Vplyv tlaku na magnetické vlastnosti

manganitov typu La1-x Ax Mn1-yCoyO3

Marek Antoňák OFMJ – ÚEF SAV

Ciele dizertačnej práce

• Štúdium magnetoštruktúrných korelácií vo vybraných manganitoch.

– Štúdium vplyvu prípravy, tepelného spracovania (veľkosť častíc) a substitúcie na magnetické vlastnosti vybraných manganitov.

– Vplyv tlaku na magnetické vlastnosti vybraných manganitov.

Fyzika manganitov

Študované systémy

•La0.85Ca0.15MnO3

•La0.67Pb0.33Mn0.9 Co0.1O3

•La0.9Ag0.10Mn0.97 Co0.3O3

Úvod• Manganity typu R1−x Ax MnO3 (R je vzácna zemina a A je prvok

alkalických zemín), vykazujú bohatú škálu zaujímavých fyzikálnych javov študovaných v posledných rokoch. Dôležité sú napr. vlastnosti ako ,, kolosálna magnetoresistencia “, či mezoskopické fázové separácie

• Materská zlúčenina LaMnO3, s nominálnou hodnotou valencie La 3 + Mn 3 + O3

2-, je antiferomagnetický izolátor. Mn3 + ióny majú štyri d elektróny, v kubickom prostredí, t2g stavy majú nižšiu energiu ako eg. Výsledná t3

2ge1g konfigurácia má celkový spin 2. Dopovaním

meníme počet elektrónov na atóm Mn, a tým meníme výsledné magnetické usporiadanie.

• Ak je systém Mott-Hubbardovský izolátor, nevodivé elektróny sú odstránené z úzkeho eg pásu a tri t2g elektróny majú lokálny spin s S = 3 / 2.

Kryštálová štruktúra

Obr. idealna kubická perovskitová štruktúra, poukazuje na AF typ usporiadania pre LaMnO3

Pozorovali sme, že kryštálová štruktúra tohto manganátu s malým množstvom dopandu, pri izbovejteplote je orthorhombická a zvýšením množstva dopandu, jeho

štruktúra sa zmení na tetragonálnu.

CuBe pressure cell

CuBe -pressure cell for MPMS operating up to p = 1.2 GPA

1 2 3 4 5 6 7 8 9

outer Φ = 8.6 mm, inner Φ = 2.5 mm, length = 145 mm; 1, 9 - upper and lower pressure clamping bolts; 2 - plug with 3 - sealing; 4 - sample; 5 - pressure cell; 6 - Pb pressure sensor; 7 - piston; 8 - piston backup

nežíhaná vzorka žíhaná vzorkaLa0.85Ca0.15MnO3

SYNTHESIS, CHARACTERIZATION AND MAGNETIC PROPERTIES OF La1-xCaxMnO3-δ NANOPARTICLESM. Vavra1,2, M. Antoňak1, J. Ďurišin3, Marián Mihalik1, Matúš Mihalik4, V. Ocelík5, M. Zentková1

Sample Status X δ a (Ǻ) b (Ǻ) c (Ǻ) V (Ǻ 3)

La0,20Ca0,80MnXO3-δ prepared +2,66 0.57 - - - -

La0,67Ca0,33MnXO3-δ prepared +2,95 0.18 5.466742 7.745123 5.487680 232.3516

La0,85Ca0,15MnXO3-δ prepared +3,10 0.02 5.509513 7.779002 5.519135 236.5419

La0,20Ca0,80MnXO3-δ annealed +3,80 0.00 5.361169 7.505780 5.312959 213.7922

La0,67Ca0,33MnXO3-δ annealed +3,41 -0.04 5.450881 7.726976 5.462000 230.0530

La0,85Ca0,15MnXO3-δ annealed +3,67 -0.26 5.463443 7.735987 5.500181 232.4658

La0.85Ca0.15MnO3

0 50 100 150

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

dTC/dp = - 4.5 K/GPa

0.00 GPa 0.23 GPa 0.57 GPa 0.86 GPa

as prepared

La0.85

Ca0.15

MnO2.98

( B

)

T(K)

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5-2

-1

0

1

2

0.86 GPa 0.52 GPa 0.27 GPa 0.00 GPa

La0.85

Ca0.15

MnO2.98

as prepared

T = 8 K

( B

)

B (T)

La0.85Ca0.15MnO3

0 50 100 150 200 250

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

dTC/dp = 32 K/GPa

0.00 GPa 0.35 GPa 0.54 GPa 1.04 GPa

annealed at 900oC/2hod

La0.85

Ca0.15

MnO3.26

( B

)

