ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Низкоразмерные магнитные системы с целочисленным спином принципиально отличаются по своим свойствам от аналогичных систем с полуцелочисленным спином. К первому типу относятся, например, соединения двухвалентного никеля, а ко второму соединения двухвалентной меди. Низкоразмерные соединения первого типа редки, что объясняется в химии координационных соединений тем простым обстоятельством, что ионы никеля формируют регулярное окружение лигандов, а симметричные структурные единицы, например, NiO6, формируют трехмерные магнитные структуры. В то же время, ян-теллеровские ионы меди гораздо более вариативны в плане ближайшего окружения, что приводит к формированию многочисленных квазиодномерных и квазидвумерных структур. Количество исследованных низкоразмерных магнетиков на основе меди на порядки превышает количество исследованных низкоразмерных магнетиков на основе никеля. Соответственно, существенно менее изученной остается физика низкоразмерных магнетиков с целочисленным спином. Даже такое важное положение как наличие щели в спектре магнитных возбуждений никелевых цепочек подтверждено лишь в нескольких химических соединениях. Многие аспекты в поведении спиновых цепочек и спиновых лестниц анализировались в теоретических работах, но экспериментально не исследовались. В настоящем проекте предполагается проведение экспериментальных исследований спиновых цепочек в Na5Ni2(PO4)3(H2O) и спиновых лестниц в Na6Ni2(PO4)3(OH). Эти исследования будут сопровождаться развитием уже проведенных исследований на спиновой лестнице Rb3Ni2(NO3)7, а также изучением спиновых цепочек в (NO)Ni(NO3)3. Кроме того, мы продолжим поиск новых низкоразмерных целочисленных спиновых систем среди фосфатов и нитратов никеля. В случае наличия изоструктурных соединений, как это имеет место для (NO)Ni(NO3)3 и (NO)Cu(NO3)3, будут сопоставлены свойства цепочек с целочисленным и полуцелочисленным спином. В фокусе внимания заявленного проекта будут вопросы конкуренции ближайших и следующих за ближайшими обменных взаимодействий, альтернирования обменных взаимодействий, соотношение ферромагнитных и антиферромагнитных составляющих в этих обменах. Интерес представляют как упорядоченные, так и неупорядоченные магнитные состояния в этих соединениях. Работа актуальна и значима в той же мере, в какой актуальны и значимы фундаментальные исследования по физике квантовых кооперативных явлений. То же самое относится к ожидаемым результатам и их значимости.
Low dimensional magnetic systems with integer spin with regard to their physical properties differ essentially from the similar systems with half-integer spin. To the systems of first type refer the divalent nickel compounds, to the systems of second type refer the compounds of divalent copper. The low dimensional systems of first type are rare which is explained in the chemistry of coordination compounds by the simple fact that the nickel ions form regular ligands environment. Thus, symmetric structural units, e.g. NiO6, form three dimensional magnetic structures. At the same time, the Jahn-Teller copper ions are more variative with regard to environment which results in formation of numerous quasi-one-dimensional and quasi-two-dimensional structures. The number of copper-based low dimensional magnets by orders of magnitude exceeds the number of nickel-based low dimensional magnets. Correspondingly, significantly less studied is the physics of low dimensional magnets with integer spin. Note, that the important statement on the presence of gap in the spectrum of magnetic excitations was established in very few chemical compounds. Many aspects in behavior of the integer spin chains and spin ladders were analyzed theoretically, but were not confirmed experimentally. The current project presumes experimental study of spin chains in Na5Ni2(PO4)3(H2O) and spin ladders in Na6Ni2(PO4)3(OH). These studies will be accompanied by further investigation of spin ladder Rb3Ni2(NO3)7 and study of spin chains in (NO)Ni(NO3)3. Besides, we will continue the search for new low dimensional integer spin systems among phosphates and nitrates of nickel. In case of the presence of isostructural compounds, e.g. (NO)Ni(NO3)3 and (NO)Cu(NO3)3, the properties of chains with integer and half-integer spins will be put into correspondence. In the phocus of attention will be the issues of competion between nearest and next nearest exchange interaction, the alternation of exchange interactions, the ratio of ferromagnetic and antiferromagnetic components in these exchanges. Of interest are both ordered and disordered magnetic phases in these compounds. This research is actual and significant to the same degree as any fundamental research in the field of quantum cooperative phenomena. That same refer to expected results and their significance.
