还原剂辅助水热法合成Ni-Fe基磁性纳米合金的可调磁化特性及其应用研究

本研究通过无模板还原剂辅助水热法首次合成组分可调的Ni1-xFex纳米合金，证实其高饱和磁化强度(Ms达1.59 μB/f.u.)和低矫顽力(Hc)，结合Slater-Pauling曲线和巡游电子理论阐明磁学机制，为磁性传感器和数据存储器件提供新材料。

　　

磁性材料领域长期面临纳米尺度下磁性能调控的挑战，传统Ni-Fe合金虽具有优异的软磁特性（如高磁导率μ、低H_c），但其纳米化后常伴随M_s下降和磁各向异性(K_eff)不可控等问题。印度理工学院（巴纳拉斯印度教大学）的Aiswarjya Bastia与Chandana Rath团队在《Journal of Magnetism and Magnetic Materials》发表研究，通过创新性还原剂辅助水热法合成组分精确可控的Ni_1-xFe_x（x=0.25-0.75）纳米合金，系统揭示了其结构-磁性能关联机制。

研究采用水热合成结合XRD、HRSEM（高分辨扫描电镜）、XPS和MPMS（磁性质测量系统）等技术。XRD确认x=0.25/0.5时为单一FCC（面心立方）相，x=0.75出现9.47% BCC（体心立方）相；HRSEM显示35-77 nm的均匀颗粒；XPS证实金属态Ni/Fe与表面氧化层共存。

Thermal behavior
TGA（热重分析）显示x=0.25样品在300°C前经历46%重量损失，归因于前驱体热分解，为后续磁性能测试提供热处理依据。

Conclusion
磁测量表明x=0.5组分具有最高M_s（1.59 μ_B/f.u.），较块体材料提升显著。LAS（饱和趋近定律）拟合获得K_eff为230-760 kJ/m³，证实组分调控可优化磁各向异性。理论分析首次将实验数据与Slater-Pauling曲线、Invar效应（低热膨胀特性）及巡游电子模型关联，阐明高M_s源于纳米尺度电子离域效应。

该研究突破传统合成局限，实现纳米合金磁性能的“按需设计”，为磁传感器、MRAM（磁阻随机存储器）等器件开发提供新材料体系。尤其通过组分微调同时获得高M_s与低H_c，解决了纳米材料磁性能衰减的核心难题，为下一代低能耗自旋电子器件奠定基础。