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Structural, Degree of Inversion, and Magneton Number Studies on Fe3+-Substituted MAl2O4 (M = Ni, Cu, Zn) Spinel Powders: The Evidence for Local Site Exchange of Cation and Magnetization Increment
Physica Status Solidi (B) - Basic Solid State Physics ( IF 1.5 ) Pub Date : 2022-07-28 , DOI: 10.1002/pssb.202200240 Thanit Tangcharoen 1
Physica Status Solidi (B) - Basic Solid State Physics ( IF 1.5 ) Pub Date : 2022-07-28 , DOI: 10.1002/pssb.202200240 Thanit Tangcharoen 1
Affiliation
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Nanocrystalline Fe-substituted metal aluminates, MFe
x
Al2−x
O4 powders (M = Ni2+, Cu2+, and Zn2+) with different Fe3+ ion concentrations (x = 0, 0.5, 1.0, 1.5, and 2), are successfully synthesized by the sol–gel auto combustion method. Characterization of the calcined samples is carried out using X-ray diffraction (XRD), synchrotron Extended X-ray Absorption Fine Structure (EXAFS), and vibrating sample magnetometer (VSM) measurements. The XRD results confirm the formation of single-phase spinel structure with Fd-3m space group of all samples. The EXAFS spectra illustrate the main translocation trends in the trivalent and divalent ions between the tetrahedral and octahedral sublattices. When XRD Rietveld refinement, Williamson–Hall analysis, and EXAFS curve-fitting analysis are applied to the data, the precise structural parameters, degree of inversion, and cation site occupancy are obtained. Furthermore, the Fe-substituted samples show intense increase in the saturation magnetization with the increasing of Fe3+ ion concentrations. This occurrence is due to the rise in the net magnetic moment of the modified aluminates which took place as the distribution of the cations within the structure underwent changes. It is possible to explain the variation observed in the magneton number in the context of Fe3+ content through the application of Néel's collinear spin ordering model.
中文翻译：
Fe3+-取代的 MAl2O4（M = Ni、Cu、Zn）尖晶石粉末的结构、反转程度和磁子数研究：阳离子局部交换和磁化增量的证据
具有不同Fe 3+离子浓度( x = 0 , 0.5 , 1.0 , 1.5 ) _ _ _ _ _ , 和 2), 通过溶胶-凝胶自燃法成功合成。使用 X 射线衍射 (XRD)、同步加速器扩展 X 射线吸收精细结构 (EXAFS) 和振动样品磁强计 (VSM) 测量对煅烧样品进行表征。XRD结果证实了Fd-3m单相尖晶石结构的形成 所有样本的空间群。EXAFS 光谱说明了四面体和八面体亚晶格之间三价和二价离子的主要易位趋势。当对数据应用 XRD Rietveld 精修、Williamson-Hall 分析和 EXAFS 曲线拟合分析时，可以获得精确的结构参数、反转程度和阳离子位点占有率。此外，Fe 取代的样品显示饱和磁化强度随着 Fe 3+离子浓度的增加而强烈增加。发生这种情况是由于改性铝酸盐的净磁矩增加，这是随着结构内阳离子分布发生变化而发生的。可以解释在 Fe 3+背景下观察到的磁子数变化通过应用 Néel 的共线自旋排序模型来分析内容。
更新日期：2022-07-28
中文翻译：
Fe3+-取代的 MAl2O4（M = Ni、Cu、Zn）尖晶石粉末的结构、反转程度和磁子数研究：阳离子局部交换和磁化增量的证据
具有不同Fe 3+离子浓度( x = 0 , 0.5 , 1.0 , 1.5 ) _ _ _ _ _ , 和 2), 通过溶胶-凝胶自燃法成功合成。使用 X 射线衍射 (XRD)、同步加速器扩展 X 射线吸收精细结构 (EXAFS) 和振动样品磁强计 (VSM) 测量对煅烧样品进行表征。XRD结果证实了Fd-3m单相尖晶石结构的形成 所有样本的空间群。EXAFS 光谱说明了四面体和八面体亚晶格之间三价和二价离子的主要易位趋势。当对数据应用 XRD Rietveld 精修、Williamson-Hall 分析和 EXAFS 曲线拟合分析时，可以获得精确的结构参数、反转程度和阳离子位点占有率。此外，Fe 取代的样品显示饱和磁化强度随着 Fe 3+离子浓度的增加而强烈增加。发生这种情况是由于改性铝酸盐的净磁矩增加，这是随着结构内阳离子分布发生变化而发生的。可以解释在 Fe 3+背景下观察到的磁子数变化通过应用 Néel 的共线自旋排序模型来分析内容。
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