Magnetic and magnetotransport properties of carbon nanotubes modified with cobalt

Автор(и)

  • I. Ovsiienko Taras Shevchenko National University of Kyiv, Department of Physics, Kyiv 01601, Ukraine
  • A. Sedda Department of Physics, LUT University, Lappeenranta 53850, Finland
    Universitat de les Illes Balears, Palma 07122, Spain
  • D. Shpylka Taras Shevchenko National University of Kyiv, Department of Physics, Kyiv 01601, Ukraine
  • T. Len Taras Shevchenko National University of Kyiv, Department of Physics, Kyiv 01601, Ukraine
  • L. Matzui Taras Shevchenko National University of Kyiv, Department of Physics, Kyiv 01601, Ukraine
  • E. Lähderanta Department of Physics, LUT University, Lappeenranta 53850, Finland
  • A. Solovjov Department of Physics, LUT University, Lappeenranta 53850, Finland
    Institute of Low Temperature and Structure Research, Polish Academy of Sciences, Wroclaw 50-422, Poland
    B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine Kharkiv 61103, Ukraine
  • A. Terekhov B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine Kharkiv 61103, Ukraine
  • I. Mirzoiev B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine Kharkiv 61103, Ukraine

DOI (Low Temperature Physics):


https://doi.org/10.1063/10.0042298

Ключові слова:

multi-walled carbon nanotubes, magnetoresistance, magnetization, superparamagnetic state, giant magnetoresistive effect, blocking temperature

Анотація

Досліджено температурну та польову залежності намагніченості та електричного опору об’ємних зразків багатостінних модифікованих кобальтом вуглецевих нанотрубок. Зразки модифікованих багатостінних вуглецевих нанотрубок із 30% масовою часткою кобальту були отримані методом відновлення металу з водно-сольового розчину. Було виміряно петлі гістерезису та температурну залежність масової намагніченості за протоколами охолодження в магнітному полі та без нього для об’ємних зразків пресованих модифікованих багатостінних вуглецевих нанотрубок у температурному інтервалі від 3 до 293 К. Залежність опору від магнітного поля в діапазоні температур 4,2–300 К у двох різних орієнтаціях зразків (площинній та позаплощинній) було досліджено в імпульсному магнітному полі до 20 Т. Дослідження температурної залежності намагніченості в режимах охолодження в магнітному полі та без нього показало, що температура блокування для досліджуваних зразків модифікованих кобальтом вуглецевих нанотрубок становить ≈ 7 К. Показано, що вище температури блокування нанорозмірні однодоменні частинки кобальту знаходяться в суперпарамагнітному стані. Нижче температури блокування магнітоопір визначається комбінацією двох механізмів. Відносно великі частинки кобальту утворюють феромагнітні області, що призводить до появи гігантського магніторезистивного ефекту. Тим часом менші частинки кобальту залишаються суперпарамагнітними та утворюють довгий хвіст, який не насичується до максимального магнітного поля.

Посилання

1. Carbon Nanotubes: Synthesis, Structure, Properties, and Applications, edited by M. Dresselhaus, G. Dresselhaus, and P. Avouris (Springer Berlin, Heidelberg, 2001).

2. C. Zhou, J. Kong, E. Yenilmez, and H. Dai, Science 290, 1552 (2000). https://doi.org/10.1126/science.290.5496.1552

3. R. Tarkiainen, M. Ahlskog, J. Penttilä, L. Roschier, P. Hakonen, M. Paalanen, and E. Sonin, Phys. Rev. B 64, 195412 (2001). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.64.195412

4. J.-C. Charlier, X. Blase, and S. Roche, Rev. Mod. Phys. 79, 677 (2007). https://doi.org/10.1103/RevModPhys.79.677

5. D. O. Shpylka, I. V. Ovsiienko, and T. A. Len, L. Yu. Matzui, S. V. Trukhanov, A. V. Trukhanov, and O. S. Yakovenko, Ceram. Int. 48, 19789 (2022). https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.03.253

6. K. Lafdi, A. Chin, N. Ali, and J. F. Despres, J. Appl. Phys. 79, 6007 (1996). https://doi.org/10.1063/1.362135

7. H. Shiozawa, A. Briones-Leon, O. Domanov, G. Zechner, Yu. Sato, K. Suenaga, T. Saito, M. Eisterer, E. Weschke, W. Lang, H. Peterlik, and T. Pichler, Sci. Rep. 5, 15033 (2015). https://doi.org/10.1038/srep15033

8. A. Jensen, J. R. Hauptmann, J. Nygård, and P. E. Lindelof, Phys. Rev. B 72, 035419 (2005). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.72.035419

9. J. Kim, J.-R. Kim, J. W. Park, J.-J. Kim, K. Kang, and N. Kim, and B.-Ch. Woo, Physica E 18, 208 (2003). https://doi.org/10.1016/S1386-9477(02)00968-2

10. D. Shpylka, I. Ovsiienko, T. Len, L. Matzui, Yu. Prylutskyy, and T. Tsaregradskaya, Proceedings of the 2023 IEEE 13th International Conference “Nanomaterials: Applications and Properties”, NAP 2023, Bratislava, Slovakia (IEEE, 2023).

