Автореферат (1097669)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиЗВЕРЕВА ЕЛЕНА АЛЕКСЕЕВНАМАГНИТНЫЕ ФАЗОВЫЕ ДИАГРАММЫ И СПИНОВАЯ ДИНАМИКАКВАЗИДВУМЕРНЫХ МАГНЕТИКОВ01.04.09 – физика низких температурАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степенидоктора физико-математических наукМосква, 20161Работа выполнена на кафедре физики низких температур и сверхпроводимости физическогофакультета Московского государственного университета имени М.В.ЛомоносоваНаучный консультант:Васильев Александр Николаевичдоктор физико-математических наук, профессор; Московский государственный университетимени М.В.Ломоносова, физический факультет, заведующий кафедрой физики низкихтемператур и сверхпроводимости.Официальные оппоненты:Аржников Анатолий Константиновичдоктор физико-математических наук, профессор; Физико-технический институт УрО РАН;заведующий отделом теоретической физики.Еремина Рушана Михайловнадоктор физико-математических наук, доцент; Казанский физико-технический институт им.Е.К.

Завойского, ведущий сотрудник лаборатории радиоспектроскопии и диэлектриков.Ховайло Владимир Васильевичдокторфизико-математическихнаук,профессор;Национальныйисследовательскийтехнологический университет «МИСиС», профессор кафедры функциональных наносистем ивысокотемпературных материалов.Ведущая организация:Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшегопрофессионального образования «Уральский федеральный университет имени первогоПрезидента России Б.Н. Ельцина»Защита состоится 17 ноября 2016 г. в 1600 часов на заседании Диссертационного советаД.501.001.70 при Московском государственном университете имени М.В.Ломоносова поадресу: 119991 ГСП-1 Москва, Ленинские горы, д.

1, стр. 35, конференц-зал Центраколлективного пользования физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова.С диссертацией можно ознакомиться в Отделе диссертаций Научной библиотеки МГУ имениМ.В.Ломоносова и на сайте http://www.phys.msu.ru/rus/research/disser/sovet-D5-1-001-70/.Автореферат разослан ____ ____________ 2016 г.Ученый секретарьДиссертационного совета Д 501.001.70,кандидат физико-математических наук,доцентА.

И. Ефимова2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫНизкоразмерный магнетизм с фундаментальной научной проблематикойизучения соединений с пониженной, нульмерной, одномерной (1D) илидвумерной (2D), спиновой подсистемой является одним из наиболееинтересных и бурно развивающихся направлений современной физикиконденсированных сред. В низкоразмерных магнетиках квантовая суть материипроявляется наиболее ярко, и становится возможным экспериментальнонаблюдать множество неклассических квантовых кооперативных эффектов,среди которых сверхпроводимость, волны спиновой и зарядовой плотности,скирмионовые фазы, бозе-эйнштейновская конденсация, спин-жидкостноемагнитное состояние и др.Актуальность работыБлагодаря достигнутым в наши дни замечательным успехам в областисинтеза и роста кристаллов, двумерные (или квазидвумерные) системыпредставлены в семействе низкоразмерных магнетиков особенно широко каксреди простых, одно- (двух-) компонентных соединений, так и среди сложныхмногокомпонентных кристаллов.

Вместе с тем, большинство накопленного кнастоящему моменту экспериментального материала и развитых теоретическихподходов, главным образом, относится к димерным и одномерным магнетикамсо слабым влиянием анизотропии и фрустрации, что позволяет с успехомприменятьдляописанияособенностейихмикроскопическихсвойстваналитические расчеты и теоретические модели.В двумерии, однако, влияние, как анизотропии, так и фрустрациисущественно возрастает, что значительно усложняет механизмы достиженияосновного квантового состояния и увеличивает многообразие фаз на магнитнойфазовой диаграмме. Большое количество увлекательных явлений возникает длятакихфрустрированныхпереориентационныхсистем,фазовыхвключая,например,переходов,плато3каскадыспин-намагниченности,локализованные магноны в непосредственной близости от поля насыщения,индуцированные магнитным полем нестабильности спин – пайерлсовскоготипа, гигантский магнитокалорический эффект, мультиферроичность и т.д.Конкуренцияобменныхвзаимодействийвквазидвумерныхспин-фрустрированных системах часто приводит к необычному критическомуповедению вблизи фазовых переходов и экзотическим квантовым состояниямматерии, таким как, например, спиновый лед или спиновая жидкость.Кроме того, квазидвумерные спин-фрустрированные системы частоупорядочиваются в неколлинеарные, несоизмеримые и кантованные магнитныеструктуры, чтобы уменьшить степень их спиновой фрустрации.

