ИСТИНА

Низкоразмерные магнитные материалы, то есть соединения с низкоразмерными мотивами магнитной подсистемы, интересуют теоретиков и экспериментаторов с позиции поиска новых квантовых состояний вещества и его характеризации для потенциальных применений. Например, некоторые соединения, в которых наблюдается состояние квантовой спиновой жидкости, могут применяться в качестве кубитов квантового компьютера. Исследования низкоразмерных систем, а в частности магнитных плоскостей, поможет понять природу высокотемпературной сверхпроводимости и обнаружить новые классы соединений. Один из классов низкоразмерных магнетиков – Гейзенберговские антиферромагнитные цепочки. При анализе связи кристаллической структуры и параметра суперобменных взаимодействий (J) в медных спиновых цепочках удалось обнаружить область с рекордными значениями J > 100 К при пути суперобменных взаимодействий через анионные группы –PO43-[Nath, 2008],SeO32-[Berdonosov et al., 2013], TeO32-[Kumar et al, 2020]. В кристаллической структуре минерала саррабусита[Gemmiet al., 2012], Pb5Cu(SeO3)4Cl4, можно выделить цепочки из [СuO4Cl2] октаэдров, связанных [SeO3] треугольниками (- Cu– O – Se – O – Cu– путь магнитных обменных взаимодействий), между которыми располагаются крупные катионы свинца, затрудняющие межцепочечные обменные взаимодействия. Такая структура благоприятна для реализации квази-одномерной гейзенберговской антиферромагнитной цепочки с наименьшим взаимодействием между соседними цепочками. Методом твердофазного спекания хлоридов свинца и меди (II), а также оксидов свинца и селена (IV) был получен однофазный порошок аналога минерала саррабусита, охарактеризованный с помощью рентгеновской дифракции и зондовой микроскопии. С целью получения монокристаллов Pb5Cu(SeO3)4Cl4были осуществлены эксперименты по гидротермальному синтезу, в ходе которых удалось получить микроиголки синтетического саррабусита, значительно сократив время синтеза, по сравнению с затраченным для твердофазной реакции. По данным измерения температурной зависимости магнитной восприимчивости Pb5Cu(SeO3)4Cl4можно судить об отсутствии магнитного упорядочения вплоть до температуры 2 К. Кривая температурной зависимости магнитной восприимчивости, корреляционный максимум которой располагается при температуре Tmax = 78 K, описывается с помощью модели Боннер-Фишера с параметром обменного взаимодействия J = 129 K. Отсутствие фазовых переходов вплоть до температуры 2К подтверждается также и поведением температурной зависимости теплоемкости. При дополнительных измерениях магнитной восприимчивости в переменном поле (АС) магнитногоупорядочения не наблюдалось до температуры в 0.5 К, что ограничивает сверху параметр эффективности спиновой цепочки kBTN/J < 0.388% (чем меньше число, тем более близка цепочка к гейзенберговской модели). Это значение является рекордным для соединений, в которых обменное взаимодействие проходит через селенитную группу. Таким образом, аналог минерала саррабусита на данный момент является уникальным соединением среди медь-содержащих селенитов, в котором реализуется спиновая цепочка, рекордно-близкая к гейзенберговской модели. Работа поддержана программой мегагрантов Правительства Российской Федерации, проект 2020-220-08-6358. ЛИТЕРАТУРА1. Nath R. et al. // Phys. Rev. B - Condens. Matter Mater. Phys. 2008. Vol. 77. No 13. P. 1–8. 2. Berdonosov P.S. et al. // J. Chem. Soc. Dalt. Trans. 2013. Vol. 42. No 26. P. 9547–9554.3. Kumar V. et al. // Phys. Rev. B. American Physical Society. 2020. Vol. 102, No 10. P. 1–8. 4. Gemmi M. et al. // Acta Crystallogr. Sect. B Struct. Sci. 2012. Vol. 68. No 1. P. 15–23