Магнитная восприимчивость и NEXAFS спектры ниобата висмута со структурой пирохлора, допированного магнием и железом

Н.А. Жук, Б.А. Макеев ORCID logo , С.В. Некипелов, Р.И. Королев, А.А. Уткин, Г.И. Черных показать трудоустройства и электронную почту
Получена 29 августа 2020; Принята 21 октября 2020;
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: Н.А. Жук, Б.А. Макеев, С.В. Некипелов, Р.И. Королев, А.А. Уткин, Г.И. Черных. Магнитная восприимчивость и NEXAFS спектры ниобата висмута со структурой пирохлора, допированного магнием и железом. Письма о материалах. 2021. Т.11. №1. С.67-72
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2021-1-67-72
В твердых растворах ниобата висмута-магния атомы железа находятся в зарядовом состоянии Fe3+.Соединения со структурой пирохлора вызывают неиссякаемый интерес ученых в связи с проявлением широкого спектра практически полезных свойств, среди которых диэлектрические, фотокаталитические, магнитные. В представленной работе показаны результаты исследования методами NEXAFS и статической магнитной восприимчивости электронного состояния и характера межатомных взаимодействий атомов железа в сложном ниобате висмута со структурой пирохлора (пр. гр. Fd-3m). Твердофазным методом синтезированы железосодержащие твердые растворы состава Bi2MgNb2−2xFe2xO9−δ (х ≤ 0.06) co структурой пирохлора. Постоянная решетки разбавленных твердых растворов незначительно изменяется с ростом содержания железа и близка параметру ниобата висмута-магния. По данным рентгеновской спектроскопии и магнитной восприимчивости атомы железа распределяются преимущественно в октаэдрические позиции ниобия (V) и в доминирующем количестве находятся в зарядовом состоянии Fe (III) в форме мономеров и высоконуклеарных обменносвязанных кластеров преимущественно с антиферромагнитным типом обмена. Проведен расчет параметров обменных взаимодействий в кластерах и распределения парамагнитных атомов железа в зависимости от концентрации твердых растворов Bi2MgNb2−2xFe2xO9−δ. Наилучшее согласие экспериментальных и расчетных значений парамагнитной составляющей магнитной восприимчивости для твердых растворов Bi2MgNb2−2xFe2xO9−δ достигнуто при следующих значениях параметров антиферромагнитного обмена в димерах Jдим= −25 см−1, в тримерах Jтрим = −14 см−1 и тетрамерах Jтетр = −9 см−1 и ферромагнитного обмена в димерах — Jдим = 20 см−1, в тримерах Jтрим =16 см−1 и тетрамерах Jтетр =11 см−1.