Структурные, магнитные и электронные свойства нанокомпозитов типа «ядро-оболочка» на основе оксидов и карбидов железа

Определено влияние золотой оболочки на свойства нанокомпозитов Fe₃O₄@Au. На основе данных мессбауэровской спектроскопии показано, что при покрытии золотом значения магнитных сверхтонких полей в приповерхностном слое магнетита в тетраподрешетке увеличивались на 26 кЭ и на 11 кЭ в октаподрешетке. Показано, что такое влияние обусловлено взаимодействием оборванных связей магнетита и кристаллического золота на границе раздела нанокомпозитов. Установлено, что в нанокомпозитах FexOy@C типа «ядро-оболочка», полученных методом одностадийного термического пиролиза, происходит восстановление оксидов железа от магнетита Fe₃O₄ к вюститу Fe₁₋ₓO при росте температуры синтеза. Восстановление происходит в ядре нанокомпозитов под влиянием углерода в пределах одной оболочки. При этом отдельные нанокомпозиты Fe₃O₄@C и Fe₁₋ₓO@C не образуются. Установлен ранее неизвестный механизм превращения кристаллического ферроцена в нанокомпозиты типа «ядро-оболочка» FexCy@C в условиях высоких давлений и температур. Обнаружено, что при давлении 8 ГПа и температуре порядка 800°С кристаллический ферроцен превращается в аморфный, перенасыщенный углеродом карбид железа Fe₁₋ₓCₓ. При температурах около 1000 - 1200°С происходит кристаллизация аморфной фазы в карбиды железа Fe₇C₃ (гексагональная фаза) и цементит Fe₃C. Преобразование фаз карбидов железа сопровождается выделением большого количества свободного углерода, а также образованием углеродной оболочки нанокомпозитов. Экспериментально определена заселенность кристаллографических позиций железа в гексагональном карбиде Fe₇С₃ в составе нанокомпозитов типа «ядро-оболочка» FexCy@C. Найдено отношение заселенности неэквивалентных кристаллографических позиций NFe-I : NFe-II : NFe-III = 1:3:6. Эта величина отличается от ожидаемой для объемных образцов, полученных в стандартных условиях 1:3:3, что обусловлено особенностями синтеза нанокомпозитов в экстремальных условиях высоких температур и давлений.