Synthesis and size-dependent exchange bias in inverted core-shell MnO|Mn3O4 nanoparticles

Journal of the American Chemical Society

Volumn 129, Issue 29, 2007, Pages 9102-9108

  Salazar Alvarez, German ^a   Sort, Jordi ^a   Suriñach, Santiago ^a   Baró, M Dolors ^a   Nogués, Josep ^a  

^a UNIVERSITAT AUTÒNOMA DE BARCELONA   (Spain)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ANTIFERROMAGNETIC MATERIALS; FERRIMAGNETIC MATERIALS; MAGNETIC PROPERTIES; MANGANESE COMPOUNDS; PARTICLE SIZE; SYNTHESIS (CHEMICAL);

CORE SHELL NANOPARTICLES; CORE SHELL STRUCTURE; LOOP SHIFT; SIZE DEPENDENT EXCHANGE BIAS;

NANOPARTICLES;

FERROMAGNETIC MATERIAL; MANGANESE OXIDE; NANOPARTICLE;

ANISOTROPY; ARTICLE; MAGNETISM; PARTICLE SIZE; SYNTHESIS; TRANSITION TEMPERATURE;

ALGORITHMS; CRYSTALLOGRAPHY, X-RAY; INDICATORS AND REAGENTS; MAGNETICS; MANGANESE COMPOUNDS; MICROSCOPY, ELECTRON, TRANSMISSION; NANOPARTICLES; OXIDES; PARTICLE SIZE;

EID: 34547451265     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja0714282     Document Type: Article

References (106)

