Зарядовое, орбитальное и спиновое упорядочения в никелатах Ni(III): зондовая мессбауэровская диагностикаНИР

Charge, orbital and spin orderings in Ni(III) nickelates: probe Mössbauer diagnostics

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Зарядовое, орбитальное и спиновое упорядочения в никелатах Ni(III): зондовая мессбауэровская диагностика
Результаты этапа: 1. Cинтезированы и детально охарактеризованы (фазовый и элементный составы, кислородная стехиометрия и параметры кристаллической структуры) изоструктурные соединения La2(Li0.5M0.5)1-x57FexO4 (M = Ni, Co, Cu; 0 < x < 0.04) со структурой типа K2NiF4 (слоистого перовскита). Проведено сравнение с литературными данными аналогичных исследований для нелегированных железом образцов. 2. Из данных магнитных измерений и измерений теплоемкости определены значения критических точек фазовых переходов, в частности, установлены температуры (TN) перехода полученных фаз в магнитоупорядоченное состояние. Для твердых растворов La2(Li0.5M0.5)1-x57FexO4 с различным содержанием железа построены зависимости значения температуры Нееля (TN) от состава (x). На основании полученных данных установлена степень влияния зондовых атомов 57Fe на структуру и физические параметры исследуемых соединений. 3. Измерение спектров ЭПР слоистых систем La2(Li0.5M0.5)1-x57FexO4 (M = Ni, Co, Cu) в широком диапазоне температур (Т > TN) позволило получить информацию о локальных магнитных флуктуациях вблизи температуры TN. Исследована природа данных флуктуаций и установлен диапазон температур их проявления. Анализ и моделирование в рамках теорий Хубера и Мори-Кавасаки характера изменения ширины линии резонансного поглощения позволило получить сведения о магнитной топологии изучаемых слоистых систем. 4. Мессбауэровские данные позволили охарактеризовать валентное состояние и структуру локального окружения (тип занимаемых позиций) зондовых атомов 57Fe в оксидах La2(Li0.5M0.5)1-x57FexO4 (M = Ni, Co). На основании сравнения результатов этих измерений с данными для оксида La2(Li0.5Сu0.5)0.9957Fe0.01O4, где катионы железа частично замещают катионы лития и меди (литературные данные), установлено, как специфика электронного строения и кристаллохимической природы (симметрия локального окружения) металлов M(= Ni, Co, Cu) сказывается на значениях параметров сверхтонких взаимодействий зондовых атомов 57Fe. 5. Сравнительный анализ мессбауэровских спектров La2(Li0.5Ni0.5)0.9957Fe0.01O4 и La2(Li0.5Сu0.5)0.9957Fe0.01O4 (литературные данные) позволил исследовать динамику зарядового переноса Fe3+ + O-(L) <-> Fe4+ + O2-, связанного с наличием электронных дырок (L) на атомах кислорода. 6. На основании экспериментальных значений химических сдвигов зондовых атомов 57Fe и расчетов в рамках кластерного конфигурационного взаимодействия установлено основное электронное состояние примесных центров [FeO6]9-. В частности, рассчитаны парциальные вклады конфигураций d4 и d5L, которые зависят от степени зарядового переноса Fe3+ + O-(L) <-> Fe4+ + O2-. 7. Анализ мессбауэровских спектров La2(Li0.5Ni0.5)0.9857Fe0.02O4, измеренных в магнитоупорядоченной области температур, в сравнении с ранее полученными данными для никелатов RNi0.9857Fe0.02O3 (R = РЗЭ,Y) показал, что в подрешетке никеля не происходит диспропорционирования катионов типа Ni3+(t2g6eg1): 3eg1 -> eg2 + 2eg0.5. 