Автореферат (1103553)
Текст из файла
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимени М.В.ЛОМОНОСОВАФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТНа правах рукописиТкачёв Алексей ВладимировичМагнитная структура основного состояниянизкоразмерных систем на основе меди и ванадияпо данным ядерно-резонансной спектроскопии01.04.09 — физика низких температурАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква – 20172Работа выполнена на кафедре физики низких температур и сверхпроводимости физическогофакультета МГУ имени М.В.Ломоносова.Научный руководитель:Гиппиус Андрей Андреевич, доктор физикоматематических наук, доцент.Официальные оппоненты:Якубовский Андрей Юрьевич,доктор физико-математических наук,ФГБУ Национальный исследовательский центр"Курчатовский институт", главный научныйсотрудникМихалев Константин Николаевич,доктор физико-математических наук,ФГБУН Институт физики металловимени М.Н.
Михеева Уральского отделенияРАН, главный научный сотрудникВяселев Олег Муратович,кандидат физико-математических наук,ФГБУН Институт физики твердого тела РАН,старший научный сотрудникЗащита диссертации состоится «23» ноября 2017 года в 17 часов 30 минут на заседаниидиссертационного совета МГУ.01.18 Московского государственного университета имениМ.В.Ломоносова по адресу: 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 8, корпус кафедрыфизики низких температур и сверхпроводимости, конференц-зал.С диссертацией можно ознакомиться в отделе диссертаций научной библиотекиМГУ имени М.В.Ломоносова (Ломоносовский просп., д. 27) и на сайте ИАС «ИСТИНА»:https://istina.msu.ru/dissertations/77512186/Автореферат разослан «___» _____________ 2017 года.Ученый секретарьдиссертационного совета,к.ф.-м.н., доцентА.И.Ефимова3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы.В настоящее время большой интерес в физике твердого телапроявляется в отношении низкоразмерных спиновых систем [1,2].
Причиной этомуявляются, с одной стороны, практические обстоятельства, такие как открытие ВТСП наоснове слоистых купратов во второй половине 80-х годов XX века [3]. С другой стороны,такие исследования представляют большой фундаментальный интерес, т.к. физическиесвойстванизкоразмерныхсистем,предсказанныетеоретическиинаблюдаемыеэкспериментально, существенно отличаются как от трехмерных магнитных структур, так имежду различными системами пониженной размерности [1,4,5].
Большое разнообразиепоследних, в свою очередь, делает эту область исследований весьма обширной имногосторонней. Большинство низкоразмерных магнитных систем построено на ионах медиCu2+ 3d9, в которых в большинстве случаев (октаэдрическое окружение) ключевую рольиграют орбитали dx2-y2 – типа [6]. Хотя, как правило, рассмотрение соединений на основемеди не нарушает общности, также иногда представляют интерес аналогичные системы сослабо заполненными 3d оболочками магнитных ионов, в которых при тех же условияхвовлечены орбитали dxy – типа.В целом, в физике низкоразмерных магнитных системостается много неисследованных направлений и есть возможность найти объекты с самымнеожиданным поведением. При этом для изучения взаимодействия магнитных иструктурных явлений в таких системах необходимы точные локальные экспериментальныеметодики, такие как ядерный магнитный и квадрупольный резонанс (ЯМР и ЯКР).Степень разработанности.
Магнитные свойства первой из рассматриваемых системBa3Cu3In4O12 изучались и ранее. В частности, были проведены обширные магнитные итермодинамическиеизмеренияипредложенамодельтрехмернойрешеткиШастри – Сазерленда [7]. Также известно о большом разнообразии экспериментальныхданных для изоструктурного соединения Ba3Cu3Sc4O12 [8-10]. Однако магнитно-резонансныеданные ограничиваются лишь скандиевыми спектрами в Ba3Cu3Sc4O12.Подавляющее большинство известных низкоразмерных спиновых систем построено наоснове ионов меди, в то время как ванадиевые системы гораздо менее разнообразны. Еслирассматриватьзигзагообразнуюструктуру(цепочкусозначимымиповеличиневзаимодействиями между ближайшими соседями и через одного), то единственнуюизвестную ее реализацию на ионах ванадия представляет In2VO5 [11-15].