1. (a) Gubin, S. P.; Koksharov, Y. A.; Khomutov, G. B.; Yurkov, G. Y. Russ. Chem. Rev. 2005, 74, 489.
2. (b) Willard, M. A.; Kurihara, L. K.; Carpenter, E. E.; Calvin, S.; Harris, V. G. Int. Mater. Rev. 2004, 49, 125.
3. (c) Batlle, X.; Labarta, A. J. Phys. D: Appl. Phys. 2002, 35, R15.
4. (d) Tartaj, P.; Morales, M. P.; Veintemillas-Verdager, S.; González-Carreño, T.; Serna, C. J. J. Phys. D: Appl. Phys. 2003, 36, R182.
5. (e) Häfeli, U.; Schütt W.; Teller J.; Zborowski M. Scientific and clinical applications of magnetic carriers; Kluwer Academic Press/Plenum Publishers: Amsterdam, 1997.
6. (f) Pearton, S. J.; Abernathy, C. R.; Overberg, M. E.; Thaler, G. T.; Norton, D. P.; Theodoropoulou, N.; Hebard, A. F.; Park, Y. D.; Ren, F.; Kim, J.; Boatner, L. A. J. Appl. Phys. 2003, 93, 1.
7. (a) Skumryev, V.; Stoyanov, S.; Zhang, Y.; Hadjipanayis, G.; Givord, D.; Nogués, J. Nature 2003, 423, 850.
8. (b) Eisenmenger, J.; Schuller, I. K. Nat. Mater. 2003, 2, 437.
9. Nogués, J.; Sort, J.; Langlais, V.; Skumryev, V.; Suriñach, S.; Muñoz, J. S.; Baró, M. D. Phys. Rep. 2005, 422, 65.
10. Darling, S. B.; Bader, S. D. J. Mater. Chem. 2006, 15, 4189.
11. (a) Iglesias, O.; Labarta, A.; Batlle, X. J. Nanosci. Nanotechnol. 2007, arXiv: cond-mat/0607716.
12. (b) Trohidou, K. N. In Surface Effects in Magnetic Nanoparticles; Fiorani, D., Ed.; Springer Verlag: New York, 2005.
13. Nogués, J.; Schuller, I. K. J. Magn. Magn. Mater. 1999, 192, 203.
14. Berkowitz, A.E.; Takano, K. J. Magn. Magn. Mater. 1999, 200, 552.
15. (a) Gangopadhyay, S.; Hadjipanayis, G. C.; Sorensen, C. M.; Klabunde, K. J. J. Appl. Phys. 1993, 73, 6964.
16. (b) Tracy, J. B.; Weiss, D. N.; Dinega, D. P.; Bawendi, M. G. Phys. Rev. B 2005, 72, 064404.
17. Lee, I. S.; Lee, N.; Park, J.; Kim, B. H.; Yi, Y. W.; Kim, T.; Kim, T. K.; Lee, I. H.; Paik, S. R.; Hyeon, T. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 10658.
18. Luna, C.; Morales, M. P.; Serna, C. J.; Vazquez, M. Nanotechnology 2004, 15, S293.
19. Zheng, R. K.; Wen, G. H.; Zhang, X. X. Phys. Rev. B 2004, 69, 214431.
20. Si, P. Z.; Li, D.; Lee, J. W.; Choi, C. J.; Zhang, Z. D.; Geng, D. Y.; Brück, E. Appl. Phys. Lett. 2005, 87, 133122.
21. (a) Yu, M. H.; Devi, P. S.; Lewis, L. H.; Oouma, P.; Parise, J. B.; Gambino, R. J. Mater. Sci. Eng. B 2003, 103, 262.
22. (b) Zheng, R. K.; Liu, H.; Wang, X. X. Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 702.
23. (a) Redl, F. X.; Black, C. T.; Papaefthymiou, G. C.; Sandstrom, R. L.; Yin, M.; Zheng, H.; Murria, C. B.; O'Brien, S. P. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 14583.
24. (b) Bae, C. J.; Hwang, Y.; Park, J.; An, K.; Lee, Y.; Lee, J.; Hyeon, T.; Park, J. G. J. Magn. Magn. Mater. 2007, 310, E806.
25. Liu, X. S.; Gu, B. X.; Zhong, W.; Jiang, Du, Y. W. Appl. Phys. A 2003, 77, 673.
26. Masala, O.; Seshadri, R. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 9354.
27. Rutledge, R. D.; Morris, W. H.; Wellons, M. S.; Gai, Z.; Shen, J.; Bentley, J.; Wittig, J. E.; Lukehart, C. M. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 14210.
28. Golosovsky, I. V.; Mirebeau, I.; André, G.; Kurdykov, D. A.; Kumzerov, Y. A.; Vakhrushev, S. B. Phys. Rev. Lett. 2001, 86, 5783.
29. (a) Moore, T. E.; Ellis, M.; Selwood, P. W. J. Am. Chem. Soc. 1950, 72, 856.
30. (b) Winkler, E.; Zysler, R. D.; Fiorani, D. Phys. Rev. B 2004, 70, 174406.
31. (c) Ghosh, M.; Biswas, K.; Sundaresan, A.; Rao, C. N. R. J. Mater. Chem. 2006, 16, 106.
32. (d) Chang, Y. Q.; Xu, X. Y.; Luo, X. H.; Chen, C. P.; Yu, D. P. J. Cryst. Growth 2004, 264, 232.
