Особливості магніторезонансних властивостей низьковимірних сполук з магнітними іонами Co2 , Mn2 , Fe3 , Tb3 - Автореферат

Так, наприклад, в моделі Ізінга з просторовою вимірністю d=1 температура впорядкування Тс=0, тоді як в цій же моделі, але при вимірності d=2 впорядкування відбувається при температурі відмінній від нуля: Тс?0. Специфічні і складні магнітні системі, вони представляють безсумнівний інтерес з точки зору експериментального підтвердження теоретичних результатів для точно інтегрованих моделей нульвимірних, одновимірних або двохвимірних магнітних систем. Сильно анізотропні кристали груп подвійних вольфраматів цікаві дослідникам завдяки низці особливостей, обумовлених низькою симетрією кристалічної ґратки, малою величиною обміну, значним вкладом диполь-дипольної взаємодії, низькою вимірністю магнітної структури, конкуренцією магнітних та електричних взаємодій, які визначають енергетичний спектр магнітного іона. Магнітна структура металоорганічних сполук і кристалів системи подвійних вольфраматів складається з набору спінових площин (ланцюжків), в яких обмінна взаємодія між магнітними іонами значно перевершує величину міжплощинної (міжланцюжкової) обмінної взаємодії . Результати, на яких основана дисертація, були одержані в ході виконання відомчих тематичних програм Академії наук України: “Низькотемпературні магнітні, оптичні і резонансні властивості сполук з сильною взаємодією магнітної, електричної і іонної підсистем” (номер державної реєстрації 0100U006266, термін виконання 2001-2003); “Магнітні, оптичні і магнітооптичні властивості низьковимірних кристалів і наноструктур” (номер державної реєстрації 0102U003102, термін виконання 2002 -2006); “Низькотемпературні властивості магнітоконцентрованих фероїкових твердотільних систем” (номер державної реєстрації 0104U003035, термін виконання 2004-2006); “Низькотемпературні властивості мультифероїків і структурних і металоорганічних магнетиків” (номер державної реєстрації 0107U000940, термін виконання 2007-2011); “Низькотемпературні магнітні властивості фрустрованих сильнокорельованих низьковимірних магнетиків” (номер державної реєстрації 0107U000948, термін виконання 2007-2011).У третьому розділі, який має назву “Особливості фізичних властивостей іона Co2 у металоорганічних сполуках” описані результати магнітних і резонансних досліджень сполук [(CH3)3NH]COCL3?2H2O і (NH3)2(CH2)3COCL4 з магнітними іонами Co2 , який має ненульовий орбітальний момент (L=3, S=3/2). Для визначення величин ефективних-факторів спектроскопичних розщеплень були досліджені частотно-польові залежності резонансного спектру цих компонент. Треба відмітити, що резонансний спектр [(CH3)3NH]COCL3?2H2O і його температурна поведінка в парамагнітний області суттєво відрізняється від спектрів ЕПР для іона Co2 , які знаходяться в аналогічному спотвореному октаедричному оточенні (Лоу В. и др., 1962). Властивості спектру ЕПР в парамагнітнії фазі дослідженої сполуки не дозволяють пояснити наявність кількох резонансних ліній, наявність початкового розщеплення в спектрі збуджень і аномальну температурну поведінку інтенсивності низькопольової лінії поглинання. При температурі 2.05 К магнітна сприйнятливість перевищує на два порядки магнітну сприйнятливість при гелієвий температурі - 4.2 К.У дисертації вирішено проблему виявлення нових ефектів, повязаних з впливом низької вимірності та симетрії магнітних взаємодій на резонансні і магнітні властивості групи нових та маловивчених кристалів - металоорганічних комплексів і подвійних вольфраматів. В квазіодновимірному магнетику [(CH3)3NH]COCL3?2H2O в обмінно-звязаних ізінгівських феромагнітних ланцюжках, слабо повязаних між собою, вперше експериментально виявлено спін-кластерний резонанс при температурах суттєво вищих температури Неєля в області ближнього магнітного порядку. На основі отриманих експериментальних результатів запропоновано модель магнітної структури сполуки (NH3)2(CH2)3COCL4. При орієнтації зовнішнього магнітного поля вздовж “проміжної” осі кристала також виявлено додаткове поглинання, яке повязане з тримагнонними процесами взаємодії. В сполуці Mn[C10H6(OH)(COO)]2?2H2O виявлено логарифмічну залежність ширини лінії ЕПР від частоти при відповідному “магічному куті” напрямку магнітного поля, що доводить квазідвовимірний характер магнітної взаємодії в цій сполуці.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У дисертації вирішено проблему виявлення нових ефектів, повязаних з впливом низької вимірності та симетрії магнітних взаємодій на резонансні і магнітні властивості групи нових та маловивчених кристалів - металоорганічних комплексів і подвійних вольфраматів. Основні результати роботи можна сформулювати таким чином: 1. В квазіодновимірному магнетику [(CH3)3NH]COCL3?2H2O в обмінно-звязаних ізінгівських феромагнітних ланцюжках, слабо повязаних між собою, вперше експериментально виявлено спін-кластерний резонанс при температурах суттєво вищих температури Неєля в області ближнього магнітного порядку. При вивченні частотно-польових залежностей спектра ФМР двохпідграткового антиферомагнетика [(CH3)3NH]COCL3?2H2O в метамагнітній фазі виявлена обмінна мода.

