Диссертация (Дальний магнитный порядок и метамагнитные превращения в редкоземельных франциситах Cu3RE(SeO3)2O2Cl)
Описание файла
Файл "Диссертация" внутри архива находится в папке "Дальний магнитный порядок и метамагнитные превращения в редкоземельных франциситах Cu3RE(SeO3)2O2Cl". PDF-файл из архива "Дальний магнитный порядок и метамагнитные превращения в редкоземельных франциситах Cu3RE(SeO3)2O2Cl", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физико-математические науки" из Аспирантура и докторантура, которые можно найти в файловом архиве МГУ им. Ломоносова. Не смотря на прямую связь этого архива с МГУ им. Ломоносова, его также можно найти и в других разделах. , а ещё этот архив представляет собой кандидатскую диссертацию, поэтому ещё представлен в разделе всех диссертаций на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
Федеральное государственное бюджетное образовательноеучреждение высшего образования«Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова»ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТЗахаров Константин ВладимировичДАЛЬНИЙ МАГНИТНЫЙ ПОРЯДОК И МЕТАМАГНИТНЫЕПРЕВРАЩЕНИЯ В РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ФРАНЦИСИТАХCu3RE(SeO3)2O2Cl(01.04.09 – физика низких температур)Диссертацияна соискание ученой степеникандидата физико-математическихнаукнаучный руководитель:кандидат физ.-мат. наукМаркина М. М.МОСКВА 2016Оглавление1. ВВЕДЕНИЕ................................................................................................ 62.
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ..................................................................... 122.1.1. Соединения ACu3(OH)6Cl2 (A = Zn, Mg) .................................. 122.1.2. Органические соединения меди с решеткой кагоме ............... 142.2. Франциситы .......................................................................................... 172.2.1. Минерал францисит Cu3Bi(SeO3)2O2Cl .................................... 172.2.2. Синтетические аналоги францисита ......................................... 192.2.3.
Магнитные свойства франциситов ........................................... 242.2.4. Магнитная структура франциситов .......................................... 282.2.5. Расчеты обменных взаимодействий во франциситах ............. 292.2.6. Резонансные свойства франциситов ......................................... 332.2.7. Оптические свойства франциситов .......................................... 362.2.8. Аномалии в Cu3Bi(SeO3)2O2Cl при 115 К ................................. 372.3. Установление дальнего магнитного порядка в редкоземельныхкупратах RE2CuO4 (RE = Y, La - Tm) ..................................................................
393. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА .......................................................... 443.1.Синтез,рентгеновскаяхарактеризацияикристаллическаяструктура образцов ............................................................................................... 443.1.1. Синтез порошковых образцов Cu3RE(SeO3)2O2X (RE = Y, LaLu, X = Cl, Br) .................................................................................................. 443.1.2. Синтез монокристаллов Cu3Bi(SeO3)2O2X (X = Cl, Br) ..........
453.1.3. Кристаллическая структура Cu3RE(SeO3)2O2X (RE = Y, La-Lu,X = Cl, Br) ........................................................................................................ 463.2. Магнитные свойства ............................................................................ 4823.2.1. Вибрационный магнетометр (VSM) системы измеренияфизических свойств Quantum Design PPMS 9 (США) ................................ 483.2.2. Сквид-магнетометр постоянного тока Quantum DesignMPMS 7 (США) ............................................................................................... 483.2.3. Импульсные магнитные поля .................................................... 493.2.4.
Магнетометр на переменном токе (ACMS-II) системыизмерения физических свойств Quantum Design PPMS (США) ................ 493.2.5. Обработка данных магнитных измерений ............................... 503.3. Теплоемкость ........................................................................................ 553.3.1. Опция для измерения теплоемкости системы измеренияфизических свойств Quantum Design PPMS 9 (США) ................................ 553.3.2. Обработка данных теплоемкости ..............................................