33. (e) Chang, Y. Q.; Yu, D. P.; Long, Y.; Xu, J.; Luo, X. H.; Ye, R. C. J. Cryst. Growth 2005, 279, 88.
34. (f) Folch, B.; Larionova, J.; Guari, Y.; Guérin, C.; Mehdi, A.; Reyé, C. J. Mater. Chem. 2004, 14, 2703.
35. (g) Na, C. W.; Han, D. S.; Kim, D. S.; Park, J.; Jeon, Y. T.; Lee, G.; Jung, M. H. Appl. Phys. Lett. 2005, 87, 142504.
36. (a) Rockenberger, J.; Scher, E. C.; Alivisatos, A. P. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 11595.
37. (b) Lee, G. H.; Huh, S. H.; Jeong, J. W.; Choi, B. J.; Kim, S. H.; Ri, H. C. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 12094.
38. (c) Yin, M.; O'Brien, S. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 10180.
39. (d) Jana, N. R.; Chen, Y.; Peng, X. Chem. Mater. 2004, 16, 3931.
40. (e) Park, J.; Kang, E.; Bae, C. J.; Park, J. G.; Noh, H. J.; Kim, J. Y.; Park, J. H.; Park, H. M.; Hyeon, T. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 13594.
41. (f) Seo, W. S.; Jo, H. H.; Lee, K.; Kim, B.; Oh, S. J.; Park, J. T. Angew. Chem. 2004, 116, 1135.
42. (g) Park, J.; An, K.; Hwang, Y.; Park, J. G.; Noh, H. J.; Kim, J. Y.; Park, J. H.; Hwang, N. M.; Hyeon, T. Nat. Mater. 2004, 3, 891.
43. (h) Zitoun, D.; Pinna, N.; Frolet, N.; Belin, C. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 15034.
44. (a) Rietveld, H. M. Acta Crystallogr. 1966, 20, 508.
45. (b) Young, R. A. The Rietveld Method; University Press: Oxford, 1995.
46. (a) Lutterotti, L.; Gialanella, S. Acta Mater. 1997, 46, 101.
47. (b) Sort, J.; Zhilyaev, A.; Zielinska, M.; Nogués, J.; Suriñach, S.; Thibault, J.; Baró, M. D. Acta Mater. 2003, 51, 6385.
48. (a) Langell, M. A.; Hutchings, C. W.; Carson, G. A.; Nassir, M. H. J. Vac. Sci. Technol. A 1996, 14, 1656.
49. (b) Kurata, H.; Colliex, C. Phys. Rev. B 1993, 48, 2102.
50. (c) Oku, M.; Hirokawa, K.; Ikeda, S. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 1975, 7, 465.
51. (a) Cho, S.-J.; Idrobo, J.-C.; Olamit, J.; Liu, K.; Browning, N. D.; Kauzlarich, S. M. Chem. Mater. 2005, 17, 3181.
52. (b) Cho, S.-J.; Shahin, A. M.; Long, G. J.; Davies, J. E.; Liu, K.; Grandjean, F.; Kauzlarich, S. M. Chem. Mater. 2005, 18, 960.
53. (a) Lifshitz, I. M.; Slyosov, V. V. J. Phys. Chem. Solid 1961, 19, 35.
54. (b) Wagner, C. Z. Elektrochem. 1961, 65, 581.
55. (c) Ozkam, G. J. Sol-Gel Sci. Technol. 2006, 37, 161.
56. (a) Cushing, B. L.; Kolesnichenko, V. L.; O'Connor, C. J. Chem. Rev. 2004, 104, 3893.
57. (b) Peng, X.; Wickham, J.; Alivisatos, A. P. J. Am. Chem. Soc. 1998, 1210, 5343.
58. Dwight, K.; Menyuk, N. Phys. Rev. 1960, 119, 1470.
59. Guo, L. W.; Peng, D. L.; Makino, H.; Inaba, K.; Ko, H. J.; Sumiyama, K.; Yao, T. J. Magn. Magn. Mater. 2000, 213, 321.
60. (a) Winkler, E.; Zysler, R. D.; Fiorani, D. Phys. Rev. B 2004, 70, 174406.
61. (b) Sun, X.; Zhang, Y. W.; Si, R.; Yan, C. H. Small 2005, 1, 1081.
62. (a) Moumen, N.; Pileni, M. P. J. Phys. Chem. 1996, 100, 1867.
63. (b) Ngo, A. T.; Bonville, P.; Pileni, M. P. J. Appl. Phys. 2001, 89, 3370.
64. Coey, J. M. D. Phys. Rev. Lett. 1971, 27, 1140.
65. Martinez, B.; Obradors, X.; Balcells, Ll.; Rouanet, A.; Monty, C. Phys. Rev. Lett. 1998, 80, 181.
66. (a) Shull, C. G.; Smart, J. S. Phys. Rev. 1949, 76, 1256.
67. (b) Shull, C. G.; Strauser, W. A.; Wollan, E. O. Phys. Rev. 1951, 83, 333.
68. (a) Wu, X. W.; Chien, C. L. Phys. Rev. Lett. 1998, 81, 2795.
69. (b) Cai, J. W.; Liu, K.; Chien, C. L. Phys. Rev. B 1999, 60, 72.
70. Keffer, F.; O'Sullivan, W. Phys. Rev. 1957, 108, 637.
71. (a) Ge, Z.; Lim, W. L.; Shen, S.; Zhou, Y. Y.; Liu, X.; Furdyna, J. K.; Dobrowolska, M. Phys. Rev. B 2007, 75, 014407.
