Размерные эффекты и межчастичные взаимодействия в спектроскопии электронного магнитного резонанса дисперсных магнетиков и каталитических систем на их основе

Актуальность работы.

Изучение магнитных явлений открывает уникальные возможности для исследования строения и свойств веществ и материалов. Состояние магнитно упорядоченных веществ неразрывно связано с их электронной структурой. Часто электроны, обменное взаимодействие между которыми приводит к магнитному порядку, принимают непосредственное участие в различных физико-химических процессах: адсорбции, электронной и ионной проводимости, химической реакции и т. д.

В настоящее время существует большое количество методов, которые позволяют исследовать дисперсные системы на атомно-молекулярном уровне [1,2,3]. Несмотря на это, ввиду тех или иных ограничений, присущих каждому методу, исследователи сталкиваются с серьезными трудностями при изучении особенностей структуры и электронного строения составляющих систему частиц, при установлении связи между их структурой и реакционной способностью, а также при исследовании поведения системы как целого. Можно констатировать, что потребность в развитии новых высокочувствительных неразрушающих методов исследования структуры и свойств веществ по-прежнему крайне высока. В первую очередь, это касается веществ и материалов, широко используемых в химической промышленности. Одно из важнейших мест в данном классе занимают гетерогенные катализаторы.

Электронный магнитный резонанс (ЭМР) традиционно широко применяется для исследования химических процессов, веществ и материалов. В первую очередь это касается разновидности ЭМР — электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). За последние полвека метод ЭПР позволил получить выдающиеся результаты, которые принципиальны для понимания строения и свойств многих веществ, механизмов химических процессов. В то же время развитие ферромагнитного резонанса (ФМР), как разновидности ЭМР, для решения задач химии, к сожалению, не отвечает потребностям сегодняшнего дня. Во многом это связано с принципиальными трудностями, которые возникают при исследовании электронной системы с сильным обменным взаимодействием. Кроме этого практически важные объекты исследований представляют собой, как правило, сложную многочастичную систему, поведение которой кроме всего прочего осложняется межчастичными взаимодействиями. В дисперсном ферромагнетике магнитные межчастичные взаимодействия приводят к потере разрешающей способности, информативности резонансного метода, и снижают эффективность большинства методических приемов и подходов. Данная работа направлена на решение этих вопросов и расширение возможностей метода ФМР для исследования химических систем.

Цель работы.

Цель работы состоит в разработке и применении принципиально новых подходов к исследованию систем на основе дисперсных магнетиков с использованием электронного магнитного резонансаразработка прямого метода исследования магнитных межчастичных взаимодействий в дисперсных магнетиках, а также применение ферромагнитного резонанса для исследования модельных гетерогенных катализаторов и практически важных систем на основе наноразмерных ферромагнитных частиц, проявляющих суперпарамагнитные свойства.

Научная новизна.

В диссертационной работе обнаружен новый тип спектров ферромагнитного резонансного поглощения дисперсных магнетиков, обусловленных магнитными межчастичными взаимодействиями, т. н. тонкая структура ФМР. Изучена физическая природа тонкой структуры ферромагнитного резонанса и ее основные характеристики.

При использовании ферромагнитного резонанса для исследования дисперсной фазы предложен подход, позволяющий не менее чем на порядок увеличить разрешающую способность метода и более чем на порядок повысить его чувствительность. Предложена методика для мониторинга дисперсности ферромагнитной фазы, регистрации сверхмалых концентраций ферромагнетика, магнитной фазовой неоднородности.

Обнаружены и исследованы коллективные эффекты, обусловленные межчастичным магнитным взаимодействием в двумерных периодических структурах.

Методом ФМР в режиме т-зНи исследованы магнитные и структурные свойства модельных нанесенных металлических и биметаллических каталитических систем на основе Со, Ре, N1, а также некоторые физико-химические процессы с их участием. Для биметаллических Со-Рс1 и Ре-Рс1 систем обнаружены и исследованы структурные изменения, инициированные немагнитным металлом, которые приводят к существенным изменениям магнитного состояния нанесенных наночастиц.

Практическая значимость.