Такиеспиновые состояния могут убрать инверсию симметрии и, следовательно,вызвать конечную сегнетоэлектрическую поляризацию, как обнаружено длямультиферроиков TbMnO3 и CoCr2O4 с циклоидальными магнитнымиструктурами, а также для семейства делафосситов AMO2 (А = Cu, Ag; M = Fe,Cr) с геликоидальным магнитным порядком.Несмотря на большое количество, опубликованных к настоящемумоменту экспериментальных и теоретических работ, исследование магнитныхсвойств квазидвумерных магнетиков, по прежнему, носит бессистемныйхарактер, данные по спиновой динамике крайне малочисленны, а единая теория2D магнетизма отсутствует, что, на наш взгляд, безусловно, определяетактуальность диссертации.В настоящей работе впервые проведены систематические исследованиястатическихидинамическихмагнитныхсвойствширокогорядаквазидвумерных магнетиков с различной геометрией обменных связей,включая решетки типа пчелиных сот, треугольной решетки, решетки кагоме,алмазной решетки, страйп структуры и др.

Оригинальный методическийподход с использованием комплементарных методов объемной магнитометриииэлектронногоохарактеризоватьпарамагнитногомагнитныерезонансаподсистемыпозволилиустановитьформирования и параметры основных квантовых состояний.4наиболееполномеханизмыСтепень разработанностиФундаментальные научные исследования в области низкоразмерногомагнетизма ведутся достаточно давно, что обусловлено перспективамиизучения в квазиодномерных и квазидвумерных соединениях квантовыхэффектов, не имеющих аналогов в классической физике. Возможностьустановления классического дальнего магнитного порядка в низкоразмерныхмагнетиках значительно ограничена из-за сильных флуктуаций магнитногопараметра порядка, так что в таких системах обнаружен ряд новыхэкзотических состояний материи, например, спин-жидкостные состояния илифазы волны спиновой и зарядовой плотности и т.д.

Квазиодномерные системыизученыкнастоящемувременидостаточноподробно,каксэкспериментальной, так и с теоретической стороны, чему, в частности,способствовали применимость большого числа теоретических методов каналитическим расчетам в одномерных системах и успехи в областицеленаправленного синтеза модельных объектов, содержащих в структуревыделенные одномерные мотивы типа цепочек магнитных атомов. Вместе стем, двумерные и квазидвумерные магнетики изучены значительно менееподробно, тогда как количество синтезированных к настоящему моментуслоистых соединений огромно и экспоненциально растет каждый год, чтосвязаносважнымикомпьютерных,перспективамиихтелекоммуникационных,практическогопримененияэнергосберегающихивт.д.технологиях.В настоящей диссертационной работе на примере большого числа новыхквазидвумерных соединений с различной топологией магнитной подсистемыанализируются основные принципы формирования основных квантовыхсостояний и взаимосвязи как между статическими и динамическимимагнитными свойствами, так и между орбитальными, спиновыми, зарядовымии решеточными степенями свободы квазидвумерных магнетиков.5Для подавляющего большинства выбранных систем впервые удалосьопределить основные характеристики магнитной и тепловой подсистем,установить основное квантовое состояние, построить магнитные фазовыедиаграммы и детально исследовать спиновую динамику.

Экспериментальныеданные дополнены микроскопическим анализом обменных взаимодействий,который дает возможность объяснить их электронные и магнитные свойства.Цели и задачи работыОсновной целью настоящей работы было установление квантовыхосновных состояний и определение влияния размерности на спиновуюдинамику новых металлооксидных соединений с 3d переходными металлами сразличной геометрией магнитных решеток, включая решетки типа пчелиныхсот, треугольные решетки, решетки кагоме, алмазную решетку, страйпструктуры и др.

Для достижения поставленной в работе цели решалисьследующие задачи:-Исследованиетемпературныхзависимостеймагнитнойвосприимчивости и полевых зависимостей намагниченности в интервалахтемператур 2 – 350 K, статических (до 9 Тл) и, при необходимости, импульсных(до 30 Тл) магнитных полей с целью определения основных параметровмагнитной подсистемы, поиска и обнаружения магнитных фазовых переходов,в том числе спин-переориентационных, спин-флоп, спин-флип и другихиндуцированных магнитным полем переходов;- Исследование температурных зависимостей удельной теплоемкости вшироком интервале температур, включая, при необходимости, сверхнизкиетемпературы, 0.3 – 300 K при вариации приложенного внешнего магнитногополя до 9 Тл с целью установления основных тепловых параметров,критических температур структурных и магнитных фазовых переходов ипостроение магнитных фазовых диаграмм;- Исследование спектров электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) винтервале температур 6 – 500 K в магнитных полях до 0.7 Тл с целью6определенияосновныхспин-динамическихпараметровисследуемыхквазидвумерных магнетиков, характера расходимости спин-корреляционнойдлины, установления роли фрустрации, анизотропии, выделения вкладовразличныхмагнитныхподсистем,втомчисле,систематическидлянезависимого анализа магнитных характеристик низкоразмерной подсистемы;- Определение параметров обменных взаимодействий и механизмовупорядочения, с целью построение спиновых моделей и установленияосновных квантовых состояний новых квазидвумерных металлооксидов сразличной геометрией магнитных решеток.Научная новизна работыВ настоящей работе впервые проведено систематическое исследованиестатическихидинамическихмагнитныхсвойствширокогорядаквазидвумерных магнетиков.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации