ЭПР И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА α-BiNb1-xFexO4-δ

Н.А. Жук, Л.С. Фельцингер, Н.В. Чежина, В.П. Лютоев, Б.А. Макеев, В.А. Белый
Получена: 17 февраля 2018; Исправлена: 04 июня 2018; Принята: 05 июня 2018
Цитирование: Н.А. Жук, Л.С. Фельцингер, Н.В. Чежина, В.П. Лютоев, Б.А. Макеев, В.А. Белый. ЭПР И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА α-BiNb1-xFexO4-δ. Письма о материалах. 2018. Т.8. №3. С.282-287
BibTex   DOI: 10.22226/2410-3535-2018-3-282-287

Аннотация на русском языке

В статье представлены результаты исследования ЭПР и магнитной восприимчивости BiNb1-xFexO4-y орторомбической модификацииТвердофазным синтезом получены железосодержащие керамические материалы на основе ортониобата висмута орторомбической модификации. Железосодержащие твердые растворы α-BiNb1-xFexO4-δ получены в узком концентрационном интервале при х ≤ 0.03, однофазность полученных препаратов установлена методами рентгенофазового и микрозондового анализов. Исследования ЭПР и магнитной восприимчивости образцов твердых растворов показали следующее. В спектрах ЭПР твердых растворов зарегистрирована широкая линия с центром g 2.16–2.37, на ее низкополевом крыле фиксируется малоинтенсивный сигнал с g-фактором ~ 4.3. На фоне широкого компонента спектра в диапазоне магнитных полей 190–400 мТ наблюдается «шумоподобный» сигнал из большого количества узких линий, отнесенных к интегральному сигналу ФМР и его тонкой структуре. На основании измерений магнитной восприимчивости рассчитаны парамагнитные составляющие магнитной восприимчивости и значения эффективных магнитных мо¬ментов атомов железа при разных температурах и для различных концентраций твердых растворов. Изотермы парамагнитной составляющей магнитной восприимчивости атомов железа в твердых растворах типичны для антиферромагнетиков. Величина эффективного магнитного момента атомов железа, рассчитанная в результате экстраполяции концентрационных зависимостей величин магнитной восприимчивости на бесконечное разбавление твердых растворов возрастает с ростом температуры от 5.84 МБ (90 К) до 6.43 МБ (320 К), что обусловлено присутствием в твердых растворах обменносвязанных агрегатов из атомов Fe(III) с антиферро- и ферромагнитным типом обмена. С целью описания магнитного поведения твердых растворов орторомбической модификаций с учетом наличия возможных кластеров из атомов железа выполнен теоретический расчет магнитной восприимчивости в рамках модели разбавленного твердого раствора и сопоставление полученных значений с экспериментальными. Наилучшее согласие экспериментальных и расчетных данных получено при значениях параметра антиферромагнитного обмена в димерах Jдим - 17 см-1, ферромагнитного – Jдим 45 см-1.

Ссылки (27)