Практическая значимость работы базируется на открытии нового типа спектров ферромагнитного резонанса дисперсных магнетиков — тонкой структуры ФМР. Разработка и применение принципиально нового подхода позволяет не только существенно (не менее чем на порядок) увеличить разрешающую способность метода, но и получать достоверную информацию о наличии в образце дисперсной ферромагнитной фазы, о геометрических и магнитных свойствах составляющих ее частиц, а также о величине межчастичных диполь-дипольных взаимодействий. При исследовании наноразмерных ферромагнитных частиц, проявляющих суперпарамагнитные свойства, продемонстрированы возможности ферромагнитного резонанса для получения недоступной ранее информации о строении границ раздела в нанесенных металлических и биметаллических модельных катализаторах на основе Со, Ре, N1, Р<1 Показано, что ферромагнитный резонанс является уникальным инструментом исследования наноразмерных суперпарамагнитных частиц, в первую очередь начальных стадий их образования в режиме т-зИи, когда ограничена возможность использования других методов исследования.

Основные положения, выносимые на защиту.

Открыт новый тип спектров ферромагнитного резонанса дисперсных магнетиковтонкая структура ферромагнитного резонанса (ТС ФМР). Изучены основные характеристики и свойства тонкой структуры, понята и исследована ее физическая природа и механизм возникновения. Показано, что магнитные межчастичные взаимодействия определяют вид ТС ФМР. Сформулированы условия и характеристики дисперсной магнитной системы, необходимые для формирования не полностью усредненных спектров электронного парамагнитного и/или ферромагнитного резонанса.

Регистрация и анализ спектров тонкой структуры позволяют решать нестандартные задачи исследования свойств дисперсных магнетиков: идентифицировать наличие пространственно разделенных ферромагнитных областей, исследовать сверхмалые концентрации ферромагнитной фазы и магнитную фазовую неоднородность.

Показано, что диполь-дипольное взаимодействие между ферромагнитными частицами приводит к дополнительному поглощению в спектрах ФМР двумерных периодических структур на основе кобальта.

Показано, что использование размерных эффектов в спектроскопии ферромагнитного резонанса позволяет получать информацию о начальных стадиях образования магнитных наночастиц в различных системах. При исследовании модельных нанесенных на монокристаллическую пленку оксида алюминия биметаллических каталитических систем на основе Р<3, Со, Бе, показано, что наблюдаемое увеличение магнитного момента частиц Со и Бе при последующем нанесении Рё-, связано со структурной перестройкой частиц, которая индуцируется Рё-. Обнаружено, что при термическом разложении слоистых двойных гидроксидов [1ЛА12(0Н)б]2[№есиа]-4Н20 на ранней стадии формируются суперпарамагнитные частицы N1, имеющие дефектную кристаллическую структуру. При низких температурах разложения (<400° С) наблюдается быстрый рост количества частиц, в то время как при более высоких температурах начинает преобладать процесс укрупнения образовавшихся частиц.

Личный вклад автора.

Все результаты, приведенные в диссертации, получены либо самим автором, либо при его непосредственном участии. Автору принадлежит постановка темы и задач работы.

Апробация работы.

Материалы работ докладывались и обсуждались на 23 международных и российских конференциях, семинарах и симпозиумах. По приглашению директоров ведущих европейских институтов, результаты работы докладывались и обсуждались в известных научных центрах, проводящих исследования в данной области: Fritz-Haber-Institut of MaxPlanck-Society, Berlin, 2001, Prof. H.-J. FreundInstitute of Solid State Research, Forschungszentrum Julich, 2004, Prof. C.M. SchneiderKatholieke Universiteit Leuven, Solid State Physics and Magnetism Instuitute, Belgium, Prof. Peter Lievens, 2005.

По теме диссертации опубликовано 23 статьи в рецензируемых журналах и 23 тезиса докладов.

Основные результаты и выводы.

1. Открыт новый тип спектров ферромагнитного резонанса дисперсных магнетиковтонкая структура ферромагнитного резонанса (ТС ФМР). Изучены основные характеристики и свойства тонкой структуры ФМР.