В результате выполнения заявленного проекта будут получены новые знания - а в этом и заключаются цель и смысл фундаментальной науки - по одному из наиболее актуальных направлений физики магнитных явлений. Будут установлены квантовые основные состояния в новых низкоразмерных системах с целочисленным спином. Будут выяснены особенности в поведении однородных и альтернированных цепочек, а также спиновых лестниц в фосфатах и нитратах никеля. Полученные экспериментальные результаты будут, безусловно, значимы для развития теории конденсированного состояния. В прикладном плане заявленные исследования важны потому, что обращаются к проблеме перепутывания индивидуальных волновых функций в системах многих частиц. Эти вопросы лежат в основе передовых квантовых технологий.
Исполнителями проекта сформирован большой задел по исследованиям в заявленной области. Нами разработаны оригинальные методы синтеза низкоразмерных магнетиков. Нами выполнены большие циклы экспериментальных работ по низкоразмерному магнетизму. Заявленная тема проекта приоритетна для нашей лаборатории, в нее активно вовлекаются студенты, аспиранты и молодые исследователи. Основные результаты исследований за последние годы отражены в списке публикаций трудового коллектива (см. ниже). По уровню оснащения экспериментальным оборудованием наша лаборатория может конкурировать с ведущими научными центрами. Много усилий было затрачено на создание мощной ростовой базы. Ряд сотрудников нашей лаборатории прошди дополнительную подготовку по неорганической химии. Коллектив исполнителей имеет доступ к современным установкам первичной характеризации. Исследования высокого уровня - нейтроны, мюоны, синхротрон - налажены с зарубежными партнерами.
Общий план реализации проекта сводится к синтезу, первичной характеризации, экспериментальному исследованию и теоретическому анализу новых неорганических соединений, в структуре которых представлены изолированные цепочки и лестницы с целочисленным спином. К настоящему времени отобрано четыре таких соединения, причем по одному из них уже проведены предварительные исследования. В первый год реализации проекта будет проведено комплексное исследование двух новых фосфатов натрия никеля, Na5Ni2(PO4)3(H20) и Na6Ni2(PO4)3(OH). Больших усилий потребует получение однофазных соединений, поскольку условия синтеза этих объектов очень близки. Контроль качества и однофазности образцов будет проводиться, в основном, рентгенографическими методами. Измерения термодинамических свойств, намагниченности и теплоемкости, позволят установить базовые характеристики этих объектов. Мы предполагаем расширение диапазона проводимых исследований до сверхнизких температур, что будет достигаться откачкой гелия 3. Во второй год реализации проекта будет предпринят синтез нитрат-нитрозония никеля, (NO)Ni(NO3)3. Это амбициозная химическая задача, однако, успех в создании и получении нитрат-нитрозония меди, (NO)Cu(NO3)3, практически гарантирует успех этого начинания. Аналогично медному соединению, планируется большой комплекс экспериментальных и теоретических исследований, включая термодинамические измерения, оптику и неупругое рассеяние нейтронов. Для проведения этих работ потребуется объединение усилий с партнерскими лабораториями. В случае успеха, (NO)Ni(NO3)3 может стать первой реализацией модели Нерсесяна - Цвелика в системе с целочисленным спином. В третий год выполнения проекта запланированы работы по углублению понимания поведения спиновой лестницы в нитрате никеля - рубидия, Rb3Ni2(NO3)7. Прежде всего, потребуются существенные усилия по совершенствованию технологии синтеза указанного соединения. Наиболее сложной является проблема синтеза больших монокристаллов, пригодных для проведения эксперимента по неупругому рассеянию нейтронов. Ясно, что для решения амбициозных задач в области квантовых кооперативных явлений необходима кооперация специалистов разных направлений. Ранее выполненные работы в нашей лаборатории позволяют надеяться на успех и в этом начинании. Публикации по проекту должны дать возможность экспертам оценить реализацию заявленной работы.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Низкоразмерный магнетизм в системах с целочисленным спином |
Результаты этапа: | ||
2 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Низкоразмерный магнетизм в системах с целочисленным спином |
Результаты этапа: | ||
3 | 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. | Низкоразмерный магнетизм в системах с целочисленным спином |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".