Abstract Structural and magnetic properties of ZnFe 2 O 4 nanograins, prepared by high-energy ball milling and annealed, were systematically studied by X-ray diffraction, 57 Fe Mossbauer spectroscopy and AC magnetic susceptibility measurements. Disordered spinel-like structure, with a grain size of 12 nm, is established after 200 h of milling. While the 300 K Mossbauer spectrum of the as-milled sample (200 h) displays broad magnetic absorption lines, characteristic of a disordered system, the magnetization data do not show a magnetic phase transition between 4 and 300 K. At low temperatures, the Mossbauer spectra suggest the presence of two distinct ferrite magnetic phases: one attributed to the grain core (crystalline-like phase), with magnetic ordering temperature of about 90 K, and one showing a magnetic hyperfine field distribution; the latter is associated with a chemically disordered phase (grain boundary contributions). Annealing the 200 h sample at 973 K leads to an improvement of atomic ordering of the spinel structure (reduction of cationic inversion) and average grain size of about 17 nm. AC magnetic susceptibility shows a cusp at about T ≈ 30 K , whilst Mossbauer experiments in the same sample reveal magnetic blocking in the same temperature range. The frequency dependence of susceptibility suggests the formation of a cluster-glass-like state. High temperature susceptibility can be described with a Fulcher law of interacting magnetic clusters.

中文翻译：

---

锌铁氧体纳米晶粒中的簇状玻璃行为

摘要 通过X射线衍射、57 Fe Mossbauer光谱和交流磁化率测量，系统地研究了高能球磨和退火制备的ZnFe 2 O 4 纳米晶粒的结构和磁性能。研磨 200 小时后形成无序尖晶石状结构，晶粒尺寸为 12 nm。虽然研磨样品 (200 h) 的 300 K Mossbauer 光谱显示出宽的磁吸收线，这是无序系统的特征，但磁化数据没有显示 4 到 300 K 之间的磁相变。 在低温下，Mossbauer光谱表明存在两种不同的铁氧体磁相：一种归因于晶粒核（类晶体相），磁有序温度约为 90 K，另一种显示出超精细磁场分布；后者与化学无序相（晶界贡献）有关。在 973 K 下对 200 小时的样品进行退火导致尖晶石结构的原子有序性得到改善（减少阳离子转化）和约 17 nm 的平均晶粒尺寸。AC 磁化率在大约 T ≈ 30 K 处显示出一个尖峰，而同一样品中的 Mossbauer 实验揭示了在相同温度范围内的磁阻。磁化率的频率依赖性表明形成了簇状玻璃状状态。高温磁化率可以用相互作用磁团簇的富尔彻定律来描述。在 973 K 下对 200 小时样品进行退火导致尖晶石结构的原子有序性得到改善（减少阳离子转化）和约 17 nm 的平均晶粒尺寸。AC 磁化率在大约 T ≈ 30 K 处显示出一个尖峰，而同一样品中的 Mossbauer 实验揭示了在相同温度范围内的磁阻。磁化率的频率依赖性表明形成了簇状玻璃状状态。高温磁化率可以用相互作用磁团簇的富尔彻定律来描述。在 973 K 下对 200 小时的样品进行退火导致尖晶石结构的原子有序性得到改善（减少阳离子转化）和约 17 nm 的平均晶粒尺寸。AC 磁化率在大约 T ≈ 30 K 处显示出一个尖峰，而同一样品中的 Mossbauer 实验揭示了在相同温度范围内的磁阻。磁化率的频率依赖性表明形成了簇状玻璃状状态。高温磁化率可以用相互作用磁团簇的富尔彻定律来描述。