3.3 Применение модельно-зависимого метода к моделированию мёссбауэровских спектров магнитных наночастицcore-shellтипа
Для анализа и математической обработки спектров был создан модельно-зависимый подход, в основе которого лежит пропорциональная зависимость площади соответствующей компоненты под спектром от объёма образца, содержащего резонансные изотопы [41]:
где
S– площадь под соответствующей компонентой в спектре,
K(Ca) – функция эффективной толщины поглотителя,
f–фактор Мёссбауэра-Лэмба.
Поскольку все части наночастицы находятся в идентичных условиях в эксперименте данную формулу для i-ой части можно переписать в виде:
где
Vi– объём соответствующей части наночастицы,
а– неизвестный, но одинаковый для всех частей коэффициент.
Структурная организация наночастиц core-shell типа схематически представлена на рисунке 10. Обычно такие частицы состоят из ядра (core), одной или нескольких оболочек (shell) существенно отличающихся по своим магнитным, оптическим и другим свойствам. Зная геометрию и размеры наночастиц используя вышеописанный подход можно получить следующие результаты:
Из отношения площадей соответствующих компонент можно провести сравнительный анализ f-факторов различных областей наночастиц и их зависимости от различных внешних факторов;
В приближении различных моделей твердого тела получать информацию о колебательных свойствах атомов различных областей наночастиц core-shell. Например, в модели Дебая из зависимости парциальной площади под компонентой в спектре от температуры можно оценить температуру Дебая;
Зная геометрию наночастиц, значения сверхтонких параметров и/или соотношения f-факторов можно решить обратную задачу – моделирование мёссбауэровского спектра.
Рисунок 10 – Схематическое изображение наночастицы, исследуемой в данной работе
Для апробации разработанного моделнозависимого подхода расчета мессбауэровских спектров были выполнены расчеты спектров наночастиц core-shell типа проявляющих магнитную сверхтонкую структуру. Спектры объектов в магнитноупорядоченном состоянии более информативны и являются дополнительной проверкой выбранного подхода к описанию интегральной формы спектра. Авторами статьи [43] были получены мёссбауэровские спектры наночастиц трёх видов, имеющих схожий химический состав и строение, отличающихся только размерами ядра и оболочки. Применяя, описанный выше модельно-зависимый метод и зная некоторые параметры, приведённые в оригинальной статье (таблица 3), был смоделирован спектр таких наночастиц (рисунок 11). Единственными переменными величинами во всех трёх спектрах были линейные размеры соответствующих частей наночастицы: радиус ядра и толщина оболочки.
Рисунок 11 – слева – экспериментальный мёссбауэровский спектр наночастиц (точки), моделенезависимый фитинг(линия) [43]; справа – расчетные спектры (моделезависимый подход)
Таблица 3 – Сверхтонкие параметры для core-shell наночастиц различных размеров [43]
Видно, что смоделированные спектры в достаточной мере схожи с реальными, полученными на эксперименте. Из этого можно сделать вывод о применимости выбранного подхода к анализу мёссбауэровских спектров наночастиц core-shellтипа.
Стоит отметить, что точно такой же подход был применён и при обработке оригинальных спектров (рисунок 7). В них площадь под спектром каждой компоненты однозначно соответствовал определённому объёму части наночастицы.
желтые пометки- ссылки из статьи, переправить