Появление интереса к наночастицам обусловлено тем, что с уменьшением размера наблюдаются аномальные магнитные свойства З-d металлов и магнитно-упорядоченных оксидных систем на их основе. В меньшей степени изучены антиферромагнитные (АФ) наночастицы, в которых можно ожидать, с большей вероятностью, по сравнению с ферромагнетиками, проявления эффекта квантового туннелирования намагниченности. Не меньший интерес представляет также изучение вклада поверхностных магнитных состояний и роли суперпарамагнетизма (антиферромагнетизма) при малом конечном размере частиц.
В работах [1—2] изучалось влияние конечного размера наночастиц оксида NiO на гистерезисные и основные магнитные характеристики. Показано, что аномальные магнитные свойства (появление гистерезисных свойств у антиферромагнетиков, открытые петли гистерезиса в высоких полях и т. д.) могут быть объяснены на основе модели существования не скомпенсированных поверхностных спинов. Кривые намагничивания малых частиц не описываются функцией Ланжевена, магнитный момент по мере уменьшения размера антиферромагнитных частиц возрастает. Наблюдаемый рост магнитного момента и сдвиг петли гистерезиса в нанооксиде никеля никак не связан с присутствием в образцах примесей, например, оставшихся в результате неполного окисления никеля при синтезе образцов NiO.
Альтернативным объяснением необычных свойств нанооксида никеля, по мнению авторов, является существование неколлинеарной магнитной структуры на поверхности частиц [3,4]. Предлагается описывать магнетизм нанооксида никеля на основе модели многоподрешеточного антиферромагнетика, вместо классического двухподрешеточного. При этом основное термодинамическое магнитное состояние системы является функцией размера частицы и при достаточно малых размерах системы может реализоваться многоподрешеточный антиферромагнетизм в NiO.
Полагая, что эти явления обусловлены термодинамическим состоянием системы при изменении размера частиц можно ожидать появления необычных магнитных свойств в антиферромагнетиках принципиально любого химического состава.
Особенно интересен для изучения, в рамках поставленной проблемы, антиферромагнетик, не содержащий ферромагнитных Зd-металлов, например, антиферромагнетик СuО. Он имеет низкосимметричную моноклинную решетку и является квазиодномерным антиферромагнетиком с температурой Нееля TN = 230 К. Антиферромагнетик СuО относится к числу гайзенберговских антиферромагнетиков, для которых характерно сильное АФ взаимодействие в плоскости решетки спинов и слабое между соседними плоскостями. Поэтому иногда его относят к низкоразмерным антиферромагнетикам. Выбор СuО в качестве объекта исследования также привлекательно из-за того, что в нем принципиально отсутствуют ферромагнитные состояния, например, из-за неполного окисления или наличия посторонних фаз. Металлическая медь и фаза Си20 являются диамагнетиками с малой восприимчивостью, которой можно пренебречь при анализе магнитных свойств АФ СuО.
В настоящей работе проведено сравнительное исследование нанооксидов СuО и NiO, синтезированных газофазным методом с целью выяснения фундаментальных особенностей влияния конечного размера частиц на магнетизм антиферромагнетиков.