В связи с этимпредставляет интерес поиск и подробное исследование других подобных соединений, вчастности BaV3O8, предшествовавшие исследования которого ограничиваются лишькристаллографической характеризацией [16].4Широко известная модель Жанга-Райса [17] хорошо изолированного спиновогосинглета для допированного состояния слоистых купратов сталкивается с рядомэкспериментальных и теоретических противоречий [18-21]. Поэтому каждое новоесвидетельство в пользу или против нее улучшает понимание условий ее применимости иприроду конкурирующих со спиновым синглетом состояний. Одним из удобных соединенийдля такого рода исследований является La2Li0.5Cu0.5O4, в отношении которого уже найденынекоторые свидетельства низколежащих конкурирующих состояний [22], хотя их природа невполне ясна.Целью настоящей работы являлось установление особенностей магнитной иэлектронной структуры в основном состоянии низкоразмерных сложных оксидов меди иванадия.Для достижения поставленной в работе цели решались следующие задачи:Разработка и создание высокочувствительного ЯМР/ЯКР-спектрометра с реализациейпринципа цифрового квадратурного детектирования для прецизионных измеренийспектров ЯМР и ЯКР, а также релаксационных измерений.Исследование фрустрированных магнитных и квадрупольных взаимодействий всоединении Ba3Cu3In4O12 с уникальной медь-кислородной структурой paper-chainметодами ЯМР и ЯКР и создание модели основного состояния системы Ba3Cu3In4O12.Выяснение природы магнитного фазового перехода при ТN ≈ 6 К во фрустрированнойсистеме BaV3O8 с зигзагообразными цепочками связанных спинов S = 1/2 типаМаджумдара-Гоша (Majumdar-Ghosh) посредством магнитных и термодинамическихизмерений, а также ЯМР-спектроскопии и релаксационных измерений на ядрах 51V.Исследование электронной структуры основного состояния изолированных (CuO4)5кластеров в двумерной дырочно-допированной системе La2Li0.5Cu0.5O4 методом ЯМР наядрах 6,7Li и сопоставление ее с простой моделью Жанга-Райса.Научная новизна.
Для соединения со структурой paper-chain Ba3Cu3In4O12 впервыепредложена модель магнитных медных тримеров а также приведены экспериментальныедоказательства в пользу ее справедливости и реализации в ней низкоспинового основногосостояния.Подробно изучена вторая известная зигзагообразная магнитная система на основеионов ванадия V4+ BaV3O8. Исследования ранее известного представителя данного классаIn2VO5 сталкиваются с большими сложностями при характеризации основного состояния ивеличин обменных взаимодействий в системе, в связи с чем актуальность изучения такихсистем по-прежнему высока.5Приведено новое свидетельство в пользу концепции конкуренции Жанг-Райсовскогосинглета с близлежащими состояниями, сформированными «допированными» дырками вLa2Li0.5Cu0.5O4, что также вносит вклад в понимание природы основного состояниядопированных купратов в целом.Теоретическая и практическая значимость работы.
Полученные в ходе работырезультаты носят фундаментальный характер и расширяют круг известных научномусообществу явлений, свойственных низкоразмерным спиновым системам. Подобноенакопление знаний ведет к более глубокому пониманию природы таких систем.Методология и методы исследования. Основным методом исследования быласпектроскопия ядерного резонанса, в частности, ядерный магнитный и квадрупольныйрезонанс, а также ядерный магнитный резонанс в нулевом поле. Большая роль при этом былаотведена динамическим измерениям, а именно, определению и анализу скоростей спинрешеточной и спин-спиновой релаксации как функции температуры в широком интервалетемператур 1.6 – 300 К.
Также в качестве вспомогательных инструментов были привлеченытакие методы как измерение магнитной восприимчивости и теплоемкости, а такжехарактеризация соединений методом порошковой рентгенографии.Положения, выносимые на защиту.1)Наличие в Ba3Cu3In4O12 в магнитно упорядоченной фазе ионов меди, как вмагнитном, так и в немагнитном состоянии, установленное ядерно-резонанснымиизмерениями.
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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
