Size-dependent passivation shell and magnetic properties in antiferromagnetic/ferrimagnetic core/shell MnO nanoparticles

Journal of the American Chemical Society

Volumn 132, Issue 27, 2010, Pages 9398-9407

  Lopez Ortega, Alberto ^a   Tobia, Dina ^b   Winkler, Elin ^b   Golosovsky, Igor V ^c   Salazar Alvarez, German ^a,d   Estrade, Sonia ^e   Estrader, Marta ^a   Sort, Jordi ^a,f   González, Miguel Angel ^g   Suriñach, Santiago ^a   Arbiol, Jordi ^a,f   Peiró, Francesca ^e   Zysler, Roberto D ^b   Baro, Maria Dolors ^a   Nogués, Josep ^a,f  

^a UNIVERSITAT AUTÒNOMA DE BARCELONA   (Spain)

^b CENTRO ATÓMICO BARILOCHE   (Argentina)

^c PETERSBURG NUCLEAR PHYSICS INSTITUTE   (Russian Federation)

^d STOCKHOLM UNIVERSITY   (Sweden)

^e UNIVERSITY OF BARCELONA   (Spain)

^f INSTITUCIÓ CATALANA DE RECERCA I ESTUDIS AVANÇATS ICREA   (Spain)

^g INSTITUT LAUE LANGEVIN   (France)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ANTIFERROMAGNETISM; MAGNETIC ANISOTROPY; MAGNETIC DOMAINS; MAGNETIC MOMENTS; MANGANESE OXIDE; NANOPARTICLES; PASSIVATION; SHELLS (STRUCTURES);

ANTIFERROMAGNETICS; CORE/SHELL NANOPARTICLES; HIGH TEMPERATURE; MAGNETIC CHARACTERIZATION; MNO NANOPARTICLES; SIZE DEPENDENT; SIZE REDUCTIONS; TEMPERATURE BEHAVIOR;

NANOMAGNETICS;

ANTIFERROMAGNETIC NANOPARTICLE; FERRIMAGNETIC NANOPARTICLE; MANGANESE OXIDE; NANOPARTICLE; UNCLASSIFIED DRUG;

ANISOTROPY; ARTICLE; ELECTRON SPIN RESONANCE; HIGH TEMPERATURE; MAGNETISM; PARTICLE SIZE; TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY;

EID: 77955807771     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja1021798     Document Type: Article

References (98)

