Magnetic properties of Fe nanowires electrodeposited in self-ordered alumina membrane

• Autorzy: Dobosz I. , Gumowska W. , Czapkiewicz M.

Identyfikatory

DOI

10.7494/mafe.2018.44.4.169

Warianty tytułu

PL

Własności magnetyczne nanodrutów Fe osadzonych elektrolitycznie w samouporządkowanej membranie tlenku glinu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The iron nanowire arrays (NWs) were fabricated by DC electrodeposition into hexagonally ordered alumina pores. With the use of X-ray diffraction analysis, the structure of iron wires was determined. The iron wires have the Body Centered Cubic structure. The influence of cathodic deposition potential and parameters of membrane on the magnetic properties of nanowire arrays was investigated. Magnetic properties analyzed by VSM measurements suggest that the easy axis of magnetization follows the nanowire axis, with coercivity increasing with a decrease of nanowire diameter and length. The dependence of the height of Fe wires on the electrodeposition potential was determined. The low cathodic potential and smaller pore diameter are the synthesis parameters most beneficial for large coercivity with easy axis along nanowires.

PL

Nanodruty żelaza (NWs) zostały wytworzone w procesie elektrolitycznego osadzania w warunkach potencjostatycznych w heksagonalnie uporządkowanych porach tlenku glinu. Za pomocą rentgenowskiej analizy dyfrakcyjnej określono strukturę drutów żelaznych. Nanodruty żelazne wykazują strukturę regularną przestrzennie centrowaną (RPC). Zbadano wpływ potencjału katodowej redukcji oraz parametrów membrany na własności magnetyczne układu nanodrutów. Własności magnetyczne analizowane za pomocą pomiarów VSM sugerują, że łatwa oś magnetyzacji znajduje się wzdłuż osi drutów, a pole koercji wzrasta wraz ze spadkiem średnicy i długości nanodrutów. Określono zależność wysokości drutów Fe od potencjału elektroosadzania. Niski potencjał katodowej redukcji oraz mniejsza średnica porów to najbardziej korzystne parametry syntezy dla uzyskania wysokiej koercji z łatwą osią magnetyzacji wzdłuż osi nanodrutów.

Słowa kluczowe

EN

anodic alumina membrane; hysteresis loop; iron; nanowires

PL

membrana tlenku glinu; pętla histerezy; żelazo; nanodruty

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Metallurgy and Foundry Engineering
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 44, no. 4
• Strony: 169--179
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Dobosz I.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Non-Ferrous Metals, Department of Physical Chemistry and Metallurgy of Non-Ferrous Metals, Krakow, Poland

autor

Gumowska W.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Non-Ferrous Metals, Department of Physical Chemistry and Metallurgy of Non-Ferrous Metals, Krakow, Poland

