纳米尺度MgFe2O4在液氮温度下的磁学特性：结构、微结构及多技术联用分析揭示的软磁行为与核心-壳形态

研究人员通过溶胶-凝胶自燃烧法合成MgFe2O4纳米颗粒，结合XRD、VSM（振动样品磁强计）、穆斯堡尔谱和FC-ZFC（场冷-零场冷）技术，揭示了α-Fe2O3次级相的存在对软磁性能（MS=22.1 emu/g）和核心-壳结构的影响，为纳米磁性材料设计提供新见解。

　　

磁性纳米材料因其在生物医学、数据存储等领域的应用潜力备受关注，但纳米尺度下的磁学行为常因尺寸效应和次级相形成而复杂化。镁铁氧体（MgFe₂O₄）作为典型尖晶石铁氧体，其性能易受制备方法和阳离子分布影响，而α-Fe₂O₃次级相的共存机制及其对磁性能的调控作用尚不明确。针对这一问题，印度Sasi技术工程学院纳米材料与纳米磁学实验室的Ch. Srinivas团队通过多技术联用策略，揭示了纳米MgFe₂O₄在液氮温度下的独特磁学行为，相关成果发表于《Inorganic Chemistry Communications》。

研究采用溶胶-凝胶自燃烧法合成样品，通过X射线衍射（XRD）分析晶体结构，场发射扫描电镜（FE-SEM）观察形貌，振动样品磁强计（VSM）测定磁滞回线，并结合穆斯堡尔谱和FC-ZFC曲线解析磁性能与温度的关系。

XRD研究显示样品存在尖晶石主相（晶格参数a=8.3432 ?）和α-Fe₂O₃次级相，平均晶粒尺寸13.2 nm。FE-SEM分析证实颗粒呈近球形（平均尺寸15.3 nm），磁相互作用导致明显团聚。磁学测试表明材料具有软磁特性，饱和磁化强度（M_S）为22.1 emu/g，低于纯相理论值，归因于次级相稀释效应。穆斯堡尔谱解析出四个六线谱和一双线谱，对应A位（H_hf=47.4 T）、B位（H_hf=49.4 T和41.7 T）及α-Fe₂O₃相（H_hf=51.4 T）。FC-ZFC曲线显示阻塞温度（T_B）在100 Oe场强下高于室温，而在1000 Oe时降至90 K，表明强场下磁各向异性被抑制。

研究结论指出，α-Fe₂O₃次级相通过影响阳离子分布（反位参数λ=0.079-0.361）和磁晶各向异性，显著调控材料磁学性能。核心-壳形态的提出为解释低温磁行为提供了新视角，其中核心区域保持铁磁序而表面呈现自旋玻璃态。该工作不仅阐明次级相对纳米铁氧体性能的调控机制，还为设计具有可控磁响应的功能材料提供了理论依据，在磁热疗、传感器等领域具有应用前景。