Низкоразмерный магнетизм в нитратах переходных металлов, страница 4

Теоретическая оценкаподтверждает это и предсказывает следующее пересечение при B ~ 28 Тл. Изтемпературных зависимостей теплоемкости видно хорошее соответствие смоделью димеров S = 1 с обменом J = 5,4 К. В магнитных полях температурныезависимоститеплоемкостинемонотонны,чтоможетбытьсвязаносрасщеплением уровней димера. Таким образом, в Rb3Ni2(NO3)7 не наблюдаетсядальнего упорядочения в исследованном интервале температур, магнитнаяподсистемапредставляетсобойслабовзаимодействующиедимеры,расположенные на перекладинах лестниц, основным состоянием которойявляется спиновая жидкость.В шестой главе изучаются магнитные и тепловые свойства безводногонитрата никеля Ni(NO3)2.

В кристаллической структуре катионы Ni2+ находятсяв октаэдрах NiO6 и соединены между собой в трехмерный каркас с помощьютреугольных нитратных NO3 групп. Имеется два неэквивалентных положенияионов Ni2+. Соотношение между количеством ионов Ni2+ Ni1:Ni2 = 3:1. Приболее детальном анализе кристаллической структуры Ni(NO3)2 в плоскости abможно увидеть слои, напоминающие кагоме решетку, составленную из ионовNi2+ в положении 1. Рассмотрение всех магнитных ионов в плоскости ab даеттреугольную решетку. Магнитная восприимчивость, измеренная в режимахZFC и FC, одна и та же, что говорит об отсутствии спин-стекольных эффектов.ИсследованиянапорошкеNi(NO3)2низкотемпературнойчастивосприимчивости показали ферромагнитный ход с температурой КюриTC ~ 5 К.

Обработка высокотемпературной части дает температуру Вейсса Θ =3 К, означающую доминирование ферромагнитных взаимодействий, а еесильное отличие от TC может говорить о наличии конкурирующихантиферромагнитныхобменныхвзаимодействий,начинающихигратьзаметную роль при низких температурах. Установлен магнитный момент µeff =2,71 µB. При температуре T = 2 К наблюдалась петля гистерезиса. На кривыхнамагничивания заметна редукция магнитного момента, которая, по-видимому,17связана с близостью температур упорядочения и измерений. С другой стороны,факт расположения ионов Ni2+ в виде решетки кагоме предполагает квантовуюредукцию магнитного момента.

На температурных зависимостях теплоемкостинаблюдается пик при T = 5,1 К, соответствующий магнитным измерениям исвидетельствующий о фазовом переходе в ферромагнитное состояние,наступающее за счет взаимодействий трехмерного каркаса из ионов Ni2+.В конце работы приводятся основные результаты и выводы,заключение, список благодарностей, списки цитируемой литературы ипубликаций.18Основные результаты работы:1.Синтезирован ряд нитратов переходных металлов: моногидрат нитратамедиCu(NO3)2·H2O,нитратокупратнитрозония(NO)Cu(NO3)3,нитратоникелат рубидия Rb3Ni2(NO3)7 и безводный нитрат никеляNi(NO3)2, и впервые исследованы их магнитные, тепловые и резонансныесвойства.2.Для моногидрата нитрата меди Cu(NO3)2·H2O установлено, что основноесостояние является двумерным гейзенберговским антиферромагнетикомс температурой Нееля TN = 3,6 К. Переход в состояние с дальниммагнитным порядком наступает за счет взаимодействия между слоями bc.Для моногидрата нитрата меди Cu(NO3)2·H2O на кривых намагничиванияобнаружены спин-флоп и спин-флип переходы.