72. (b) Dziatkowski, K.; Ge, Z.; Liu, X.; Furdyna, J. K. Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 142513.
73. (c) Eid, K. F.; Stone, M. B.; Maksimov, O.; Shih, T. C.; Ku, K. C.; Fadgen, W.; Palmstrøm, C. J.; Schiffer, P.; Samarth, N. J. Appl. Phys. 2005, 97, 10D304.
74. (d) Eid, K. F.; Stone, M. B.; Ku, K. C.; Maksimov, O.; Schiffer, P.; Samarth, N.; Shih, T. C.; Palmstrøm, C. J. Appl. Phys. Lett. 2004, 85, 1556.
75. (e) Liu, H. X.; Wu, S. Y.; Singh, R. K.; Newman, N. J. Appl. Phys. 2005, 98, 046106.
76. (a) Hernández Padrón, E.; Romero, S. A.; Rechenberg, H. R.; Rezende, S. M.; Cornejo, D. R. J. Alloys Compd. 2004, 369, 269.
77. (b) Cornejo, D. R.; Padrón Hernández, E.; Azevedo, A.; Rezende, S. M. J. Appl. Phys. 2005, 97, 10K103.
78. van Lierop, J.; Schofield, M. A.; Lewis, L. H.; Gambino, R. J. J. Magn. Magn. Mater. 2003, 264, 146.
79. Zhang, H. T.; Chen, X. H. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 9442.
80. (a) del Bianco, L.; Fiorani, D.; Testa, A. M.; Bonetti, E.; Signorini, L. Phys. Rev. B 2004, 70, 052401.
81. (b) Wang, H.; Zhu, T.; Zhao, K.; Wang, W. N.; Wang, C. S.; Wang, Y. J.; Zhan, W. S. Phys. Rev. B 2004, 70, 082409.
82. (a) Hoffmann, A. Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 097203.
83. (b) Schlenker, C.; Paccard, D. J. Phys. (Paris) 1967, 28, 611.
84. Salazar-Alvarez, G.; Sort, J.; Nogués, J. ILL Report CRG-1180, 2006.
85. (a) Lund, M. S.; Macedo, W. A. A.; Liu, K.; Nogués, J.; Schuller, I. K.; Leighton, C. Phys. Rev. B 2002, 66, 054422.
86. (b) Ambrose, T.; Chien, C. L. J. Appl. Phys. 1998, 83, 6822.
87. (a) Ali, M.; Marrows, C. H.; Al-Jawad, M.; Hickey, B. J.; Misra, A.; Nowak, U.; Usadel, K. D. Phys. Rev. B 2003, 68, 214420.
88. (b) Baltz, V.; Sort, J.; Landis, S.; Rodmacq, B.; Dieny, B. Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 117201.
89. Malozemoff, A. P. Phys. Rev. B 1988, 37, 7673.
90. (a) Néel, L. C. R. Acad. Sci. 1961, 252, 4075.
91. (b) Richardson, J. T.; Yiagas, D. I.; Turk, B.; Foster, K.; Twigg, M. V. J. Appl. Phys. 1991, 70, 6977.
92. Tracy, J. B.; Bawendi, M. G. Phys. Rev. B 2006, 74, 184434.
93. Madsen, D. E.; Mørup, S. Phys. Rev. B 2006, 74, 014405.
94. Miltényi, P.; Gierlings, M.; Keller, J.; Bescherten, B.; Güntherodt, G.; Nowak, U.; Usadel, K. D. Phys. Rev. Lett. 2000, 84, 4224.
95. Takano, K.; Kodama, R. H.; Berkowitz, A. E.; Cao, W.; Thomas, G. Phys. Rev. Lett. 1997, 79, 1130.
96. (a) Nogués, J.; Leighton, C.; Schuller, I. K. Phys. Rev. B 2000, 61, 1315.
97. (b) Hoffmann, A.; Seo, J. W.; Fitzsimmons, M. R.; Siegwart, H.; Fompeyrine, J.; Locquet, J. P.; Dura, J. A.; Majkrzak, C. F. Phys. Rev. B 2002, 66, 220406.
98. (c) Roy, S.; Fitzsimmons, M. R.; Park, S.; Dorn, M.; Petracic, O.; Roshchin, I. V.; Li, Z. P.; Batlle, X.; Morales, R.; Misra, A.; Zhang, X.; Chesnel, K.; Kortright, J. B.; Sinha, S. K.; Schuller, I. K. Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 047201.
99. Zheng, R. K.; Wen, G. H.; Fung, K. K.; Zhang, X. X. J. Appl. Phys. 2004, 95, 5244.
100. (a) Meiklejohn, W. H.; Bean, C. P. Phys. Rev. 1957, 105, 904.
101. (b) Meiklejohn, W. H. J. Appl. Phys. 1962, 33, 1328.
102. Oguchi, T.; Terakura, K.; Williams, A. R. Phys. Rev. B 1983, 28, 6443.
103. Goll, D.; Berkowitz, A. E.; Bertram, H. N. Phys. Rev. B 2004, 70, 184432.
104. Leighton, C.; Fitzsimmons, M. R.; Hoffmann, A.; Dura, J.; Majkrzak, C. F.; Lund, M. S.; Schuller, I. K. Phys. Rev. B 2002, 65, 064403.
105. Nogués, J.; Skumryev, V.; Sort, J.; Givord, D. Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 157203.
106. Leighton, C.; Nogués, J.; Jönsson-Åkerman, B. J.; Schuller, I. K. Phys. Rev. Lett. 2000, 84, 3466.