2. Исследована физическая природа и механизм возникновения тонкой структуры ФМР. Показано, что причиной возникновения тонкой структуры являются магнитные межчастичные взаимодействия в дисперсном магнетике, которые определяют спектральные характеристики ТС ФМР.

3. Экспериментально и теоретически исследован статистический процесс формирования шумоподобных спектров электронного магнитного резонанса, заключающийся в неполном усреднении узких линий поглощения индивидуальных частиц дисперсного образца. Сформулированы условия формирования не полностью усредненных спектров электронного парамагнитного и/или ферромагнитного резонанса.

4. Проведен численный анализ процесса намагничивания дисперсной системы во внешнем магнитном поле при произвольной величине энергии магнитных межчастичных взаимодействий в рамках двухчастичной модели. Показано, что при определенных геометрических и магнитных параметрах система имеет гистерезис намагниченности при изменении величины магнитного поля без изменения его направления на противоположное в достаточно широком диапазоне значений энергий магнитной анизотропии и диполь-дипольного взаимодействия между частицами. Проведенный анализ позволил качественно описать основные характеристики экспериментально наблюдаемой тонкой структуры ФМР.

5. Показано, что регистрация и анализ тонкой структуры спектров ферромагнитного резонанса позволяют более чем на порядок повысить разрешающую способность и чувствительность метода ФМР в исследованиях дисперсных магнетиков и систем на их основе. Продемонстрированы некоторые возможности использования тонкой структуры ФМР для исследования дисперсных магнетиков и систем на их основе: регистрация ТС ФМР позволяет идентифицировать наличие пространственно-разделенных ферромагнитных областей, позволяет обнаруживать и исследовать сверхмалые количества дисперсной ферромагнитной фазы.

6. Показано, что регистрация и анализ тонкой структуры ФМР является новым инструментом для исследования магнитной фазовой неоднородности замещенных манганитов лантана. Впервые обнаружена и исследована тонкая структура ферромагнитного резонанса монокристалла ЬаолРЬо. зМпОз, обусловленная магнитной фазовой неоднородностью замещенного манганита лантана. Регистрация и анализ ТС ФМР позволили провести прямое наблюдение магнитной фазовой неоднородности в замещенных манганитах. Обнаружена корреляция интенсивности тонкой структуры ФМР с поведением магнетосопротивления монокристалла ЬаолРЬозМпОз.

7. Исследована принципиальная роль межчастичных диполь-дипольных взаимодействий в спектроскопии ФМР на примере модельных двумерных периодических структур на основе кобальта. Обнаружены и интерпретированы особенности в спектрах резонансного поглощения, связанные с возбуждением неоднородных спиновых волн, в том числе обусловленных диполь-дипольным взаимодействием между ферромагнитными частицами.

8. Методом ФМР в условиях сверхвысокого вакуума в режиме in-situ исследованы модельные нанесенные монои биметаллические каталитические системы на основе Pd, Со, Fe, Ni. Найдены условия получения нанесенных металлических суперпарамагнитных наночастиц Ni на поверхности а-АЬОз (1120) с характерным размером частиц <10 нм. При исследовании резонансных свойств нанесенных наночастиц показано, что: а) Pd, нанесенный поверх частиц Со на AI2O3/NIAI, существенно изменяет магнитные свойства частиц Со. Наблюдаемое увеличение эффективного магнитного момента связано со структурной перестройкой исходно нанесенных частиц Со, которая индуцируется Pdб) в процессе окисления нанесенных Со и Co-Pd модельных катализаторов на AI2O3/NIAI существует небольшое количество нестехиометрического (подповерхностного и/или поверхностного) кислорода, который не идентифицируется методами исследования поверхности, но оказывает существенное влияние на химию поверхности и объемные магнитные свойства металлических частицв) при последовательном нанесении Pd на частицы Fe наблюдается бимодальное распределение частиц по размерам и магнитным характеристикам. При малых покрытиях Pd наблюдается заметное перемешивание металлов в области интерфейса. При обратном порядке нанесения (Fe на частицы Pd) происходит сильное перемешивание металлов, приводящее к уменьшению наблюдаемой намагниченности частиц и увеличению их магнитной анизотропии.

