Влияние атомов щелочноземельных металлов на магнитные свойства Bi2MNb2−2xFe2xO9−δ (M — Ba, Sr, Ca)

Н.А. Жук, Л.О. Карлова, Б.А. Макеев ORCID logo показать трудоустройства и электронную почту
Получена 05 апреля 2019; Принята 16 мая 2019;
Цитирование: Н.А. Жук, Л.О. Карлова, Б.А. Макеев. Влияние атомов щелочноземельных металлов на магнитные свойства Bi2MNb2−2xFe2xO9−δ (M — Ba, Sr, Ca). Письма о материалах. 2019. Т.9. №3. С.322-327
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-3-322-327

Аннотация

На основании исследований магнитной восприимчивости железосодержащих твердых растворов со слоистой перовскитоподобной структурой установлено влияние атомов второй координационной сферы на степень агрегации и характер обменных взаимодействий в обменносвязанных кластерах, содержащих атомы Fe(III).Интерес исследователей к сложным висмутсодержащим оксидам со слоистой перовскитоподобной структурой, так называемых фаз Ауривиллиуса, обусловлен обнаружением у данного типа соединений сегнетоэлектрических и кислородпроводящих свойств. Ниобаты висмута состава Bi2MNb2O9 (M — Ca, Sr, Ba) являются одними из наиболее изученных сегнетоэлектриков в многочисленном семействе фаз Ауривиллиуса, для которых число перовскитных слоев в блоках [MNb2O7]2− между висмуто-кислородными слоями [Bi2O2]2+ равно двум. Проведенные ранее исследования магнитного разбавления железосодержащих твердых растворов гетеровалентного замещения ниобатов висмута выявили ряд особенностей магнитного поведения атомов железа нетипичных для других парамагнитных атомов. Настоящая работа является продолжением исследований факторов, влияющих на магнитное поведение атомов парамагнетика, и посвящена влиянию атомов второй координационной сферы на характер межатомных взаимодействий атомов железа в твердых растворах Bi2МNb2−2xFe2xO9−δ (М — Ba, Sr, Са). На основании исследований магнитной восприимчивости железосодержащих твердых растворов со слоистой перовскитоподобной структурой установлено влияние атомов второй координационной сферы на степень агрегации и характер обменных взаимодействий в обменносвязанных кластерах, содержащих атомы Fe (III). Показано, что с ростом радиуса и ослаблением поляризационных свойств атомов щелочноземельных металлов увеличивается степень агрегации парамагнитных атомов железа и интенсивность антиферромагнитного типа обмена в железосодержащих кластерах. Для твердых растворов Bi2СaNb2−2xFe2xO9−δ рассчитаны обменные параметры и распределение кластеров в зависимости от содержания железа. Установлено, что завышенные значения магнитного момента атомов железа в твердых растворах, по сравнению с высоко спиновыми для Fe (III), обусловлены присутствием обменносвязанных агрегатов из атомов Fe (III) с антиферро-и ферромагнитным типом обмена.

Ссылки (26)

1. G. A. Smolensky, V. A. Isupov, A. I. Agranovskaya. Soviet Physics Solid State. 3, 651 (1961). (in Russian) [Г. А. Смоленский, В. А. Исупов, А. И. Аграновская. Физика твердого тела. 3, 651 (1961).].
2. H. Yan, H. Zhang, R. Ubic et al. Adv. Mater. 17, 1261 (2005). Crossref
3. V. A. Isupov. Ferroelectrics. 189, 211 (1996). Crossref
4. K. R. Kendall, C. Navas, J. K. Thomas, H.-C. Loye. Sol. St. Ion. 82, 215 (1995). Crossref
5. B. J. Kennedy, Q. Zhou, Ismunandar, Y. Kubota, K. Kato. J. Sol. St. Chem. 181, 1377 (2008). Crossref
6. Ismunandar, B. J. Kennedy, B. J. Kennedy, Gunawan, Marsongkohadi. J. Sol. St. Chem. 126, 135 (1996). Crossref
7. T.-C. Chen, C.-L. Thio, S. B. Desu. J. Mater. Res. 12, 2628 (1997). Crossref
8. H. Chung, C. Yang, Y. Chung. Key Eng. Mater. 336 - 338, 188 (2007). Crossref
9. M. Adamczyk, Z. Ujma, M. Pawetczyk. J. Mater. Sci. 41, 5317 (2006). Crossref
10. S. M. Blake, M. J. Falconer, M. McCreedy. J. Mater. Chem. 7 (8), 1609 (1997). Crossref
11. S. Huang, C. Feng, L. Chen, X. Wen. Sol. St. Comm. 133, 375 (2005). Crossref
12. H. X. Yan, H. T. Zhang, R. Ubic. Adv. Mater. 17, 1261 (2005). Crossref
13. M. Afqir, A. Tachafine, D. Fasquelle, M. Elaatmani, J.-C. Carru, A. Zegzouti, M. Daoud. Appl. Phys. A. 124, 83 (2018). Crossref
14. Z. Chen, L. Sheng, X. Li, P. Zheng, W. Bai, L. Li, J. Cui. Ceram. Intern. 45, 6004 (2018). Crossref
15. Y. Shi, Y. Pu, Q. Zhang, J. Li. Ceram. Intern. 44. S61 (2018). Crossref
16. X. Xing, F. Cao, Z. Peng, Y. Xiang. Ceram. Intern. 44. 17326 (2018). Crossref
17. N. А. Zhuk, V. P. Lutoev, V. A. Belyy et al. Phys. B: Cond. Mater. 552, 142 (2019). Crossref
18. N. A. Zhuk, N. V. Chezhina, V. A. Belyy et al. J. Magn. Magn. Mater. 469, 574 (2019). Crossref
19. N. A. Zhuk, L. S. Feltsinger, N. V. Chezhina et al. Letters on Materials. 8, 282 (2018). Crossref
20. N. A. Zhuk, N. V. Chezhina, V. A. Belyy et al. J. Magn. Magn. Mater. 451, 96 (2018). Crossref
21. N. A. Zhuk, N. V. Chezhina, V. A. Belyy et al. Letters on Materials. 7, 402 (2017). Crossref
22. L. G. Аkselrud, Y. N. Gryn, P. Zavalij Yu. Thes. Rep. XII Eur. Crystallogr. Meet. Moscow (1989) p. 155.
23. R. D. Shannon. Acta Crystallogr. А. 32, 751 (1976). Crossref
24. Yu. V. Rakitin. Introduction to magnetochemistry. The method of static magnetic susceptibility in chemistry. Moscow, Nauka (1980) 302 p. (in Russian) [Ю. В. Ракитин. Введение в магнетохимию. Метод статической магнитной восприимчивости в химии. Москва, Наука (1980) 302 с.].
25. D. B. Goodenough. Magnetism and the Chemical Bond. Moscow, Metallurgiya (1968) 328 p. (in Russian) [Д. Б. Гуденаф. Магнетизм и химическая связь. Москва, Металлургия (1968) 328 с.].
26. N. V. Chezhina, A. V. Fedorova. Russ. J. Gen. Chem. 84, 2382 (2014). Crossref

Другие статьи на эту тему