T (K)

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5

-3

-2

-1

0

1

2

3

0.00 GPa 0.35 GPa 0.54 GPa 1.04 GPa

La0.85

Ca0.15

MnO3.26

annealed

T = 8 K

( B

)

B (T)

La0.67Pb0.33Mn0.9 Co0.1O3

Tlaková komôrka umožňujúca meranie el. rezistivity

0 50 100 150 200 250 300

-0.05

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

p = 0.00 MPa p = 0.66 MPa p = 0.75 MPa

( B

)

T (K)0 50 100 150 200 250 300

1.0

1.5

2.0

p = 0.00 MPa p = 0.70 MPa p = 0.90 MPa

R/R

297 (a

.u.)

T (K)

•Bol študovaný vplyv hydrostatického tlaku na magnetické a elektrické vlastnosti v danej zlúčenine•Prechod typu kov – izolátor (TP) nebude totožný s hodnotou prechodu z paramagnetického do feromagnetického stavu ( Curieho teplota Tc) •Zistili sme, že vplyvom hydrostatického tlaku hodnota Tc bude narastať s tlakovým koeficientom ΔTc/Δp = 10.8 K/Gpa z magnetickych meraní a ΔTc/Δp = 11.6 K/GPa z meraní elektric. rezistivity a hodnota Tp koeficientom ΔTb/Δp = 20.1 K/GPa

La0.67Pb0.33Mn0.9 Co0.1O3

-6 -4 -2 0 2 4 6-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

P1,

rem = 1.26

B, H

c54 = Oe

P2,

rem = 1.24

B, H

c55 = Oe

T = 8 K

La0.67

Pb0.33

Mn0.9

Co0.1

O3

( B

)

0H (T)

-0.2 0.0 0.2 0.4

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

P1,

rem = 1.26

B, H

c=54 Oe

P2,

rem = 1.24

B, H

c=55 Oe

T = 8 K

La0.67

Pb0.33

Mn0.9

Co0.1

O3

( B

)

0H (T)

Zvyšovaním koncentrácie dopovaním Co bude interakcia dvojitej výmeny medzi iónmi M3+ a M4+

,, double exchange “ postupne menej dominantná a začne sa prejavovať zvýšeny vplyv super výmeny ktorá ma antiferomagnetický charakter.

La0.67Pb0.33Mn0.9 Co0.1O3

0 50 100 150

0.00

0.15

0.30

0.45

0.60

0.75

0.90

1.05La

0.90Ag

0.10Mn

0.97Co

0.03O

3

( B

)

T(K)

P1= 0.79 GPa

P2= 0.3 GPa

P3= ambient

0H = 50 mT

-0.3 0.0 0.3

-2

-1

0

1

La0.90

Ag0.10

Mn0.97

Co0.03

O3

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8-4

-2

0

2

4

( B

)

B(T)

( B

)

B(T)

T=8KP

1= 0.79 GPa

P2= 0.3 GPa

P3= ambient

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

126

127

128

129

130

131

experiment T

C =126.53156+5.73884 p

dTC/dp = 5.73 K/GPa

La0.90

Ag0.10

Mn0.97

Co0.03

O3

TC(K

)

p(GPa)

La0.9Ag0.10Mn0.97Co0.03O3

Stav rozpracovanosti práce :1. Realizácia experimentov na PPMS a MPMS ( merania v tlakovej komôrke )

2. Konferenčné príspevky na CSMAG10• MAGNETIC PROPERTIES OF La0.85Ag0.15MnO3 CERAMIC UNDER PRESSURE M. Figura, M. Antoňak, G. Gritzner, Marián Mihalik, M. Vávra, M. Zentková

• SYNTHESIS, CHARACTERIZATION AND MAGNETIC PROPERTIES OF La1-

xCaxMnO3-δ NANOPARTICLES M. Vavra, M. Antoňak, J. Ďurišin, Marián Mihalik, Matúš Mihalik, M. Zentková

3. Konferenčné príspevky na JEMS10• Magnetic properties of (CuxMn1-x)3[Cr(CN)6]2nH2O molecule based magnets M. Vavra, M. Antonak, M. Mihalik, Z. Jaglicic,M. Zentková

• Magnetic properties of La1-xCaxMnO3 nanoparticles M. Mihalik, M. Antonak, J. Durisin, M.Faberová, Matús Mihalik, M. Vavra, M.

Zentková

4. Príspevok prezentovaný v Budapešti :MAGNETIC PROPERTIES OF La0.85Ag0.15MnO3 CERAMIC UNDER PRESSURE M. