We report the results of investigations of the effect of cooling in an external magnetic field starting from the temperature over superparamagnetic blocking temperature TB on the shift of magnetic hysteresis loops in systems of ferrihydrite nanoparticles from ∼2.5 to ∼5 nm in size with different TB values. In virtue of high anisotropy fields of ferrihydrite nanoparticles and open hysteresis loops in the range of experimentally attainable magnetic fields, the shape of hysteresis loops of such objects in the field-cooling mode is influenced by the minor hysteresis loop effect. A technique is proposed for distinguishing the exchange bias effect among the effects related to the minor hysteresis loops caused by high anisotropy fields of ferrihydrite particles. The exchange bias in ferrihydrite is stably observed for particles not less than 3 nm in size or with TB over 40 K, and its characteristic value increases with the particle size.

1.
W. P.
Meiklejohn
and
C. P.
Bean
,
Phys. Rev.
102
,
1413
(
1956
).
2.
J.
Nogués
and
I. K.
Schuller
,
JMMM
192
,
203
(
1999
).
3.
J.
Nogués
,
J.
Sort
,
V.
Langlais
,
V.
Skumryev
,
S.
Suriñach
,
J. S.
Muñoz
, and
M. D.
Baró
,
Phys. Rep.
422
,
65
(
2005
).
4.
S.
Giri
,
M.
Patra
, and
S.
Majumdar
,
J. Phys.: Condens. Matter
23
,
073201
(
2011
).
5.
H.
Bi
,
Sh.
Li
,
Y.
Zhang
, and
Y.
Du
,
JMMM
277
,
363
(
2004
).
6.
S. A.
Makhlouf
,
F. T.
Parker
,
F. E.
Spada
, and
A. E.
Berkowitz
,
J. Appl. Phys.
81
(
8
),
5561
(
1997
).
7.
S. A.
Makhlouf
,
H.
Al-Attar
, and
R. H.
Kodama
,
Solid State Commun.
145
,
1
(
2008
).
8.
M. S.
Seehra
and
A.
Punnoose
,
Solid State Commun.
128
,
299
(
2003
).
9.
C.
Diaz-Guerra
,
M.
Vila
, and
J.
Piqueras
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
193105
(
2010
).
10.
A.
Punnoose
and
M. S.
Seehra
,
J. Appl. Phys.
91
(
10
),
7766
(
2002
).
11.
A.
Punnoose
,
H.
Magnone
,
M. S.
Seehra
, and
J.
Bonevich
,
Phys. Rev. B
64
,
174420
(
2001
).
12.
J. F. K.
Cooper
,
A.
Ionescu
,
R. M.
Langford
,
K. R. A.
Ziebeck
,
C. H. W.
Barnes
,
R.
Gruar
,
C.
Tighe
,
J. A.
Darr
,
N. T. K.
Thanh
, and
B.
Ouladdiaf
,
J. Appl. Phys.
114
,
083906
(
2013
).
13.
A. E.
Bianchi
,
S. J.
Stewart
,
R. D.
Zysler
, and
G.
Punte
,
J. Appl. Phys.
112
,
083904
(
2012
).
14.
R. H.
Kodama
and
A. E.
Berkowitz
,
Phys. Rev. B
59
,
6321
(
1999
).
15.
S. A.
Makhlouf
,
F. T.
Parker
, and
A. E.
Berkowitz
,
Phys. Rev. B
55
,
R14717
(
1997
).
16.
M. S.
Seehra
,
V. S.
Babu
,
A.
Manivannan
, and
J. W.
Lynn
,
Phys. Rev. B
61
,
3513
(
2000
).
17.
S.
Mørup
,
D. E.
Madsen
,
C.
Fradsen
,
C. R. H.
Bahl
, and
M. F.
Hansen
,
J. Phys.: Condens. Matter
19
,
213202
(
2007
).
18.
Yu. L.
Raikher
and
V. I.
Stepanov
,
J. Exp. Theor. Phys.
107
(
3
),
435
(
2008
).
19.
A.
Punnoose
,
T.
Phanthavady
,
M. S.
Seehra
,
N.
Shah
, and
G. P.
Huffman
,
Phys. Rev. B
69
,
054425
(
2004
).
20.
T. S.
Berquó
,
J. J.
Erbs
,
A.
Lindquist
,
R. L.
Penn
, and
S. K.
Banerjee
,
J. Phys.: Condens. Matter
21
,
176005
(
2009
).
21.
M. S.
Seehra
,
V.
Singh
,
X.
Song
,
S.
Bali
, and
E. M.
Eyring
,
J. Phys. Chem. Solids
71
,
1362
(
2010
).
22.
H.
Tüysüz
,
E. L.
Salabas
,
C.
Weidenthaler
, and
F.
Schüth
,
J. Am. Chem. Soc.
130
,
280
(
2008
).
23.
D. A.
Balaev
,
A. A.
Dubrovskii
,
A. A.
Krasikov
,
S. V.
Stolyar
,
R. S.
Iskhakov
,
V. P.
Ladygina
, and
E. D.
Khilazheva
,
JETP Lett.
98
(
3
),
139
(
2013
).
24.