1. Lu, A. H.; Salabas, E. L.; Schuth, F. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 1222-1244.
2. Tartaj, P.; Morales, M. P.; Veintemillas-Verdager, S.; González-Carreño, T.; Serna, C. J. J. Phys. D 2003, 36, R182-R197.
3. Batlle, X.; Labarta, A. J. Phvs. D 2002, 35, R15-R42.
4. Willard, M. A.; Kurihara, L. K.; Carpenter, E. E.; Calvin, S.; Harris, V. G. Int. Mater. Rev. 2004, 49, 125-170.
5. Mørup, S.; Madsen, D. E.; Frandsen, C; Bahl, C. R. H.; Hansen, M. F. J. Phys.: Condens. Matter 2007, 19, 213202.
6. Nogués, J.; Sort, J.; Langlais, V.; Skumryev, V.; Suriñach, S.; Muñoz, J. S.; Baró, M. D. Phys. Rep. 2005, 422, 65-117.
7. Skumryev, V.; Stoyanov, S.; Zhang, Y.; Hadjipanayis, G.; Givord, D.; Nogués, J. Nature (London) 2003, 423, 850-853.
8. (a) Sort, J.; Suriñach, S.; Muñoz, J. S.; Baró, M. D.; Nogués, J.; Chouteau, G.; Skumryev, V.; Hadjipanayis, G. C. Phys Reu B 2002, 65, 174420.
9. (b) Sort, J.; Nogués, J.; Suriñach, S.; Muñoz, J. S.; Baró, M. D.; Chappel, E.; Dupont, F.; Chonteau, G. Appl. Phys. Lett. 2001, 79, 1142-1144.
10. Iglesias, O.; Labarta, A.; Batlle, X. J. Nanosci. Nanotechnol. 2008, 8, 2761-2780.
11. Liu, W.; Zhong, W.; Du, Y. W. J. Nanosci. Nanotechnol. 2008, 8, 2781-2792.
12. Casavola, M.; Buonsanti, R.; Caputo, G.; Cozzoli, P. D. Eur. J. Inorg. Chem. 2008, 837-854.
13. Eftaxias, E.; Trohidou, K. N. Phys Rev B 2005, 71, 134406.
14. Salazar-Alvarez, G.; Sort, J.; Uheida, A.; Muhammed, M.; Surinach, S.; Baró, M. D.; Nogués, J. J. Mater. Chem. 2007, 17, 322-328.
15. Liu, X. S.; Gu, B. X.; Zhong, W.; Jiang, H. Y.; Du, Y. W. Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 2003, 77, 673-676.
16. Zeng, H.; Sun, S.; Li, J.; Wang, Z. L.; Liu, J. P. Appl. Ph.ys Lett. 2004, 85, 792-794.
17. Figuerola, A.; Fiore, A.; Di Corato, R.; Falqui, A.; Giannini, C; Micotti, E.; Lascialfari, A.; Corti, M.; Cingolani, R.; Pellegrino, T.; Cozzoli, P. D.; Manna, L. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1477-1487.
18. Nogués, J.; Skumryev, V.; Sort, J.; Stoyanov, S.; Givord, D. Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 157203.
19. Masala, O.; Seshadri, R. J. Am Chem. Soc;. 2005, 127, 9354-9355.
20. Seo, W. S.; Jo, H. H.; Lee, K.; Kim, B.; Oh, S. J.; Park, J. T. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 1115-1117.
21. Riveiro, J. M.; De Toro, J. A.; Andres, J. P.; Gonzalez, J. A.; Muñoz, T.; Goff, J. P. Appl. Phys. Lett. 2005, 86, 172503.
22. Morel, R.; Brenac, A.; Portemont, C. J. Appl. Phys. 2004, 95, 3757-3760.
23. Dobrynin, A. N.; Ievlev, D. N.; Temst, K.; Lievens, P.; Margueritat, J.; Gonzalo, J.; Afonso, C. N.; Zhou, C. Q.; Vantomme, A.; Piscopiello, E.; Van Tendeloo, G. Awl. Phys. Lett. 2005, 87, 012501.
24. Del Bianco, L.; Fiorani, D.; Testa, A. M.; Bonetti, E.; Savini, L.; Signoretti, L. Phys. Rev. B 2002, 66, 174418.
25. Si, P. Z.; Li, D.; Choi, C. J.; Li, Y. B.; Geng, D. Y.; Zhang, Z. D. Solid State Commun. 2007, 142, 723-726.
26. Johnston-Peck, A. C; Wang, J. W.; Tracy, J. B. ACS Nano 2009, 3, 1077-1084.
27. Zhou, S. M.; Imhoff, D.; Yu-Zhang, K.; Leprince-Wang, Y. Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 2005, 85, 115-118.
28. Tracy, J. B.; Weiss, D. N.; Dinega, D. P.; Bawendi, M. G. Phys. Rev. B 2005, 72, 064404.
29. Luna, C; Morales, M. D.; Serna, C. J.; Vazquez, M. Nanotechnoloev 2004, 15, S293-S297.
30. Inderhees, S. E.; Borchers, J. A.; Green, K. S.; Kim, M. S.; Sun, S.; Strycker, G. L.; Aronson, M. S. Phys. Rev. Lett. 2008, 101, 117202.
31. Gangopadhyay, S.; Hadjipanayis, G. C; Sorensen, C. M.; Klabunde, K. J. IEEE Trans. Magn. 1993, 29, 2602-2607.