9. Исследованы свойства и особенности формирования суперпарамагнитных наноразмерных частиц в ряде практически важных систем: в катализаторах получения синтез-газа из метана на основе Се^г оксидных систем, промотированных Р1 и N1- в железо-оксидных катализаторах селективного окисления сероводорода в серув высокодисперсных ферромагнитных системах на основе двойных 1Л-А1 слоистых гидроксидов. Показано, что использование размерных эффектов в спектроскопии ферромагнитного резонанса позволяет получить новые данные о геометрических и структурных особенностях образующихся магнитных наночастиц, в том числе на начальных стадиях образования магнитоупорядоченной фазы.

Публикации автора по теме диссертации Статьи в рецензируемых журналах.

1. В. Ф. Юданов, О. Н. Мартьянов, Квазистахостические спектры ЭПР цеолитных катализаторов: Доклады Академии Наук 357, 1997, стр. 652−656.

2. V.F. Yudanov, O.N. Martyanov, and Yu.N. Molin, Noise-like magnetic resonance absorption in zeolites: Chem. Phys. Lett. 284, 1998, pp. 435−439.

3. О. Н. Мартьянов, В. Ф. Юданов, Собственные шумоподобные спектры СВЧ-резонатора радиоспектрометра, Приборы и техника эксперимента 1, 1999, стр. 76−79.

4. О. Н. Мартьянов, В. Ф. Юданов, Эффекты неполного усреднения в спектрах ЭПР полиориентированных парамагнитных центров,.

Журнал Структурной Химии 40, 1999, стр. 1085−1090.

5. М. М. Юликов, О. Н. Мартьянов, В. Ф. Юданов, Статистический характер формирования тонкой структуры спектров ферромагнитного резонанса гамма-окиси железа, Журнал Структурной Химии 41, 2000, стр. 1072−1077.

6. М.М. Yulikov, O.N. Martyanov, and V.F. Yudanov, Noise-like Magnetic Resonance Fine Structure for Ferromagnetic Powders: Dipole-Dipole Interaction Effects,.

Applied Magnetic Resonance 23, 2002, pp. 105−112.

7. О. Н. Мартьянов, P.H. Ли, В. Ф. Юданов, Тонкая структура спектров ферромагнитного резонанса дисперсных магнетиков,.

Письма в ЖЭТФ, 75, 2002, стр. 763−767.

8. O.N. Martyanov, R.N. Lee, V.F. Yudanov, Manifestation of granular structure in FMR spectra: J. Magn. Magn. Mater. 267, 2003, pp. 13−18.

9. В. П. Исупов, K.A. Тарасов, Л. Э. Чупахина, Р. П. Митрофанова, Е. В. Старикова, М. М. Юликов, О. Н. Мартьянов, В. Ф. Юданов, А. Е. Ермаков, О. Б. Андреева: Темплатный синтез суперпарамагнитных частиц никеля при термическом разложении [LiAl2(OH)6]2[Niedta] 4Н20: Доклады Академии Наук 391, 2003, стр. 1−4.

10. М. М. Юликов, И. С. Аборнев, О. Н. Мартьянов, В. Ф. Юданов, В. П. Исупов, Л. Э. Чупахина, К. А. Тарасов, Р. П. Митрофанова, Ферромагнитный резонанс наночастиц никеля в аморфной оксидной матрице,.

Кинетика и Катализ, 45, 2004, стр. 1−4.

11. T.G. Kuznetsova, V.A. Sadykov, S.A. Veniaminov, G.M. Alikina, E.M. Moroz, V.A. Rogov, O.N. Martyanov, V.F. Yudanov, I.S. Abornev, and S. Neophytides, Methane transformation into syngas over Ce-Zr-0 systems: role of the surface/bulk promoters and oxygen mobility: Catalysis Today 91−92, 2004, pp. 161−164.

12. O.N. Martyanov, V.F. Yudanov, R.N. Lee, S.A. Nepijko, H.J. Elmers, C.M. Schneider, and G. Schonhense, Ferromagnetic resonance investigation of collective phenomena in two-dimensional periodic arrays of Co particles:

Applied Physics A 81, 2005, pp. 679−683.

