Особенности импульсного перемагничивания высококоэрцитивного материала на основе наночастиц $\varepsilon$-Fe$_{2}$O$_{3}$

Магнитная структура полиморфной модификации оксида железа $\varepsilon$-Fe$_{2}$O$_{3}$ является коллинеарной ферримагнитной в диапазоне от комнатной температуры до $\sim$ 150 K. Далее, при уменьшении температуры в $\varepsilon$-Fe$_{2}$O$_{3}$ происходит магнитный переход, сопровождающийся значительным уменьшением коэрцитивной силы $H_{C}$, и в области низких температур $\varepsilon$-Fe$_{2}$O$_{3}$ характеризуется сложной несоразмерной магнитной структурой. В данной работе экспериментально исследованы процессы динамического перемагничивания наночастиц $\varepsilon$-Fe$_{2}$O$_{3}$ среднего размера 8 nm в температурном диапазоне 80–300 K, охватывающем различные типы магнитной структуры этого оксида железа. Исследовался объемный материал – ксерогель SiO$_{2}$ с внедренными в поры наночастицами $\varepsilon$-Fe$_{2}$O$_{3}$. Для измерения петель магнитного гистерезиса в условиях динамического перемагничивания применена методика импульсных магнитных полей напряженностью $H_{\operatorname{max}}$ до 130 kOe, использующая метод разрядки батареи конденсаторов через соленоид. Коэрцитивная сила $H_{C}$ при динамическом перемагничивании заметно превосходит $H_{C}$ для квазистатических условий. Это вызвано процессами суперпарамагнитной релаксации магнитных моментов частиц при импульсном перемагничивании. В диапазоне от комнатной температуры до $\sim$ 150 K скорость изменения внешнего поля $dH/dt$ является основным параметром, определяющим поведение коэрцитивной силы в условиях динамического перемагничивания. Именно такое поведение ожидается для системы однодоменных ферро- и ферримагнитных частиц. Во внешних условиях (при температуре 80 K), когда магнитная структура $\varepsilon$-Fe$_{2}$O$_{3}$ является несоразмерной, коэрцитивная сила при импульсном перемагничивании уже неоднозначно зависит от параметра $dH/dt$, и в большой степени определяется величиной максимального приложенного поля $H_{\operatorname{max}}$. Такое поведение, нехарактерное для систем ферримагнитных частиц, уже вызвано динамическими процессами спинов внутри частиц $\varepsilon$-Fe$_{2}$O$_{3}$ при быстром перемагничивании.