2. Експериментально встановлено, що монокристал (NH3)2(CH2)3COCL4 можна віднести до класу антиферомагнетиків із взаємодією Дзялошинського. При цьому магнітне впорядкування системи здійснюється як фазовий перехід першого роду. На основі отриманих експериментальних результатів запропоновано модель магнітної структури сполуки (NH3)2(CH2)3COCL4.

3. В результаті дослідження резонансного спектру монокристала Mn[C10H6(OH)(COO)]2?2H2O експериментально виявлені лінії магнітодипольного двомагнонного допорогового поглинання. При орієнтації зовнішнього магнітного поля вздовж “проміжної” осі кристала також виявлено додаткове поглинання, яке повязане з тримагнонними процесами взаємодії. Проведені експерименти дозволили визначити величину міжшарової обмінної взаємодії =6.2?10-3 К.

В сполуці Mn[C10H6(OH)(COO)]2?2H2O виявлено логарифмічну залежність ширини лінії ЕПР від частоти при відповідному “магічному куті” напрямку магнітного поля, що доводить квазідвовимірний характер магнітної взаємодії в цій сполуці.

Встановлено слабкоферомагнітний характер температурної залежності магнітної сприйнятливості в магнітовпорядкованому стані вздовж “легкої” осі кристала.

4. При вивченні резонансних властивостей у сполуці NAFE(WO4)2 виявлено додаткове поглинання, яке повязане з локальними модами, що зумовлені порушенням трансляційного порядку шаруватої магнітної структури. Експериментально встановлено стрибок напрямку осі антиферомагнетизму при магнітному впорядкуванні.

5. В сполуці KTB(WO4)2 експериментально досліджено триплетну структуру спектра ЕПР і показано, що вона обумовлена ланцюжковою магнітною структурою з ізінгівським характером взаємодії між магнітними іонами Tb3 . Виявлено структурний фазовий перехід I-го роду, індукований зовнішнім магнітним полем.

1. Кобец М.И., Хацько Е.Н., Пащенко В.А., Черный А.С., Дергачев К.Г., Борисенко В.Г. Резонансные свойства квазиодномерного изинговского магнетика [(CH3)3NH]COCL3?2H2O в парамагнитной и магнитоупорядоченной фазах // ФНТ. - 2002. - Т. 28, №12. - С. 1251 - 1259.

2. Дергачев К.Г., Кобец М.И., Хацько Е.Н. Магниторезонансные исследования низкоразмерного магнетика NAFE(WO4)2 // ФНТ. - 2005. - Т. 31, №5. - С. 530 - 535.

3. Дергачев К.Г., Кобец М.И., Логинов А.А., Хацько Е.Н. Исследование электронного парамагнитного резонанса в синглетном магнетике KTB(WO4)2 // ФНТ. - 2005. - Т. 31, №10. - С. 1130 - 1142.

4. Дергачов К.Г., Кобець М.І., Хацько Е.М. Локальні моди в низько вимірному магнетику NAFE(WO4)2 // УФЖ. - 2006. - Т. 51, №3. - С. 284 - 289.

