Оксиды марганца в последнее время представляют большой интерес ввиду перспективности их потенциальных применений в высокоплотной магнитной записи, электрохимических устройствах и т.д. Широко известны каталитические свойства Mn3O4 при редукции азотосодержащих выхлопных газов. Для расширения диапазона применений оксидов марганца необходимо исследовать их структурные и магнитные свойства и их взаимосвязь. Однако то, что магнитные свойства сильно зависят от анизотропии, а следовательно, и формы частиц, очевидно.
Группа ученых во главе с Нана Джао (Nana Zhao) разработала двухфазный метод синтеза, позволяющий получать стабильные суспензии наночастиц Mn3O4 с заданными размером и формой в неполярном растворителе. В качестве прекурсоров были использованы стеарат марганца (II) и трет-бутиламин, растворенные по отдельности в толуоле и воде соответственно. Додециламин, также растворенный в толуоле, играл роль стабилизирующего нанокристаллы лиганда. Смесь выдерживали в автоклаве при различных температурах (120-180˚С). Оказалось, что форма и размер частиц определяются временем синтеза и температурой, а также концентрациями реагентов. При низких температурах и маленьком времени выдержки синтезируются кубические кристаллы, которые при повышении температуры и времени синтеза эволюционируют в сферические наночастицы.
Полученные монодисперсные (D≈5,5%) наночастицы самоорганизовывались на достаточно большой площади, причем частицы разных форм образовывали различные структуры. С помощью малоугловой рентгеновской дифракции было показано, что сферические частицы организовывались в кубическую гранецентрированную плотноупакованную структуру, в то время как кубические кристаллы образовывали ламельную структуру.
Магнитные свойства образцов сильно зависели от размера и формы частиц. Так, сферические наночастицы с диаметрами 5, 9,7, 13,4 нм имели температуры Кюри 37,8, 39, 40,9 К и температуры блокировки 33, 34 и 40 К соответственно. Кроме того, кубические кристаллы обладали немного большими Тк и ТБ, чем сферические кристаллы того же размера.
Работа "Shape- and Size-Controlled Synthesis and Dependent Magnetic Properties of Nearly Monodisperse Mn3O4 Nanocrystals" опубликована в журнале Small (DOI: 10.1002/smll.200700698).