553.4. Диэлектрическая проницаемость ....................................................... 573.5. Порошковая дифракция нейтронов .................................................... 583.6. Электронно-парамагнитный резонанс ............................................... 583.7. Первопринципные расчеты .................................................................
593.7.1. Первопринципные расчеты Cu3Y(SeO3)2O2Cl ......................... 593.7.2. Первопринципные расчеты Cu3Sm(SeO3)2O2Cl ....................... 593.8. Рамановская спектроскопия ................................................................ 603.9. Оптическая спектроскопия ................................................................. 604 – 6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ ............................................ 614.ВИСМУТОВЫЕФРАНЦИСИТЫCu3Bi(SeO3)2O2ClиCu3Bi(SeO3)2O2Br ...................................................................................................
615. ФРАНЦИСИТЫ С НЕМАГНИТНЫМИ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫМИИОНАМИ ............................................................................................................... 6535.1 Иттриевый францисит Cu3Y(SeO3)2O2Cl ............................................ 655.1.1. Магнитные свойства Cu3Y(SeO3)2O2Cl..................................... 655.1.2.ИсследованиетеплоемкостиифазоваядиаграммаCu3Y(SeO3)2O2Cl.............................................................................................. 685.1.3.
Порошковая нейтронография Cu3Y(SeO3)2O2Cl ...................... 705.1.4. Первопринципные расчеты обменных взаимодействий вCu3Y(SeO3)2O2Cl.............................................................................................. 725.1.5.
Электронно-парамагнитный резонанс Cu3Y(SeO3)2O2Cl ....... 765.2. Франциситы Cu3RE(SeO3)2O2Cl с немагнитными редкоземельнымиионами RE = Eu, Lu ............................................................................................... 805.2.1. Магнитные свойства Cu3RE(SeO3)2O2Cl (RE = Eu, Lu) .......... 805.2.2.ИсследованиетеплоемкостиифазовыедиаграммыCu3RE(SeO3)2O2Cl (RE = Eu, Lu) ...................................................................
896.ФРАНЦИСИТЫСМАГНИТНЫМИРЕДКОЗЕМЕЛЬНЫМИИОНАМИ ............................................................................................................... 926.1. Франциситы Cu3RE(SeO3)2O2Cl с редкоземельными ионамиRE = Pr, Tm. ........................................................................................................... 926.1.1. Магнитные свойства Cu3RE(SeO3)2O2Cl (RE = Pr, Tm) .......... 936.1.2. Магнитные фазовые диаграммы Cu3RE(SeO3)2O2Cl (RE = Pr,Tm) .................................................................................................................... 976.2.
Францисит Cu3Sm(SeO3)2O2Cl ............................................................ 996.2.1. Магнитные свойства Cu3Sm(SeO3)2O2Cl .................................. 996.2.2. Теплоемкость Cu3Sm(SeO3)2O2Cl ............................................ 1036.2.3. Электронно-парамагнитный резонанс Cu3Sm(SeO3)2O2Cl ...
1056.2.4. Оптическая спектроскопия Cu3Sm(SeO3)2O2Cl ..................... 10746.2.5. Первопринципные расчеты обменных взаимодействий вCu3Sm(SeO3)2O2Cl ......................................................................................... 1116.3. Фазовый переход I-рода в Cu3Yb(SeO3)2O2Cl ................................. 1167. ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..................................................................................... 1187.1.
Результаты и выводы ......................................................................... 1187.2. Сводные графики и таблицы ............................................................ 119СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ........................................................................ 12451. ВВЕДЕНИЕАктуальность темы исследованияФундаментальной научной проблемой, на решение которой направленадиссертационная работа, является формирование квантовых основныхсостояний в низкоразмерных и фрустрированных магнетиках [1–4].Актуальность проблемы связана с тем фактом, что формированиеквантовых основных состояний в низкоразмерных и фрустрированныхмагнетиках происходит не по классическому сценарию для трехмерногоферро- или антиферромагнетика, а для каждого конкретного объекта зависитот размерности магнитной подсистемы и типа ее организации (магнитныйдимер, однородная или альтернированная цепочка, спиновая лестница,"пчелиные соты", решетка кагоме и т.д.).