5. Дергачев К.Г., Кобец М.И., Хацько Е.Н., Ланг М., Пащенко В.А. Магниторезонансные свойства низкоразмерного антиферомагнетика Mn[C10H6(OH)(COO)]2?2H2O // ФНТ. - 2006. - Т. 32, №3. - С. 306 - 316.

6. Черный А.С., Дергачев К.Г., Кобец М.И., Хацько Е.Н. Магнитные и резонансные свойства (NH3)2(CH2)3COCL4 - антиферромагнетика с взаимодействием Дзялошинского // ФНТ. - 2006. - Т. 32, №10. - С. 1233 - 1240.

7. Дергачев К.Г., Кобец М.И., Хацько Е.Н., Хрусталев В.М., Пащенко В.А. Спиновая динамика и магнитные фазовые переходы в квазидвумерном антиферромагнетике Mn[C10H6(OH)(COO)]2?2H2O // ФНТ. - 2007. - Т. 33, №5. - С. 570 - 577.

8. Dergachev K.G., Khatsko E.N., Kobets M.I. Incommensurate phase in KTB(WO4)2 induced by magnetic field // Proc. 7th International Symposium on ferroic domains and mesoscopic structure. Giensc (France) - 2002. - P. 77.

9. Dergachev K.G. Resonance properties of monoclinic magnet KYB(MOO4)2 // Proc. Open Ukrainian conference of young scientists “Modern questions of material science”. - Kharkov (Ukraine) - 2003. - P. 6.

10. Дергачев К.Г., Кобец М.И., Хацько Е.Н. Магнитные и резонансные исследования NAFE(WO4)2 // Труды Конференции молодых ученых Физика низких темпрератур. - Харьков (Украина) - 2004. - C. 18.

11. Dergachev K.G., Khatsko E.N., Cherny A.S., Rykova A.I. Low temperature magnetization and relaxation in chain compound [(CH3)3NH]COCL3?2H2O // Proc. SCM-2004. - Darmstadt (Germany) - 2004. - P. 93.

12. Dergachev K.G., Kobets M.I., Rykova A.I., Khatsko E.N. ESR investigation of monoclinic singlet KTB(WO4)2 // Proc. 20th General Conference Condensed Matter Division EPR. - Prague (Czech Republic) - 2004. - P. 175.

13. Dergachev K.G., Khatsko E.N., Kobets M.I. Spin resonsnce in strongly coupled Ising chains in [(CH3)3NH]COCL3?2H2O // Proc. The International Conference on strongly Correlated Electron Systems. Karlsruhe (Deutschland) - 2004. - P. 38.

14. Dergachev K.G., Khatsko E.N., Loginov A.A, Kobets M.I., Cherny A.S., Rykova A.I.. Magnetoresonance properties of the singlet antiferromagnet KTB(WO4)2 // Proc. RAMIS. - Poznan (Bedlewo) - 2005. - P. 63.

15. Дергачев К.Г., Кобец М.И., Хацько Е.Н. Локальные моды в низкоразмерном магнетике NAFE(WO4)2 // Труды ІЕФ-2005. - Ужгород (Украина) - 2005. - С. 59.

16. Dergachev K.G., Kobets M.I., Khatsko E.N. Resonance investigation and sub-threshold two magnon absorption in low-dimensional magnet C22H18MNO8 // Proc. Euromag 2005/EENC 2005. - Veldhoven (The Netherlands) - 2005. - P. 41.

17. Dergachev K., Khatsko E., Loginov A., Sulpice A., Cherny A., Kobets M., Rykova A. Low temperature magnetic properties of the singlet antiferromagnet KTB(WO4)2 // Proc. 24th International Conference on Low Temperature Physics LT 24. - Orlando, Florida (USA) - 2005. - P. 107.

18. Дергачев К.Г., Хацько Е.Н., Кобец М.И. Влияние низкой симметрии и размерности на магнитные свойства NAFE(WO4)2 // Труды Международной научной конференции “Актуальные проблемы физики твердого тела” ФТТ-2005. - Минск (Беларусь) - 2005. - C. 42.

19. Дергачев К.Г., Кобец М.И., Хацько Е.Н. Резонансные исследования и допороговое двухмагнонное поглощение в низкоразмерном соединении Mn[C10H6(OH)(COO-)]2?2H2O // Матеріали 7-ої Міжнародної конференції “Фізичні явища в твердих тілах”. - Харків (Україна) - 2005. - C. 121.