8. Впервые был синтезирован и охарактеризован методами рентгенофазового анализа и мессбауэровской спектроскопии на ядрах 57Fe перовскитоподобный никелат BiNi0.9657Fe0.04O3. На основании данных мессбауэровских исследований в широком диапазоне температур была проведена кристаллохимическая идентификация катионов 57Fe3+. На основании теоретических расчетов параметров ГЭП было показано, что атомы железа не вносят существенного структурного искажения никелата, а направления главных осей тензора ГЭП удовлетворительно согласуются с магнитной структурой никелата BiNiO3. Установлено, что в рассматриваемом никелате атомы железа находятся также в своем наиболее устойчивом, с учетом особенностей синтеза, зарядовом состоянии “3+”, как и в никелатах RNiO3 (R = РЗЭ, Tl), демонстрируя гетеровалентное замещение катионов Ni2+, при этом адекватно отражаются особенности как локальной кристаллографической, так и локальной магнитной структуры BiNi0.9657Fe0.04O3.
2 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Зарядовое, орбитальное и спиновое упорядочения в никелатах Ni(III): зондовая мессбауэровская диагностика
Результаты этапа: Синтезированы и охарактеризованы (фазовый состав, кристаллическая структура и кислородная стехиометрия) перовскиты A2NiMnO6 (A = In, Sc, Tl), а также образцы этих же составов, допированные зондовыми атомами 57Fe. Получена серия твердых растворов BiNi1-xFexO3 (0 < x < 1). Измерены магнитные и термодинамические свойства полученных образцов. Исследовано влияние зондовых атомов 57Fe на макроскопические физические характеристики исследуемых оксидов. На основании мессбауэровских измерений определено валентное состояния зондовых атомов 57Fe и локальное окружение занимаемых ими кристаллографических и магнитных позиций. Мессбауэровские спектры анализировались в сравнении с данными модельных расчетов параметров сверхтонких взаимодействий. В результате проведенного анализа установлены корреляции между параметрами сверхтонких взаимодействий зондовых ядер 57Fe и особенностями локальной структуры никелатов. Впервые для никелатов A2NiMnO6 (A = In, Sc, Tl) проведены измерения спектров ядерного рассеяния вперед (Nuclear Forward Scattering, NFS) ядер 61Ni. Сравнительный анализ спектров образцов на ядрах двух мессбауэровских нуклидов 61Ni (основной компонент) и 57Fe (зондовые атомы), позволил получить новые сведения о необычных магнитных свойствах этих перовскитов, содержащих разновалентные катионы (Ni2+/Mn4+). Впервые были проведены полуэмпирические расчеты парциальных вкладов в магнитное сверхтонкое поле (Hhf) на ядрах 61Ni в A2NiMnO6 (включая ковалентный, орбитальный и сверхперенесенное поле) учитывая особенности магнитной и кристаллической структур этих соединений. Результаты измерений спектров NFS на ядрах 61Ni никелата Sc2NiMnO6 в широком диапазоне температур позволили получить новую информацию о природе наблюдаемых для этого никелата двух магнитных переходов, происхождение которых является предметом многочисленных дискуссий. Анализ температурной зависимости сверхтонких магнитных полей на ядрах 61Ni никелатов A2NiMnO6 (A = In, Sc, Tl) в рамках моделей спиновых волн и среднего молекулярного поля позволил оценить интегралы внутриподрешеточных и межподрешеточных обменных взаимодействий. Полученные данные сопоставлены с расчетными значениями обменных интегралов для изоструктурных оксидов R2NiMnO6 редкоземельных элементов (R). Измерения спектров NFS на ядрах 61Ni никелата In2NiMnO6 во внешних магнитных полях, позволили получить новые сведения о его модулированной магнитной структуре (циклоида). Были рассчитаны изотропный и анизотропный вклады в магнитное поле Нhf. Подобная информация является полезной при выяснении природы магнитоэлектрических взаимодействий в двойных перовскитоподобных оксидных системах.
3 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Зарядовое, орбитальное и спиновое упорядочения в никелатах Ni(III): зондовая мессбауэровская диагностика
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

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".