Также установленыбазовые параметры: обменное поле BE = 1,1 Тл, поле анизотропии BA =3·10-3 Тл и определено, что магнитные моменты лежат в плоскости bc.Обнаруженмаксимумнатемпературныйзависимостимагнитнойвосприимчивости при TSR = 2,7 К вдоль направления bc, которыйподавляется внешним магнитным полем. Установлена магнитная фазоваядиаграмма B – T для магнитных полей вдоль плоскости bc длямоногидрата нитрата меди Cu(NO3)2·H2O.3.Установлено, что основное состояние для безводного нитрата никеляNi(NO3)2 является ферромагнитным с температурой Кюри TC ~ 5 К иопределены базовые магнитные характеристики этого вещества.4.На основе магнитных и тепловых измерений установлено, что внитратоникелате рубидия Rb3Ni2(NO3)7 реализуется состояние спниовойжидкости по сценарию димеров, составленных из ионов Ni2+ со спином S= 1, расположенных на перекладинах лестничной структуры.

Вмагнитном поле B = 8,3 Тл в нитратоникелате рубидия Rb3Ni2(NO3)7наблюдается “кроссовер” уровней энергии димера, что выражается в видемаксимума на производной намагниченности dM/dB.195.Наосновенитрозонияанализакристаллической(NO)Cu(NO3)3структурыустановленанитратокупратауникальностьтопологиимагнитной подсистемы: обменное взаимодействие между ионами медиCu2+ в плоскости bc по вертикали в два раза больше, чем обменноевзаимодействие между ионами Cu2+ в плоскости bc по диагонали в силусоображенийсимметрии.Этопозволяетрассматриватьданноесоединение как первую экспериментальную реализацию двумерноймодели “флага конфедераций”, предложенную Нерсесяном и Цвеликом.Основное состояние нитратокупрата нитрозония – спиновая жидкость.

Изчисленного моделирования даны оценки на параметр главного обменноговзаимодействия вдоль цепочек (направление b) J = 170 К и на отношениеглавного обменного взаимодействия к обменному взаимодействию междуцепочками (направление с) −0,05 < J’/J < 0,09.20ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ1.

О.С. Волкова, И.В. Морозов, Е.А. Лапшева, В.В. Шутов, А.Н. Васильев,Р. Клингелер, Б. Бюшнер. Дальний магнитный порядок в моногидратенитрата меди Cu(NO3)2·H2O // Письма в ЖЭТФ 89, 98 – 102 (2009).2. M. Yehia, E. Vavilova, V. Kataev, R. Klingeler, O. Volkova, E. Lapsheva,V.

Shutov, O. Savelieva, A. N. Vasiliev, B. Bücher. High field ESR study ofthe new low dimensional S = ½ system: Cu(NO3)2·H2O // J. Low. Temp.Phys. 159, 96 – 100 (2010).3. O. Volkova, I. Morozov, V. Shutov, E. Lapsheva, P. Shinzingre, O. Cépas,M. Yehia, V. Kataev, R. Klingeler, B. Bücher, and A. Vasiliev. Realization ofthe Nersesyan-Tsvelik model in (NO)[Cu(NO3)3] // Phys. Rev. B 82, 054413(2010).4. O.

Volkova, I. Morozov, E. Lapsheva, N. Tristan, R. Klingeler, B. Büchner,V. Shutov, A.N. Vasiliev. Long - range magnetic order in quasi – one –dimensional copper nitrate Cu(NO3)2·H2O // Orbital 2007 6th Workshop onorbital physics and novel phenomena in transition metal oxides, October 10-11,Stuttgart, Germany, 2007, p. 80.5. O. Volkova, I. Morozov, E.

Lapsheva, V. Shutov, R. Klingeler, B. Buchner,A. Vasiliev. Thermodynamic properties of new quasi – one dimensionalcuprate Cu(NO3)2·H2O // Moscow International Symposium on Magnetism,June 20-25, Moscow, 2008, p. 681.6. O. Volkova, E.

Lapsheva, V. Shutov, O. Savelieva, I. Morozov, M. Yehia,V. Kataev, R. Klingeler, B. Buchner. New low – dimensional transition metalbased nitrates // International Conference on Quantum transport andfluctuations at nanoscale, September 1 – 5, Montenegro, 2008, p. 20.7. Е.Н. Лапшева, В.В.

Шутов. Синтез и термодинамические свойства новыхнитратов переходных элементов // XVI Международная конференциястудентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов», 13 – 18 апреля,Москва, 2009.218. A.N. Vasiliev, O.S. Volkova, V.V. Shutov, E.A.