13. O.N. Matryanov, S.N. Trukhan, V.F. Yudanov, FMR Fine Structure of Dispersed Magnets. Physical Origin and Applications,.

Applied Magnetic Resonance 33, 2008, pp. 57−71.

14. T. Nowitzki, A.F. Carlsson, O. Martyanov, M. Naschitzki, V. Zielasek, T. Risse,.

M. Schmal, H.-J. Freund, and M. Balumer, Oxidation of Alumina-Supported Co and Co-Pd Model Catalysts for the Fischer-Tropsch Reaction: J. Phys. Chem. Ill, 2007, pp. 8566−8572.

15. М. И. Петров, Д. А. Балаев, И. Л. Белозерова, А. Д. Васильев, Д. М. Гохфельд,.

О.Н. Мартьянов, С. И. Попков, К. А. Шайхутдинов, Получение методом одноосного прессования в жидкой среде и физические свойства висмутовой ВТСП керамики с высокой степенью текстуры: Письма в ЖТФ 33, 2007, стр. 52−60.

16. О. Martyanov, V. Yudanov, R. Lee, and N. Volkov, FMR fine structure — a tool to investigate the spatial magnetic phase separation phenomena in manganites, Physica Status Solidi 1, 2007, pp. R22-R24.

17. K.A. Shaykhutdinov, D.A. Balaev, S.I. Popkov, A.D. Vasilyev, O.N. Martyanov, and M.I. Petrov, Thermally activated dissipation in a novel foamed Bi-based oxide superconductor in magnetic fields: Supercond. Sei. Technol. 20, 2007, pp. 491−494.

18. O.N. Martyanov, V.F. Yudanov, R.N. Lee, S.A. Nepijko, H.J. Elmers, R. Hertel,.

C.M. Schneider, and G. Schonhense, Ferromagnetic resonance study of thin film antidot arrays: Experiment and micromagnetic simulations: Phys. Rev. В 75, 2007, pp. 174 429−174 435.

19. В. П. Исупов, Л. Э. Чупахина, P.П. Митрофанова, E.B. Старикова, B.B. Болдырев, И. С. Аборнев, О. Н. Мартьянов, В. Ф. Юданов, Высокодисперсные ферромагнитные системы на основе суперпарамагнитных частиц никеля и Li-Al слоистых гидроксидов: Доклады Академии Наук 413, 2007, стр. 643−646.

20. М.Р. Felicissimo, O.N. Martyanov, Th. Risse, H.-J. Freund, Characterization of a Pd-Fe bimetallic model catalyst: Surface Science 601, 2007, pp. 2105−2116.

21. О. Н. Мартьянов, В. Ф. Юданов, Образование дисперсных ферромагнитных наночастиц в цеолитах в ходе термокислородной активации:

Журнал Структурной Химии 49, 2008, стр. 439−444.

22. С. Н. Трухан, О. Н. Мартьянов, В. Ф. Юданов, Скачкообразное намагничивание дисперсных ферромагнетиков, обусловленное магнитными межчастичными взаимодействиями: Физика твердого тела, 50, 2008, стр. 440−445.

23. O.N. Martyanov, Т. Risse, and H.-J. Freund, Influence of Pd co-deposition on the magnetic properties of Co particles on alumina/NiAl (l 10):

J. Phys. Chem. 129, 2008, pp. 104 705−104 712.

Доклады на российских и международных конференциях.

1. В. Ф. Юданов, О. Н. Мартьянов, А. Г. Марьясов, Высокотемпературные магнитные осцилляции микроволнового поглощения в дисперсных частицах, Сборник докладов 1 -ой Международной конференции по химии высокоорганизованных веществ и научным основам нанотехнологии, С.-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет, Июнь, 1996, т. 3, стр. 568−570.

2. O.N. Martyanov, V.F. Yudanov, Spin-wave spectra of у-РегОз ferromagnetic powders, Proceeding of the Joint 29th AMPERE — 13 th ISMAR International Conference, Berlin, Technische Universitat, August, 1998, v. 2, pp. 1035−1036.