1.
S. S. Dunke, K. S. Suslick. J. Phys. Chem. C. 113, 10341 (2009). DOI: 10.1021/jp903163u
2.
H. Kagata, T. Inoue, J. Kato, I. Kameyama. Jpn. J. Appl. Phys. 31, 3152 (1992). DOI: 10.1143/JJAP.31.3152
3.
K. Sang, Y. Kyung. J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 9, 351 (1998). DOI: 10.1023/A:1008981120219
4.
Z. Wang, L. Zhang, X. Yao. Ceram. Intern. 30, 1329 (2004). DOI: 10.1016/j.ceramint.2003.12.112
5.
W. Tzou, C. Yang, Y. Chen, P. Cheng. J. Eur. Ceram. Soc. 20, 991 (2000). DOI: 10.1016/S0955-2219(99)00228-9
6.
C. L. Huang, M. H. Weng, C. C. Wu, C. T. Lion. Mater. Res. Bull. 36, 827 (2001). DOI: 10.1016/S0025-5408(00)00458‑X
7.
N. Wang, M. Zhao, Z. Yin, W. Li. Mater. Res. Bull. 39, 439 (2004). DOI: 10.1016/j.materresbull.2003.10.016
8.
Y. Yang, S. Ding, X. Yao. Ceram. Intern. 30, 1335 (2004). DOI: 10.1016/j.ceramint.2003.12.111
9.
Y. Yang, S. Ding. Ceram. Intern. 30, 1341 (2004). DOI: 10.1016/j.ceramint.2003.12.110
10.
D. Shihua, X. Yao, Y. Yong. Ceram. Intern. 30, 1195 (2004). DOI: 10.1016/j.ceramint.2003.12.030
11.
C. Yang. J. Mater. Sci. Lett. 18, 805 (1999). DOI: 10.1023/A:1006697318870
12.
C. Huang, M. Weng, G. Shan. J. Mater. Sci. Lett. 35, 5443 (2000). DOI: 10.1023/A:1004823711748
13.
M. Weng, C. Huang. J. Mater. Sci. Lett. 19, 375 (2000). DOI: 10.1023/A:1006722301181
14.
C. Cheng, S. Lo, C. Yang. Ceram. Intern. 26, 113 (2000). DOI: 10.1016/S0272-8842(99)00027-9
15.
N. Wang, M. Zhao, Z. Yin. Mat. Sci. and Eng.: B. 99, 238 (2003). DOI: 10.1016/S0921-5107(02)00464-6
16.
H. Lee, K. Yoon, E. Kim. Jpn. J. Appl. Phys. 42, 6168 (2003). DOI: 10.1143/JJAP.42.6168
17.
V. T. Kalinnikov, Yu. V. Rakitin. Introduction to magnetochemistry. The method of static magnetic susceptibility in chemistry. Moscow, Science (1980) 302 p. (in Russian) [В. Т. Калинников, Ю. В. Ракитин. Введение в магнетохимию. Метод статической магнитной восприимчивости в химии. Москва, Наука (1980) 302 c.]
18.
R. S. Roth, J. L. Waring. J. Res. Nation. Bur. Stand.‑A. Phys. and Chem. 66А, 451 (1962).
19.
M. A. Subramanian, J. C. Calabrese. Mat. Res. Bull. 28, 523 (1993). DOI: 10.1016/0025-5408(93)90048‑I
20.
L. G. Akselrud, Yu. N. Gryn, P. Yu. Zavalij, V. K. Pecharski, V. S. Fundamentski. CSD — Universal program package for single crystal and / or powder structure data treatment. Thes. Report on 12th ESM. Moscow (1989) Vol. 3, p. 155.
21.
R. D. Shannon. Acta Crystallogr. А. 32, 751 (1976). DOI: 10.1107/S0567739476001551
22.
G. I. Malovichkov, V. G. Grachev, O. F. Schirmer, B. Faust. J. Phys.: Condens. Mater. 23, 3971 (1993). DOI: 10.1088/0953-8984/5/23/024
23.
O. N. Martyanov, S. N. Trukhan, V. F. Yudanov. Appl. Magn. Reson. 33, 57 (2008). DOI: 10.1007/s00723‑008‑0056‑1
24.
N. V. Chezhina, D. A. Korolev, N. A. Zhuk et al. J. Sol. St. Chem. 247, 8 (2017). DOI: 10.1016/j.jssc.2016.12.019
25.
N. A. Zhuk, N. V. Chezhina, V. A. Belyy, B. A. Makeev, L. V. Rychkova. Letters on materials. 7(4), 402 (2017). DOI: 10.22226/2410‑3535‑2017‑4‑402‑406
26.
D. B. Goodenough. Magnetism and the Chemical Bond. Moscow, Metallurgy (1968) 328 p. (in Russian) [Д. Б. Гуденаф. Магнетизм и химическая связь. Москва, Металлургия (1968) 328 с.]
27.
N. A. Zhuk, I. V. Piir, N. V. Chezhina. Rus. J. Gen. Chem. 77, 215 (2007). (in Russian) [Н. А. Жук, И. В. Пийр, Н. В. Чежина. ЖОХ. 77, 240 (2007).] DOI: 10.1134/S1070363207020053