| 1 |
1 января 2011 г.-31 декабря 2011 г. |
Квантовые магнитные основные состояния нитратов переходных металлов |
| Результаты этапа: Все заявленные на 2011 год задачи выполнены полностью. Получены монокристаллические образцы системы (NO)[Cu(NO3)3] с размерами 0.4 - 0.8 см. Проведен цикл измерений теплоемкости (NO)Cu(NO3)3 до сверхнизких температур в полях до 9 Т. На температурной зависимости теплоемкости, измеренной в нулевом магнитном поле, присутствует аномалия типа Шоттки с температурой максимума Tmax ~ 2K и острый пик при ТN = 0,56 К. При приложении магнитного поля температура острой аномалии при TN сначала растет, затем уменьшается, что характерно для низкоразмерных антиферромагнетиков. Обнаружен новый ферромагнетный изолятор Ni(NO3)2.
Кристаллическая структура этого соединения содержит две независимые позиции катионов никеля в соотношении Ni1:Ni2=3:1. Ионы Ni1 формируют решетку типа Кагоме, тогда как ионы Ni2 занимают гексагональные пустоты в ней. Температура Кюри для этого соединения была определена методом Белова - Аррота и составила TC = 5.5+/-1 K. Особенностью этого соединения является необычно низкий момент насыщения, который составил порядка 1.2 mB при Т = 2 К. Это обстоятельство требует дальнейшего исследования и подтверждения. Обнаружена новая система со спин - жидкостным состоянием Rb3Ni2(NO3)7. Ионы никеля (Ni2+, S = 1) здесь находятся в октаэдрическом окружении кислорода и соединены через нитратные группы в двухножковые лестницы. Данные термодинамической характеризации, включая температурные и полевые зависимости намагниченности и температурные зависимости теплоемкости, описываются наилучшим образом в модели димеров со спином S=1 с обменным магнитным взаимодействием J ~ 5 K. |
| 2 |
1 января 2012 г.-31 декабря 2012 г. |
Квантовые магнитные основные состояния нитратов переходных металлов |
| Результаты этапа: Все поставленные в проекте на 2012 год задачи выполнены полностью. Так, были получены большие монокристаллы (NO)[Cu(NO3)3], на которых были выполнены нейтронографические, мюонные и рамановские исследования. Это соединение предлагалось для описания моделью Нерсесяна - Цвелика с особой топологией магнитных взаимодействий между цепочками со спином S = 1/2. Все методики показали здесь сильно одномерный характер фрустрированных антиферромагнитных цепочек. Причем, ниже 0.56 К здесь наблюдается формирование магнитоупорядоченного состояния. В системе нитрата никеля Ni(NO3)2 исследованы свойства экзотического ферромагнитного основного состояния ниже TC = 5.5 K. Кристаллическая структура структура этого соединения содержит две позиции атомов никеля. Позиция Ni1 составляет двумерную антиферромагнитную решетку кагоме, а позиция Ni2 занимает в ней гексагональные пустоты. Результаты исследований краев поглощения рентгеновского излучения указывают на возможность присутствия ионов Ni2 в низкоспиновом состоянии. На текущем этапе выполнения проекта список исследуемых объектов был несколько расширен за счет объектов с другими промежуточными группами помимо нитратных, включая InO6, PO4, … и т.д. Такое приближение полностью соответствует главной цели выполняемого проекта - установление квантовых магнитных основных состояний, реализующихся в твердых телах при низких температурах – и позволило обнаружить уникальные объекты с интересными свойствами Ba3Cu3In4O12 и Cr3(PO4)2. Топология магнитной подсистемы Ba3Cu3In4O12 точно отвечает трехмерной решетке Шастри – Сазерленда. Квантовое основное состояние здесь формируется так, чтобы снять фрустрацию - магнитная система разбивается на три ортогональных слабо – связанных антиферромагнитных подрешетки. В другой системе Cr3(PO4)2 магнитоактивные ионы хрома (Cr2+, S = 2) составляют цепочки, закрученные в двойные спирали, подобно устройству ДНК. Наблюдающееся здесь ферримагнитное основное состояние ниже TC = 29 K сопровождается многочисленным
обращением знака магнитной восприимчивости. |
| 3 |
1 января 2013 г.-31 декабря 2013 г. |
Квантовые магнитные основные состояния нитратов переходных металлов |
| Результаты этапа: Все поставленные в проекте задачи выполнены полностью. В третий год выполнения проекта исследованы свойства магнитного основного состояния нитрата никеля (II) в измерениях теплоемкости, намагниченности, спектров поглощения рентгеновского излучения и первопринципных расчетов. Предполагаемая модель квантового основного состояния Ni(NO3)2 представляет сложную ферримагнитную структуру с преимущественным расположением магнитных моментов в плоскости ab. Недавно открытый низкоразмерный купрат (NO)Cu(NO3)3, обсуждаемый как наиболее близкий к квантовой критической точке модели Нерсесяна - Цвелика, исследован в измерениях теплоемкости, рассеяния мюонов и нейтронов при сверхнизких температурах. Спектры мюонного рассеяния и теплоемкость указывают на дальний магнитный порядок ниже TN=0.58K с синусоидально - модулированной магнитной структурой. Исследованы термодинамические свойства BaVSi2O7, где магнитоактивные катионы V4+ (3d1, S = 1/2) формируют димеры S = 1/2. Обмен внутри димеров, из экспериментальных данных, оценивается как 37 К. Из кривой намагничивания он может быть определен как 27 Т, что хорошо согласуется с данными теоретических расчетов. Система дигидроксида фосфата натрия, никеля Na2Ni3(OH)2(PO4)2 содержит смешанные слои из NiO6 октаэдров и NaO7 полиэдров. Эта фаза может рассматриваться как новый тип двумерных решеток на ионах Ni2+ (S = 1), находящейся между широко обсуждаемыми пчелиными сотами и решетками кагоме. Это двумерный магнетик с температурой корреляционного максимума Tmax = 38.4 K и формированием дальнего магнитного порядка TN = 33.4 K. Получена новая система из расплава Rb-Cu-P-O Rb2Cu3(P2O7)2. Здесь тримеры, составленные из октаэдров CuO6, соединенных через цис – ребра формируют с фосфатными группами трехмерные каналы, открытые вдоль направления с. Ионы рубидия находятся в этих каналах. Исследования методом электронного спинового резонанса указывают на присутствие корреляций ближнего порядка ниже 120 К, и на появление магнитоупорядоченной структуры
ниже 9.2 К, как следует из данных магнитных измерений. |