32. Zeng, H.; Li, J.; Wang, Z. L.; Liu, J. P.; Sun, S. H. Nano Lett. 2004, 4, 187-190.
33. Lu, B.; Huang, H.; Dong, X. L.; Zhang, X. F.; Lei, J. O.; Sun, J. P.; Dong, C. J. Appl. Phys. 2008, 104, 114313.
34. Habib, A. B.; Ondeck, C. L.; Chaudhary, P.; Bockstaller, M. R.; McHenry, M. E. J. Appl Phys. 2008, 103, 07A307.
35. Salazar-Alvarez, G.; Sort, J.; Suriñach, S.; Baro, M. D.; Nogués, J. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 9102-9108.
36. Golosovsky, I. V.; Salazar-Alvarez, G.; López-Ortega, A.; González, M. A.; Sort, J.; Estrader, M.; Surinach, S.; Baro, M. D.; Nogues, J. Phys. Rev. Lett 2009, 102, 247201.
37. Berkowitz, A. E.; Rodriguez, G. F.; Hong, J. I.; An, K.; Hyeon, T.; Agarwal, N.; Smith, D. J.; Fullerton, E. E. Phys. Rev. B 2008, 77, 024403.
38. Berkowitz, A. E.; Rodriguez, G. F.; Hong, J. I.; An, K.; Hyeon, T.; Agarwal, N; Smith, D. J.; Fullerton, E. E. J. Phys. D 2008, 41, 134007.
39. Djerdj, I.; Accon, D.; Jaglicic, Z.; Niederberger, M. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 3614-3623.
40. Wang, Z. H.; Geng, D. Y.; Hu, W. J.; Ren, W. J.; Zhang, Z. D. J. Appl. Phys. 2009, 105, 07A315.
41. Si, P. Z.; Li, D.; Lee, J. W.; Choi, C. J.; Zhang, Z. D.; Geng, D. Y. U. Appl. Phys. Lett. 2005, 87, 133122.
42. Zhou, S. M.; Shi, L.; Yang, H. P.; Wang, Y.; He, L. F.; Zhao, J. Y. Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 182509.
43. Markovich, V.; Fita, I.; Wisniewski, A.; Puzniak, R.; Mogilyansky, D.; Titelman, L.; Vradman, L.; Herskowitz, M.; Gorodetsky, G. Phys. Rev B 2008, 77, 054410.
44. Kavich, D. W.; Dickerson, J. H.; Mahajan, S. V.; Hasan, S. A.; Park, J. H. Phys. Rev. B 2008, 78, 174414.
45. Shin, J. M.; Anisur, R. M.; Ko, M. K.; Im, G. H.; Lee, J. H.; Lee, I. S. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 321-324.
46. An, K.; Kwon, S. G.; Park, M.; Na, H. B.; Baik, S. I.; Yu, J. H.; Kim, D.; Son, J. S.; Kim, Y. W.; Song, I. C; Moon, W. K.; Park, H. M.; Hyeon, T. Nano Lett. 2008, 8, 4252-4258.
47. Yun, B. K.; Koo, Y. S.; Jung, J. H. J. Magn. 2009, 14, 147-149.
48. Hansen, T. C; Henry, P. F.; Fischer, H. E.; Torregrossa, J.; Convert, P. Meas. Sci. Technol. 2008, 19, 034001.
49. Rodriguez-Carvajal, J. Phys. B 1993, 192, 55-69. (http://www.ill.eu/ sites/fullprof).
50. Kurata, H.; Colliex, C. Phys. Rev. B 1993, 48, 2102-2108.
51. Egerton, R. F. Electron Energy-Loss Spectroscopy in the Electron Microscope, 2nd ed.; Kluwer: Dordrecht, The Netherlands, 1996.
52. Estradé, S.; Arbiol, J.; Peiró, F.; Abad, Ll.; Laukhin, V.; Balcells, Ll.; Martínez, B. Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 252503.
53. Estradé, S.; Arbiol, J.; Peiró, F.; Infante, I. C; Sánchez, F.; Fontcuberta, J.; de la Peña, F.; Walls, M.; Colliex, C. Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 112505.
54. Estradé, S.; Rebled, J. M.; Arbiol, J.; Peiró, F.; Infante, I. C; Herranz, G.; Sánchez, F.; Fontcuberta, J.; Córdoba, R.; Mendis, B. G.; Bleloch, A. L. Appl. Phys. Lett. 2009, 95, 072507.
55. Schmid, H. K.; Mader, W. Micron 2006, 37, 426-432.
56. Goodenough, J. B.; Loeb, A. L. Phvs Rev. 1955, 98, 391-408.
57. Morosin, B. Phys. Rev. B 1970, 1, 236-243.
58. Zheng, X. G.; Kubozono, H.; Yamada, H.; Kato, K.; Ishiwata, Y.; Xu, C. N. Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 724-726.
59. Allen, T. Particle Size Measurements, 5th ed.; Chapman & Hall: London, 1997.
60. Chen, D. X.; Sanchez, A.; Taboada, E.; Roig, A.; Sun, N.; Gu, H. C. J. Appl. Phys. 2009, 105, 083924.
61. Pan, Y.; Sader, K.; Powell, J. J.; Bleloch, A.; Gass, M.; Trinick, J.; Warley, A.; Brydson, A. L.; Brown, A. J. Struct. Biol. 2009, 166, 22-31.