В результате изучение каждогонового соединения или семейства соединений с необычным поведениембазовых термодинамических характеристик представляет собой задачу,решение которой вносит важный вклад в понимание физики объектов настыке твердого тела, магнетизма и сверхпроводимости.Данная диссертационная работа посвящена свойствам слоистыхсоединений Cu3RE(SeO3)2O2Cl (RE = Y, La - Lu) со структурой минералафранцисита. В данных соединениях в кагоме слоях, образованных ионамимеди, при низких температурах формируется сложная неколлинеарнаямагнитная структура.
При этом между собой слои ориентированыантиферромагнитно. На магнитную систему также оказывает влияниеварьирование редкоземельных элементов в позиции RE, расположенноймежду слоями.Цели диссертационной работыКонкретной задачей диссертационной работы является установлениемеханизмовформированиянеколлинеарныхмагнитныхструктуриметамагнитных превращений в низкоразмерных и фрустрированных кагоме6магнетиках со структурой францисита Cu3RE(SeO3)2O2Cl (RE = Y, La - Lu),определение параметров магнитных подсистем, построение магнитныхфазовых диаграмм, а также выяснение зависимости их магнитных свойств отизменения ионов в позиции RE.Методы исследованияДля экспериментального изучения физических свойств соединенийCu3RE(SeO3)2O2Cl(RE = Y,La - Lu)применялисьразличныеметодыисследования магнитных, термодинамических, резонансных и оптическихсвойств.
Для установления параметров магнитных систем производилисьпервопринципные расчеты обменных взаимодействий.Обоснованность и достоверностьДостоверность научных результатов, полученных в диссертационнойработе,определяетсяэкспериментальныхиспользованиемметодов,широковоспроизводимостьюприменяемыхрезультатовприповторных измерениях, согласием полученных данных с результатамичисленных расчетов, а также с экспериментальными данными, известными излитературы.Научная новизна работы и положения, выносимые на защиту-Установленоформированиедальнегомагнитногопорядкавсинтетических аналогах минерала францисита Cu3RE(SeO3)2O2Cl (RE = Y,Sm, Eu, Lu) и определены базовые характеристики магнитной подсистемы вэтих объектах в парамагнитном и магнитоупорядоченном состояниях;- в магнитоупорядоченном состоянии обнаружены индуцированныемагнитнымполемтрансформациейметамагнитные6-подрешеточнойпревращения,связанныеантиферромагнитнойфранцисита в 3-подрешеточную ферримагнитную структуру;7сструктуры- в магнитоупорядоченном состоянии синтетических франциситовфранцисита Cu3RE(SeO3)2O2Cl (RE = Sm, Yb)переходы,обусловленныеэффектамиобнаружены фазовыевзаимодействияподсистемредкоземельного и переходного металлов;- в измерениях теплоемкости и диэлектрической проницаемостиобнаружен структурный фазовый переход в Cu3Bi(SeO3)2O2Cl.Апробация работыМатериалы диссертации были представлены на семи научныхконференциях и симпозиумах:1.
XXXVII Совещание по физике низких температур, Казань, Россия,2015.2. XVI International Feofilov Simposium on spectroscopy of crystals dopedwith rare earth and transition metal ions, Санкт-Петербург, Россия, 2015.3. XXI-я Всероссийская Конференция «Оптика и спектроскопияконденсированных сред» (ОСКС-2015) Краснодар, Россия, 2015.4. Заседание Научного совета РАН по физике конденсированных сред,секция “Магнетизм”, Москва, Россия, 2015.5.Moscow International Symposium on Magnetism (MISM-2014),Москва, Россия, 2014.6.XIII Конференция молодых ученых "Актуальные проблемынеорганической химии", Звенигород, Россия, 2014.7.
