Struttura, Mössbauer, elettrica e γ

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 15495 (2022) Citare questo articolo

1180 accessi

2 citazioni

1 Altmetrico

Dettagli sulle metriche

Una correzione dell'autore a questo articolo è stata pubblicata il 22 dicembre 2022

Questo articolo è stato aggiornato

Per ragioni tecniche e di radioprotezione, è diventato essenziale trovare nuove tendenze di materiali intelligenti che vengano utilizzati come protezione dalle radiazioni ionizzanti. Per superare le proprietà indesiderabili dei grembiuli di piombo e fornire proprietà di schermatura adeguate o migliori contro le radiazioni ionizzanti, la tendenza ora è quella di utilizzare la ferrite come materiale schermante. Il metodo della coprecipitazione è stato utilizzato per prevenire eventuali fasi estranee nella nano-ferrite MZN studiata. Per analizzare il campione prodotto sono stati utilizzati metodi di diffrazione di raggi X (XRD) e spettroscopia infrarossa a trasmissione di Fourier (FTIR). Come dimostrato da XRD e FTIR, i materiali studiati hanno la loro fase spinello unica con gruppo spaziale Fd3m a struttura cubica. La resistività DC della ferrite Mg-Zn è stata effettuata nell'intervallo di temperature (77-295 K) e la sua dipendenza dalla temperatura indica che esistono diversi meccanismi di trasporto della carica. L'analisi degli spettri di Mössbauer ha confermato che il comportamento della transizione di fase da ferrimagnetica a superparamagnetica dipende dalla concentrazione di Zn. L'incorporazione di Zn nell'MZF ha migliorato la densità della nano-ferrite, mentre l'aggiunta di diversi ossidi di Zn ha ridotto la densità dei campioni di nano-ferrite. Questa variazione di densità ha modificato i risultati della schermatura dalle radiazioni. Il campione contenente un alto contenuto di Zn (MZF-0,5) ci fornisce risultati migliori nelle proprietà di schermatura dalle radiazioni a bassa gamma, quindi questo campione è superiore nei risultati di schermatura per particelle cariche a bassa energia. Infine, si può concludere la possibilità di utilizzare la nano-ferrite MZN con vari contenuti in diversi campi di schermatura dalle radiazioni ionizzanti.

Sebbene i progressi tecnologici abbiano reso la vita più facile per gli esseri umani, hanno anche avuto conseguenze negative, come la rapida espansione dei siti di stoccaggio dei rifiuti nucleari, l’uso delle radiazioni nucleari nella nostra vita quotidiana, che comprende industrie, centri diagnostici medici, reattori nucleari, irradiazioni alimentari, impianti nucleari istituti di ricerca, diagnosi medica e terapia1. A causa delle loro proprietà magnetiche, elettriche, ottiche e meccaniche, i campioni a base di ossidi come le nanoferriti hanno ricevuto molta attenzione negli ultimi anni2,3,4. Di conseguenza, questi materiali possono essere utilizzati in numerose applicazioni, tra cui diagnostica medica, batterie al litio ricaricabili, supporti ad alta frequenza, dispositivi a energia solare, fluidi magnetici e materiali di schermatura dalle radiazioni5,6,7. In questo studio, i ricercatori hanno utilizzato ferriti sotto forma di nanoparticelle per scoprire che le caratteristiche fisiche e chimiche di queste ferriti nella gamma nanometrica sono influenzate da fattori quali dimensione dei cristalli, gap di banda energetica, superficie e morfologia complessiva8,9, tra cui altre cose10.

Uno dei più famosi materiali di spinello magneticamente morbido, la ferrite di magnesio e zinco (MZF) in nanodimensioni, è una sostanza ecologicamente benigna e non tossica che assorbe la luce visibile grazie al suo piccolo intervallo di banda e che può essere utilizzata come materiale attenuato per gamma raggi. Una raccolta diversificata di studi precedenti dimostra un interesse continuo per la schermatura dalle radiazioni ionizzanti11,12,13. Allo stesso modo, l'inquinamento creato dalle radiazioni dei raggi gamma è una grave preoccupazione per le apparecchiature elettroniche, di rete e wireless, e richiede lo studio e lo sviluppo di materiali per l'assorbimento delle radiazioni14,15,16. L'idea generale di utilizzare materiali magnetici morbidi a spinello dipende dalle proprietà magnetiche ed elettriche di questi materiali, come il valore più elevato di conduttività elettrica, permettività (σr) e permeabilità (μr) del materiale17. Tuttavia, l'uso di un composito tra polimero o un blocco di cemento con ferrite magnetica come riempitivo è un modo intelligente per migliorare le prestazioni di schermatura EMI18,19.