3. V.F. Yudanov, O.N. Martyanov, Yu.N. Molin, Noise-like ferromagnetic resonance spectra in Fe-contained zeolites, Proceeding of the Joint 29th AMPERE — 13th ISMAR International Conference, Technische Universitat, August, 1998, Berlin, v. 2, pp. 10 371 038.

4. О. Н. Мартьянов, P.H. Ли, M.M. Юликов, В. Ф. Юданов, Тонкая структура спектров ферромагнитного резонанса дисперсных систем, Сборник тезисов докладов XII симпозиума Современная химическая физика, МГУ, 16−29 сентября 2000 г., г. Туапсе, стр. 150−151.

5. O.N. Martyanov, R.N. Lee, M.M. Yulikov, V.F. Yudanov, Fine Structure of FMR Spectra for Dispersed Systems, AMPERE Summer School «Applications of Magnetic Resonance in Novel Materials», Naphlion, Greece, 3−9 September, 2000, p. 47.

6. О. Н. Мартьянов, Исследование поверхностного магнетизма и его влияния на гетерогенные химические процессы методом ферромагнитного резонанса Материалы конференции молодых ученых, посвященной 100-летию со дня рождения М. А. Лаврентьева, 4−6 декабря 2000 г., Новосибирск, стр. 120−123.

7. М.М. Yulikov, O.N. Martyanov, R.N. Lee, V.F. Yudanov, Size Phenomena in FMR Spectra of Nanoparticles, Proceeding of the NATO ARW International Conference of Magnetic Resonance in Colloid and Interface Science, St. Petersburg, Russia, June 26−30, 2001, pp. 165−166.

8. M.M. Yulikov, K.A. Tarasov, V.P. Isupov, O.N. Martyanov, V.F. Yudanov, Superparamagnetic Resonance of Nanosized Metal Particles, Proceeding of the NATO ARW International Conference of Magnetic Resonance in Colloid and Interface Science, St. Petersburg, Russia, June 26−30, 2001, pp. 167−168.

9. В. П. Исупов, Л. Э. Чупахина, P.П. Митрофанова, K.A. Тарасов, M.M. Юликов, О. Н. Мартьянов, В. Ф. Юданов, А. Е. Ермаков, О. Б. Андреева, Образование супермагнитных наночастиц никеля при термическом разложении [LiAl2(0H)6]2[Niedta]-4H20. Тезисы докладов второго семинара СО РАН — УрО РАН «Новые неорганические материалы и химическая термодинамика», 24−26 сентября 2002 г., Екатеринбург, с. 90.

10. В. П. Исупов К.А. Тарасов, Б. Б. Бохонов, Л. Э. Чупахина, Р. П. Митрофанова, Е. В. Старикова, А. Е. Ермаков, О. Б. Андреева, М. М. Юликов, О. Н. Мартьянов, В. Ф. Юданов, Матричный синтез и свойства нанодисперсных частиц металлов и их сплавов: Сборник научных трудов VI Всероссийской (международной) конференции «Физикохимия ультрадисперсных (нано-) систем, 19−23 августа 2002, Томск, Москва: МИФИ, 2003, с. 422−426.

11. М. М. Юликов, О. Н. Мартьянов, В. Ф. Юданов, ФМР металлических и оксидных наночастиц в катализаторах: эффекты суперпарамагнетизма: Материалы 1-ой Международной Школы-конференции молодых ученых по катализу «Каталитический дизайн — от исследований на молекулярном уровне к практической реализации», 2−6 декабря 2002 г., г. Новосибирск.

12. М.М. Yulikov, O.N. Martyanov, K.A. Tarasov, V.P. Isupov, V.F. Yudanov Superparamagnetic Resonance investigation of Nanosized Metal particles dispersion incapculated into a dielectric matrixProceeding of the International Conference EuropaCat-VI, August 31 — September 04, 2003, Innsbruck, Austria, p. 1559.