D. A.
Balaev
,
A. A.
Krasikov
,
A. A.
Dubrovskii
,
S. V.
Semenov
,
O. A.
Bayukov
,
S. V.
Stolyar
,
R. S.
Iskhakov
,
V. P.
Ladygina
, and
L. A.
Ishchenko
,
J. Exp. Theor. Phys.
119
(
3
),
479
(
2014
).
25.
D. A.
Balaev
,
A. A.
Krasikov
,
A. A.
Dubrovskiy
,
S. V.
Semenov
,
S. I.
Popkov
,
S. V.
Stolyar
,
R. S.
Iskhakov
,
V. P.
Ladygina
, and
R. N.
Yaroslavtsev
,
Phys. Solid State
58
(
2
),
287
(
2016
).
26.
N. J. O.
Silva
,
V. S.
Amaral
,
A.
Urtizberea
,
R.
Bustamante
,
A.
Millán
,
F.
Palacio
,
E.
Kampert
,
U.
Zeitler
,
S.
de Brion
,
O.
Iglesias
, and
A.
Labarta
,
Phys. Rev. B
84
,
104427
(
2011
).
27.
N. J. O.
Silva
,
V. S.
Amaral
,
L. D.
Carlos
, and
V.
de Zea Bermudez
,
J. Appl. Phys.
93
(
10
),
6978
(
2003
).
28.
N. J. O.
Silva
,
V. S.
Amaral
,
L. D.
Carlos
,
B.
Rodríguez-González
,
M.
Liz-Marzán
,
A.
Millan
,
F.
Palacio
, and
V.
de Zea Bermudez
,
J. Appl. Phys.
100
,
054301
(
2006
).
29.
S. V.
Stolyar
,
O. A.
Bayukov
,
Yu. L.
Gurevich
,
V. P.
Ladygina
,
R. S.
Iskhakov
, and
P. P.
Pustoshilov
,
Inorg. Mater.
43
(
6
),
638
(
2007
).
30.
Yu. L.
Raikher
,
V. I.
Stepanov
,
S. V.
Stolyar
,
V. P.
Ladygina
,
D. A.
Balaev
,
L. A.
Ishchenko
, and
M.
Balasoiu
,
Phys. Solid State
52
(
2
),
298
(
2010
).
31.
D. A.
Balaev
,
A. A.
Krasikov
,
A. A.
Dubrovskii
,
O. A.
Bayukov
,
S. V.
Stolyar
,
R. S.
Iskhakov
,
V. P.
Ladygina
, and
R. N.
Yaroslavtsev
,
Tech. Phys. Lett.
41
(
7
),
705
(
2015
).
32.
D. A.
Balaev
,
A. A.
Krasikov
,
A. A.
Dubrovskiy
,
S. I.
Popkov
,
S. V.
Stolyar
,
O. A.
Bayukov
,
R. S.
Iskhakov
,
V. P.
Ladygina
, and
R. N.
Yaroslavtsev
,
JMMM
410
,
171
(
2016
).
33.
F. M.
Michel
,
L.
Ehm
,
S. M.
Antao
,
P. L.
Lee
,
P. J.
Chupas
,
G.
Liu
,
D. R.
Strongin
,
M. A. A.
Schoonen
,
B. L.
Phillips
, and
J. B.
Parise
,
Science
316
,
1726
(
2007
).
34.
D. A.
Balaev
,
A. A.
Krasikov
,
S. V.
Stolyar
,
R. S.
Iskhakov
 et al,
Phys. Solid State
58
(
9
),
1782
(
2016
).
35.
A. D.
Balaev
,
Yu. V.
Boyarshinov
,
M. M.
Karpenko
, and
B. P.
Khrustalev
,
Prib. Tekh. Eksp.
3
,
167
(
1985
).
36.
D.
Tobia
,
E.
Winkler
,
R. D.
Zysler
,
M.
Granada
,
H. E.
Troiani
, and
D.
Fiorani
,
J. Appl. Phys.
106
,
103920
(
2009
).
37.
38.
Zh.
Tian
,
Ch.
Zhu
,
Y.
Liu
,
J.
Shi
,
Zh.
Ouyang
,
Zh.
Xia
,
G.
Du
, and
S.
Yuan
,
J. Appl. Phys.
115
,
083902
(
2014
).
39.
R. P.
Guertin
,
N.
Harrison
,
Z. X.
Zhou
,
S.
McCall
, and
F.
Drymiotis
,
J. Magn. Magn. Mater.
308
,
97
(
2007
).
40.
N. J. O.
Silva
,
A.
Millán
,
F.
Palacio
,
E.
Kampert
,
U.
Zeitler
,
H.
Rakoto
, and
V. S.
Amaral
,
Phys. Rev. B
79
,
104405
(
2009
).
41.
L.
Néel
,
C.R. Acad. Sci. Paris
252
,
4075
(
1961
).
42.
N. J. O.
Silva
,
V. S.
Amaral
, and
L. D.
Carlos
,
Phys. Rev. B
71
,
184408
(
2005
).
43.
J. G. E.
Harris
,
J. E.
Grimaldi
,
D. D.
Awschalom
,
A.
Chiolero
, and
D.
Loss
,
Phys. Rev. B
60
,
3453
(
1999
).
You do not currently have access to this content.