Lapsheva, I.V. Morozov,R. Klingeler, and B. Bücher. Magnetic order in copper nitrate monohydrateCu(NO3)2·H2O // Joint European Japanese conference: Frustration InCondensed Matter, May 12-15, Lyon, 2009, PS-71.9. O. Volkova, V. Shutov, E. Lapsheva, I. Morozov, A. Vasiliev, M. Yehia,V. Kataev, O. Kataeva, R. Klingeler, B. Bücher, P. Sindzingre, and O. Cépas.Disordered ground state in low dimensional (NO)Cu(NO3)3 // Joint EuropeanJapanese conference: Frustration In Condensed Matter, May 12-15, Lyon,2009, PS-72.10.V.V. Shutov, O.S.

Volkova, A.N. Vasiliev, E.A. Lapsheva, I.V. Morozov,N. Leps, R. Klingeler, B. Büchner, M. Yehia, V.E. Kataev. Spin-liquidbehavior in (NO)Cu(NO3)3 // XXXV Совещание по физике низкихтемператур, 29 сентября – 2 октября, Черноголовка, 2009, L50.11.O. Volkova, V. Shutov, E. Lapsheva, I. Morozov, A. Vasiliev, M. Yehia,V. Kataev, O. Kataeva, R. Klingeler, B. Bücher, P. Sindzingre, and O. Cépas.Disordered magnetic ground State in (NO)Cu(NO3)3 // European School onMagnetism, September 1 – 10, Timisoara, 2009.12.А.Н. Васильев, О.С. Волкова, Е.Н. Лапшева, И.В, Морозов, В.В. Шутов.Ближний и дальний магнитный порядок в нитратах никеля при низкихтемпературах // 7-ая Курчатовская молодежная научная школа, 10 – 12ноября, Москва, 2009, с. 317.13.В.В.

Шутов. Новые низкоразмерные металлооксиды на основе нитратовмеди и никеля // XVII Международная конференция студентов,аспирантов и молодых учёных «Ломоносов», 12 – 15 апреля, Москва,2010, с. 225.14.V.V. Shutov, O.S. Volkova, E.N. Lapsheva, I.V. Morozov. Magneticproperties of Rb3Ni2(NO3)7 and Ni(NO3)2 // IV Euro-Asian Symposium"Trends in MAGnetism" EASTMAG-2010, June 28 – July 2, Ekaterinburg,2010, с. 350.2215.

O. Volkova, I. Morozov, V. Shutov, H. Miki, P. Sindzingre, O. Cépas, M.Yehia, V. Kataev, R. Klingeler, B. Bücher and A. Vasiliev. Spin LiquidBehavior in Low-Dimensional Magnetic Systems // 7th InternationalConference on Flow Dynamics, November 1 – 3, Sendai, Japan, 2010, p.

400.СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ1. L.J. de Jongh and A.R. Miedema. Experiments on simple magnetic model systems// Adv. Phys. 50, 947 (2001).2. A. M. Tsvelik. Confinement and deconfinement of spinons in a frustratedspin-1/2 Heisenberg model // arXiv: 0404541v2 (2004).3. A.A. Nersesyan and A.M. Tsvelik. Spinons in more than one dimension:Resonance valence bond state stabilized by frustration // Phys. Rev.

B 67, 024422(2003).4. N.D. Mermin, H. Wagner. Absence of ferromagnetism or antiferromagnetism inone- or two-dimensional isotropic Heisenberg models // Phys. Rev. Lett. 17, 1133(1966), N.D. Mermin, H. Wagner. Erratum // Phys. Rev. Lett. 17, 1307 (1966).5. J.C. Bonner, M.E. Fisher. Linear Magnetic Chains with Anisotropic Coupling //Phys. Rev. 135, A640 (1964).6. Р. Карлин. Магнетохимия (Москва, Мир. 1989).7. W.E. Hatfield. New magnetic and structural results for uniformly spaced,alternatingly spaced, and ladder-like copper (II) linear chain compounds (invited) // J.Appl.