62. Roth, W. L. Phys. Rev. 1958, 110, 1333-1341.
63. Jensen, G. B.; Nielsen, O. V. J. Phys. C 1974, 7, 409-424.
64. Golosovsky, I. V.; Mirebeau, I.; André, G.; Kurdyukov, D. A.; Kumzerov, Y. A.; Vakhrushev, S. B. Phys. Rev. Lett. 2001, 86, 5783-1786
65. Golosovsky, I. V.; Mirebeau, I.; Sakhnenko, V. P.; Kurdyukov, D. A.; Kumzerov, Y. A. Phys. Rev. B 2005, 72, 144409.
66. Lines, M. E.; Jones, E. D. Phys. Rev. 1965, 113, A1313.
67. Theil Kuhn, L.; Bojesen, A.; Timmermann, L.; Meedom Nielsen, M.; Mørup, S. J. Phys.: Condens. Matter 2002, 14, 13551-13567.
68. Tang, Z. X.; Sorensen, C. M.; Klabunde, K. J.; Hadjipanayis, G. C. Phys. Rev. Lett. 1991, 67, 3602-3605.
69. Yang, A.; Chinnasamy, C. N.; Greneche, J. M.; Chen, Y. J.; Yoon, S. D.; Chen, Z. H.; Hsu, K. L.; Cai, Z. H.; Ziemer, K.; Vittoria, C; Harris, V. G. Nanotechnology 2009, 20, 185704.
70. Golosovsky, I. V.; Sokolov, N. S.; Gukasov, A.; Bataille, A.; Boehm, M.; Nogues, J. J. Mam. Mam. Mater. 2010, 322, 664-667.
71. Wesselinowa, J. M. J. Magn. Magn. Mater. 2010, 322, 234-237.
72. Morales, M. A.; Skomski, R.; Fritz, S.; Shelburne, G.; Shiled, J. E.; Yin, M.; O'Brien, S.; Leslie-Pelecky, D. L. Phys. Rev. B 2007, 75, 134423.
73. Kantor, I.; Dubrovinsky, L.; McCammon, C; Dubrovinskaia, L.; Goncharenko, I.; Kantor, A.; Kuznetsov, A.; Crichton, W. Phase Trans. 2007, 80, 1151-1167.
74. Golosovsky, I. V. Private communication.
75. Imry, Y. Phys. Rev. B 1980, 21, 2042-2043.
76. Challa, M. S. S.; Landau, D. P.; Binder, K. Phys. Rev. B 1986, 34, 1841-1852.
77. Jacobs, I. S. J. Phys. Chem. Solids 1959, 11, 1-11.
78. Kim, S. H.; Choi, B. J.; Lee, G. H.; Oh, S. J.; Kim, B.; Choi, H. C; Park, J.; Chang, Y. J. Korean Phys. Soc. 2005, 46, 941-944.
79. Dwight, K.; Menyuk, N. Phys. Rev. 1960, 119, 1470-1479.
80. Du, C. S.; Yun, J. D.; Dumas, R. K.; Yuan, X. Y.; Liu, K.; Browning, N. D.; Pan, N. Acta Mater. 2008, 56, 3516-3522.
81. Tackett, R.; Lawes, G.; Melot, B. C; Grossman, M.; Toberer, E. S.; Seshadri, R. Phys. Rev. B 2007, 76, 024409.
82. Cai, J. W.; Liu, K.; Chien, C. L. Phys. Rev. B 1999, 60, 72-75.
83. Nogues, J.; Schuller, I. K. J. Magn. Magn. Mater. 1999, 192, 203-232.
84. Srinivasan, G.; Seehra, M. S. Phys. Rev. B 1983, 28, 1-7.
85. Seehra, M. S.; Srinivasan, G. J Appl Phvs. 1982, 52, 8345-8347.
86. Winkler, E.; Zysler, R. D.; Fiorani, D. Phvs Rev B 2004, 70, 174406.
87. Dormann, E.; Jaccarino, V. Phys. Lett. 1974, 48A, 81-82.
88. Ferrante, R. F.; Wilkerson, J. L.; Graham, W. R. M.; Weltne, W., Jr. J. Chem. Phys. 1977, 67, 5904-5913.
89. Golosovsky, I. V.; Arcon, D.; Jaglicic, Z.; Cevc, P.; Sakhnenko, V. P.; Kurdyukov, D. A.; Kumzerov, Y. A. Phys. Rev. B 2005, 72, 144410.
90. Huber, D. L.; Alejandro, G.; Caneiro, A.; Causa, M. T.; Prado, F.; Tovar, M.; Oseroff, S. B. Phys. Rev. B 1999, 60, 12155-12161.
91. Causa, M. T.; et al. Phys. Rev. B 1998, 58, 3233-3239.
92. Huber, D. L. J. Phys. Chem. Solids 1971, 32, 2145-2149.
93. Tobia, D.; Winkler, E.; Zysler, R. D.; Granada, M.; Troiani, H. E. Phys. Rev. B 2008, 78, 104412.
94. Morrish, A. H., The Physical Principles of Magnetism; Wiley-IEEE Press: New York, 2001.
95. Abragam, A.; Bleaney, B. Electron Paramagnetic Resonance of Transition Ions; Dover Publications: New York, 1986.
96. Zhang, W.; Yang, Z.; Liu, Y.; Tang, S.; Han, X.; Chen, M. J Cryst. Growth 2004, 263, 394-399.
97. Kijlstra, W. S.; Poels, E. K.; Bliek, B. M.; Weckhuysen, B. M.; Schoonheydt, R. A. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 309-316.
98. Catlow, C. R. A.; Fender, B. E. F. J C 1975, 8, 3267-3279.