11. I. Krainov, J. Klier, A. Dmitriev, S. Klyatskaya, M. Ruben, W. Wernsdorfer, and I. Gornyi, ACS Nano 11, 6868 (2017). https://doi.org/10.1021/acsnano.7b02014

12. S. Krompiewski, R. Gutierrez, and G. Cuniberti, Phys. Rev B 69, 155423 (2004). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.69.155423

13. I. Ovsienko, T. Len, L. Matzui, Yu. Prylutskyy, P. Eklund, F. Normand, U. Ritter, and P. Scharff, Physica E 37, 78 (2007). https://doi.org/10.1016/j.physe.2006.06.007

14. G. E. Grechnev, V. A. Desnenko, A. V. Fedorchenko, A. S. Panfilov, Y. I. Prylutskyy, M. I. Grybova, L. Y. Matzui, U. Ritter, P. Scharff, and Y. A. Kolesnichenko, Materialwiss. Werkstofftech. 42, 29 (2011). https://doi.org/10.1002/mawe.201100725

15. U. Ritter, P. Scharff, G. E. Grechnev, V. A. Desnenko, A. V. Fedorchenko, A. S. Panfilov, Yu. I. Prylutskyy, and Yu. A. Kolesnichenko, Carbon 49, 4443 (2011). https://doi.org/10.1016/j.carbon.2011.06.039

16. B. W. Alphenaar, K. Tsukagoshi, and H. Ago, Physica E 6, 848 (2000). https://doi.org/10.1016/S1386-9477(99)00233-7

17. B. W. Alphenaar, K. Tsukagoshi, and M. Wagner, Physica E 10, 499 (2001). https://doi.org/10.1016/S1386-9477(01)00145-X

18. K. Tsukagoshi and B. W. Alphenaar, Superlattices Microstruct. 27, 565 (2000). https://doi.org/10.1006/spmi.2000.0885

19. H. Tokoro, S. Fujii, and T. Oku, Diamond Relat. Mater. 13, 1270 (2004). https://doi.org/10.1016/j.diamond.2003.10.058

20. I. V. Ovsienko, L. Y. Matzui, I. V. Yatsenko, S. V. Khrapatiy, Y. I. Prylutskyy, U. Ritter, P. Scharff, and F. Le Normand, Materialwiss. Werkstofftech. 44, 161 (2013). https://doi.org/10.1002/mawe.201300092

21. I. V. Ovsiienko, L. L. Vovchenko, L. Yu. Matzui, T. L. Tsaregradskaya, T. A. Len, G. V. Saienko, and V. M. Geraskevych, Springer Proceed. Phys. 279, 347 (2023). https://doi.org/10.1007/978-3-031-18096-5_20

22. O. I. Prokopov and I. V. Ovsiienko, L. Yu. Matzui, T. A. Len, D. D. Naumova, I. B. Berkutov, I. G. Mirzoiev, and F. Le Normand, Low Temp. Phys. 43, 703 (2017) [Fiz. Nizk. Temp. 43, 884 (2017)]. https://doi.org/10.1063/1.4985977

23. I. V. Ovsiienko and T. A. Len, L. Yu. Matzui, F. L. Normand, T. L. Tsaregradskaya, G. V. Saenko, and D. O. Spylka, Mol. Cryst. Liquid Cryst. 718, 80 (2021). https://doi.org/10.1080/15421406.2020.1861525

24. O. Redon, J. Pierre, B. Rodmacq, B. Mevel, and B. Dieny, J. Magn. Magn. Mater. 149, 398 (1995). https://doi.org/10.1016/0304-8853(95)00314-2

25. Yu. O. Tykhonenko-Polishchuk and A. I. Tovstolytkin, J. Nano- Electron. Phys. 9, 02028 (2017).https://doi.org/10.21272/jnep.9(2).02028

26. M.-T. Béal-Monod and R. A. Weiner, Phys. Rev. 170, 552 (1968). https://doi.org/10.1103/PhysRev.170.552

Downloads

Опубліковано

2025-12-23

Як цитувати

(1)
I. Ovsiienko, A. Sedda, D. Shpylka, T. Len, L. Matzui, E. Lähderanta, A. Solovjov, A. Terekhov, and I. Mirzoiev, Magnetic and magnetotransport properties of carbon nanotubes modified with cobalt, Low Temp. Phys. 52, 202–209, (2025) [Fiz. Nyzk. Temp. 52, 223–231, (2025)] DOI: https://doi.org/10.1063/10.0042298.

Номер

Том 52 № 2 (2026)

Розділ

Статті

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.