autor

Czapkiewicz M.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Computer Science, Electronics and Telecommunications, Department of Telecommunications, Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Cortés A., Lavín R., Denardin J.C., Marotti R.E., Dalchiele E.A., Valdivia P., Gómez H.: Template assisted electrochemical growth of cobalt nanowires: Influence of deposition conditions on structural, optical and magnetic properties. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 11 (2011), 3899–3910
• [2] Cui Y., Lieber C.M.: Functional nanoscale electronic devices assembled using silicon nanowire building blocks. Science, 291, 5505 (2001), 851–853
• [3] Sellmyer D., Zheng M., Skomski R.: Magnetism of Fe, Co and Ni nanowires in self-assembled arrays. Journal of Physics: Condensed Matter, 13, 25 (2001), R433–R460
• [4] Sellmyer D.J., Zheng H., Yan M., Sun S., Liu Y.: Handbook of Advanced Magnetic Materials. IV: Properties and Application, 2006
• [5] Choi J., Sauer G., Göring P., Nielsch K., Wehrspohn R.B., Gösle U.: Monodisperse metal nanowire arrays on Si by integration of template synthesis with silicon technology. Journal of Materials Chemistry, 13, 5 (2003), 1100
• [6] Kac M., Zarzycki A., Kac S., Kopec M., Perzanowski M., Dutkiewicz E.M., Suchanek K., Maximenko A., Marszalek M.: Effect of the template-assisted electrodeposition parameters on the structure and magnetic properties of Co nanowire arrays. Materials Science and Engineering: B, 211 (2016), 75–84
• [7] Kröll M., Blau W.J., Grandjean D., Benfield R.E., Luis F., Paulus P.M., de Jongh L.J.: Magnetic properties of ferromagnetic nanowires embedded in nanoporous alumina membranes. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 249, 12 (2002), 241–245
• [8] Ciuculescu-Pradines D., Dumestre F., Comesaña-Hermo M., Chaudret B., Spasova M., Farle M., Amiens C.: Single-Crystalline Co Nanowires: Synthesis, Thermal Stability, and Carbon Coating. Chemistry of Materials, 21, 17 (2009), 3987–3995
• [9] Rivas J., Kazadi Mukenga Bantu A., Zaragoza G., Blanco M.C., López Quintela M.A.: Preparation and magnetic behavior of arrays of electrodeposited Co nanowires. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 249, 1–2 (2002), 220–227
• [10] Ye Z., Liu H., Luo Z., Lee H.-G., Wu W., Naugle D.G., Lyuksyutov I.F.: Thickness dependence of the microstructures and magnetic properties of electroplated Co nanowires. Nanotechnology, 20, 4 (2009), 045704
• [11] Ren Y., Liu Q.F., Li S.L., Wang J.B., Han X.H.: The effect of structure on magnetic properties of Co nanowire arrays. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 321, 3 (2009), 226–230
• [12] Kaur D., Chaudhary S., Pandya D.K.: Manifestations in the magnetization of the hcp-Co nanowires due to interdependence of aspect ratio and c-axis orientation. Journal of Applied Physics, 114, 4 (2013), 043909
• [13] Fert A., Piraux L.: Magnetic nanowires. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 200, 1–3 (1999), 338–358
• [14] Cui C.X., Wang B.L., Yang W., Sun J.B.: Effect of deposition voltage and Co2+ concentration on the texture and magnetic properties of Co nanowire arrays. Journal of Crystal Growth, 324, 1 (2011), 168–171
• [15] Han X., Liu Q., Wang J., Li S., Ren Y., Liu R., Li F.: Influence of crystal orientation on magnetic properties of hcp Co nanowire arrays. Journal of Physics D Applied Physics, 42, 9 (2009) 095005
• [16] Li F., Wang T., Ren L., Sun J.: Structure and magnetic properties of Co nanowires in self-assembled arrays. Journal of Physics: Condensed Matter, 16, 45 (2004), 8053–8060
• [17] Haehnel V., Fähler S., Schaaf P., Miglierini M., Mickel C., Schultz L., Schlörb H.: Towards smooth and pure iron nanowires grown by electrodeposition in self-organized alumina membranes. Acta Materialia, 58, 7 (2010), 2330–2337
• [18] Hu H.N., Chen H.Y., Yu S.Y., Chen J.L., Wu G.H., Meng F.B., Qu J.P., Li Y.X., Zhu H., Xiao J.Q.: Textured Co nanowire arrays with controlled magnetization direction. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 295, 3 (2005), 257–262
• [19] Paulus P.M., Luis F., Kröll M., Schmid G., de Jongh L.J.: Low-temperature study of the magnetization reversal and magnetic anisotropy of Fe, Ni, and Co nanowires. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 224, 2 (2001), 180–196
• [20] Gumowska W., Dobosz I., Uhlemann M., Koza J.A.: Al2O3 – Co and Al2O3 – Fe composites obtained by the electrochemical method. Archives of Metallurgy and Materials, 54, 4 (2009), 1119–1133
• [21] Dobosz I.: Elektrochemiczne metody otrzymywania kompozytów tlenek aluminium – metal (stop) o własnościach magnetycznych. PhD thesis, AGH, Kraków 2011
• [22] Khan H.R., Petrikowski K.: Synthesis and properties of the arrays of magnetic nanowires of Co and CoFe. Materials Science and Engineering: C, 19, 1–2, (2002), 345–348

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).