13. M.M. Yulikov, P.A. Purtov, O.N. Martyanov, V. F. Yudanov, E.V. Starikova, R.P. Mitrofanova, L.E. Chupakhina, K.A. Tarasov and V.P. Isupov, Superparamagnetic Resonance of Metal Nanoparticles Formed in the Process of Thermal Decomposition of Layered Double Hydroxides: Abstract of the International Conference «Modern development of magnetic resonance», Kazan, 2004, p. 311−312.

14. И. В. Чмуж, P.H. Ли, В. Ф. Юданов, О. Н. Мартьянов, Коллективные эффекты в дисперсных магнетиках. Исследование межчастичных взаимодействий в двумерных периодических структурах ферромагнитных наночастиц методом ФМР: Международная конференция «Физика и химия наноматериалов», сборник материалов, 13−16 декабря 2005 г., г. Томск, стр. 821−823.

15. O.N. Martyanov, V.F. Yudanov, R.N. Lee and N.V. Volkov New phenomena in ferromagnetic resonance of disperse magnets. Investigation of magnetic interparticle interactions, Proceeding of the International Conference on Magnetism, Kyoto, Japan, August 20−25, 2006 r.

16. O.N. Martyanov, S.N. Trukhan and V.F. Yudanov, Noise-like Ferromagnetic Resonance Spectra of Dispersed Magnets. Physical Origin and Applications, Proceeding of the International Conference APES-2006, August, 2006, Novosibirsk, Russia, pp. 24−27.

17. I.S. Abornev, O.N. Martyanov, V.P. Isupov, E.V. Starikova.

The peculiarities of the of Ni nanoparticles formation in supramolecular system [LiAl2(0H)6]2[Niedta]*4H20 studied by Ferromagnetic Resonance: «Actual Problems of Magnetic Resonance and Its Application» X International Youth Scientific School «New Aspects of Magentic Resonance Application» October, 31 — November, 3, 2006, Kazan, Russia Book of Proceedings, pp. 59−61.

18. С. Б. Зикирин, Д. В. Стась, O.H. Мартьянов, В. Ф. Юданов, Н. В. Волков. Исследование магнитно-неоднородных систем, манганитов лантана, методом спинового зонда. Харьковская нанотехнологическая ассамблея-2007, 23−27 апреля 2007 г, Украина, Харьков, Сборник докладов, том 1, Наноструктурные функциональные покрытия и материалы для промышленности, стр. 118−119.

19. S.B. Zikirin, D.V. Stass, O.N. Martyanov, V.F. Yudanov, N.V. Volkov. Investigation of Surface Properties in Magnetic-PIeterogeneous Oxide Systems by Spin Probe Method, VII Voevodsky Conference «Physics and Chemistry of Elementary Processes», June 25−28, 2007, Chernogolovka, p. 295.

20. S.B. Zikirin, D.V. Stass, O.N. Martyanov, V.F. Yudanov, N.V. Volkov. ESR Spin Probe Study of Surface Properties of Magnetic-Heterogeneous Oxide Systems, New Aspects of Magnetic Resonance Application. Proceedings of the XI International Youth Scientific School «Actual problems of magnetic resonance and its application», September, 23−28, 2007, Kazan, pp. 193−194.

21. O.H. Мартьянов, C.H. Трухан, Магнитно-неоднородные состояния манганитов лантана и их роль в адсорбционных процессах: Материалы конференции молодых ученых, посвященной М. А. Лаврентьеву, 20−22 ноября 2007 г., Новосибирск, стр. 105−107.

22. В. П. Исупов, Л. Э. Чупахина, Р. П. Митрофанова, Е. В. Старикова, В. В. Болдырев, И. С. Аборнев, О. Н. Мартьянов, В. Ф. Юданов. Синтез высокодисперсных ферромагнитных композитов на основе суперпарамагнитных частиц металлов (Ni, Со) и LiAl — слоистых гидроксидов: Сборник тезисов II Всероссийской конференции по наноматериалам (НАНО 2007), 13−16 марта 2007 г., Новосибирск, стр. 54.

