ИСТИНА

Целью настоящего исследования является поиск и синтез тройных интерметаллических соединений (ИМС) на основе церия с короткими контактами церий-переходный металл. Наличие таких контактов в интерметаллидах приводит к необычным магнитным и электрофизическим свойствам, обусловленным флуктуациями степени окисления атомов церия.

The purpose of this study is the search for and synthesis of triple intermetallic compounds (IMC) on the basis of cerium with short contacts cerium-transition metal. Such relationships in intermetallics leads to unusual magnetic and electrical properties due to fluctuations of the degree of oxidation of cerium atoms.

Анализ полученной информации о строении, составе, областях существования, магнитных и электрофизических свойствах позволит выявить корреляции между природой атомов, входящих в состав ИМС, и их строением, образованием аномально коротких контактов, а также проявлением электрофизических и магнитных свойств.

В нашей лаборатории проводятся систематические исследования фазовых равновесий в системах Ce-T-X (T = Ru, Rh, Pd, Pt; X = Al, Ga, In, Sn), определение кристаллических структур новых интерметаллидов. Благодаря активному сотрудничеству с зарубежными лабораториями в коллективе имеется возможность изучать магнитные и электрофизические свойства новых соединений при низких температурах. Впервые нами были синтезированы соединения с аномально короткими контактами Ce-Ru в 2007 году: Ce2Ru2In3, Ce3Ru2In2, Ce3Ru2In3, Ce16Ru8In37. К настоящему моменту нами получено более 20 таких соединений. Показано, что соединения Ce5Ru3X2 (X – Al, Ga) существуют в двух полиморфных модификациях, одна из которых характеризуется аномально короткими контактами Ce-Ru. Используемая нами усовершенствованная методика постадийного синтеза ИМС из элементов с сильно различающимися температурами плавления (от 30 °С у Ga до 2500 °С у Ru) с промежуточным дроблением и повторным проплавлением, позволяет получать образцы в однофазном виде пригодном для измерения магнитных и электрофизических свойств. Впервые было показано, что наличие коротких контактов металл-металл в структуре ИМС является признаком присутствия в этих соединениях церия в переменном валентном состоянии. Полученные нами соединения Ce5Ru3Al2, Ce2RuAl, Ce9Ru4Ga5, Ce4Ru3Ga3, Ce2Ru2Ga3 демонстрируют переменное валентное состояние церия, подтвержденное измерениями магнитной восприимчивости и XANES спектрами, интерметаллиды Ce5Ru3Ga2 и Ce9Ru4Ga5 показывают Кондо поведение.

Более 30 тройных соединений церия были получены в системах Ce-Ru-X (X=Al, Ga, In, Ge, Sn), Ce-Rh-X (X=Al, Ga), Ce-Pd-Al, Ce-Pd-Sn, Ce-Pt-Al и охарактеризованы в рамках настоящего проекта: определены их составы, области гомогенности, кристаллические структуры, температуры плавления и фазовых переходов, измерены магнитные и электрофизические свойства. Наибольшее количество совпадающих по составу соединений наблюдается в системах Ce-Pd-Al и Ce-Pt-Al (8), в Ce-Ru-Al и Ce-Rh-Al обнаруживается четыре изоформульных тройных соединения (CeTAl, Ce4TAl, Ce2T2Al, CeT2Al10), во всех других не более двух соединений. Если сравнивать совпадающие составы для систем с Ce и Ru и различными p-элементами, то во всех системах, кроме системы с галлием, наблюдаются соединения эквиатомного состава. В области с большим содержанием рутения соединений не образуется ни в одной из исследованных систем, а системы с Rh, Pd и Pt богаты тройными соединениями в этой области. Соединения с большим содержанием церия не образуются в системах Ce-Pd-Al, Ce-Pt-Al, Ce-Pd-Sn, в других системах в этой области соединения образуются и часто имеют фиксированный состав. Тройные соединения переменного состава, структура которых имеет короткие контакты Ce-T, характеризуются тем, что в первую очередь происходит замещение атомов p-элемента на атомы переходного металла. При этом координационное окружение атомов с короткими связями не меняется. Можно отметить, что соединения с короткими контактами часто кристаллизуются в структурах нового типа, а их аналоги без коротких расстояний в более высокосимметричных структурах. Если у соединения с короткими связями имеется изоструктурный аналог, локальная симметрия переходного атома сильно меняется.