEM-EDS、STEM-EDS tomography进行纳米尺度下材料的分析研究,为材料的结构参数,特别是纳米尺度下界面参数的分析提供了有利的帮助。

更值得注意的是,基于Fe-穆斯堡尔谱法的间接测试技术为后续相关多相结构中晶体结构的精细分析提供了可能。

这种方案简单、合成高效以及先进表征技术对材料进行结构分析的方法为后续相关材料的理论分析和实际应用提供了有利的指导。相关工作近期发表在ACS Nano 上。
该论文作者为:Marco Sanna Angotzi, Anna Musinu, Valentina Mameli, Andrea Ardu, Claudio Cara, Daniel Niznansky, Huolin L. Xin and Carla Cannas
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Spinel Ferrite Core-Shell Nanostructures by a Versatile Solvothermal Seed-Mediated Growth Approach and Study of Their Nanointerfaces
ACS Nano, 2017, 11, 7889, DOI: 10.1021/acsnano.7b02349
导师介绍
Huolin L. Xin课题组链接
https://sites.google.com/site/xinhuolin
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