23. В. П. Исупов, Л. Э. Чупахина, Р. П. Митрофанова, Е. В. Старикова И.С. Аборнев, О. Н. Мартьянов, В. Ф. Юданов. Взаимодействие высокодисперсных нанокомпозитов на основе наноразмерных частиц ферромагнитных металлов, распределенных в оксидной матрице, с водой: Сборник тезисов II Всероссийской конференции по наноматериалам (НАНО 2007) 13−16 марта 2007 г., Новосибирск, стр. 156.

Благодарности.

Автор благодарен своему учителю и соавтору более половины работ д.х.н. В. Ф. Юданову, которой пробудил неослабевающий интерес к науке. Искреннюю благодарность автор выражает ак. Ю. Н. Молину, ак. Ю. Д. Цветкову (Институт химической кинетики и горения СО РАН), которые поддерживали работу на самом первом этапеак. В. Н. Пармону за постоянную поддержку и внимание к работе. Автор благодарен доктору Т. Риссу (PhD Th. Risse, Fritz-Haber Institute MPG, Berlin, Germany), проф. С. А. Непийко (prof. S.A. Nepiiko, Institute of Physics, University Mainz, Germany), проф. К. Шнайдеру (prof. C.M. Schneider, Institute of Solid State Research, Electronic Properties, Research Centre Julich, Germany), проф. H.B. Волкову (Институт физики им. JI.B. Киренского СО РАН) за уникальную возможность исследования модельных образцовпроф. В. А. Садыкову, проф. В. П. Исупову, к.х.н. Г. А. Бухтияровой за сотрудничество в работе с реальными химическими системами. Хочется выразить благодарность моим соавторам: к.ф.-м.н. Р. Н. Ли (ИЯФ СО РАН), к.ф.-м.н. С. Н. Трухану, к.ф.-м.н. A.A. Шубину, к.ф.-м.н. М. М. Юликову, м.н.с. И. В. Чмуж, м.н.с. И. С. Аборневу (ИК СО РАН), которые в разное время участвовали в проведении исследований.

Заключение

.

В работе предложен принципиально новый подход для исследования дисперсных магнетиков и систем на их основе. Обычно в дисперсных магнетиках межчастичные взаимодействия приводят к сильному уширению резонансных линий, что сильно снижает информативность метода ФМР при исследовании подобных систем. Как оказалось, основная причина, приводящая к низкой разрешающей способности метода — магнитные межчастичные взаимодействия, являются источником нового типа спектров ферромагнитного резонанса — тонкой структуры ФМР. Регистрация и анализ спектров тонкой структуры позволяет решать нестандартные задачи исследования свойств дисперсных магнетиков: идентифицировать наличие пространственно-разделенных ферромагнитных областей, исследовать сверхмалые концентрации ферромагнитной фазы и магнитную фазовую неоднородность.

Принципиальная роль межчастичных диполь-дипольных взаимодействий в спектроскопии ФМР исследована на примере модельных двумерных периодических структур на основе кобальта. Обнаружены и интерпретированы особенности в спектрах резонансного поглощения, связанные с возбуждением неоднородных спиновых волн, обусловленных диполь-дипольным взаимодействием между ферромагнитными частицами.

Возможности ферромагнитного резонанса использованы для исследования наноразмерных магнитных частиц, проявляющих суперпарамагнитные свойства. Получена недоступная ранее информация о свойствах нанесенных монои биметаллических каталитических систем на основе Pd, Со, Fe, Ni в условиях сверхвысокого вакуума и контролируемой атмосферы в режиме in-situ. Показано, что использование размерных эффектов в спектроскопии ферромагнитного резонанса позволяет наряду с данными о распределении частиц по размерам, получить недоступную ранее информацию о структурных особенностях индивидуальных частиц. Возможно, наиболее ярким примером применения ФМР в этом направлении явилось исследование начальных стадий образования магнитных наночастиц, а также структуры интерфейса в биметаллических системах и его влияния на свойства и строение активной фазы гетерогенных катализаторов.

Можно полагать, что выполненная работа расширяет перспективы использования спектроскопии ферромагнитного резонанса для исследования систем на основе дисперсных магнетиков и решения актуальных физико-химических задач.