STRUKTUR DAN SIFAT MAGNETIK NANOPARTIKEL MAGNETIK (Fe-R) (R = Fe, Tb, Dy, Co) DARI HASIL PROSES MILLING ENERGI TINGGI

Abstract

STRUKTUR DAN SIFAT MAGNETIK NANOPARTIKEL MAGNETIK (Fe-R) (R = Fe, Tb, Dy, Co) DARI HASIL PROSES MILLING ENERGI TINGGI. Salah satu proses pembentukan bahan dalam ukuran nano yang mudah dan efektif adalah dengan proses milling energi tinggi (High Energy Milling). Dalam metode ini sifat akhir partikel yang diperoleh dapat dikendalikan dengan memvariasikan komposisi, waktu dan kondisi proses. Makalah ini menyampaikan hasil proses milling pada serbuk dengan komposisi utama Fe dengan fraksi minimal 95% w/w dan tambahan serbuk Co, Tb4O7 dan Dy2O3. Proses milling dilakukan dalam media campuran etanol/air selama 40 jam. Hasil analisis fasa pada pola difraksi sinar-X dengan metode analisis Rietveld menunjukkan terbentuknya fasa campuran Fe, Fe3O4/γFe2O3 dengan ukuran kristalin ~ 10 nm. Ukuran kristalin terkonfirmasi pada foto pengamatan dengan Transmission Electron Microscope (TEM) yang memastikan terbentuknya partikel berdomain tunggal (single domain particle) sebagai hasil proses milling ini. Atom Co cenderung menggantikan sebagain atom Fe pada salah satu posisi dalam unit sel kristalnya, sedangkan atom Tb dan Dy terinterstisi dan mendeformasi struktur oksida Fe. Kedua mekanisme ini terjadi secara homogen dalam cuplikan tanpa mengubah struktur awal fasa secara signifikan. Dua perubahan ini berimbas pada penurunan sifat magnetik nanopartikel dengan nilai magnetisasi terendah mencapai ~105 emu/gram pada penambahan Co.

ABSTRACT

STRUCTURE AND MAGNETIC PROPERTIES OF MAGNETIC NANOPARTICLES (Fe-R) (R = Fe, Tb, Dy, Co) FROM HIGH ENERGY MILLING PROCESS. One of the simple and effective preparation routes of nanosized magnetic particles is high-energy milling (HEM) process. In this method, the final properties of the particles obtained can be controlled by varying precursor composition, milling time and environment. This paper presentes the results of HEM process on microsize Fe powder of at least 95% weight fraction mixed with each microsize Co, Tb4O7 and Dy2O3 powders. The milling process was carried out in ethanol/water media for 40 hours. The phase analysis on the X-ray diffraction pattern using Rietveld analysis method showed the formation of mixture phase of Fe, Fe3O4/γFe2O3 with crystalline size of ~ 10 nm. This crystalline size of nanoparticles was confirmed by Transmission Electron Microscope (TEM) observation ensuring the formation of a single domain particle as a result of this milling process. Co atoms tend to partially replace Fe atoms on one of the Fe-site in the phase unit cell, while Tb and Dy atoms will just interstitially deform amorphous Fe oxide. These two mechanisms homogeneously occur within the samples and give no significant change to the structure of the initial phase. These two changes just impact on the formation of nanoparticles magnetic properties with the lowest magnetisation value reaching ~ 105 emu/g on powders with Co addition.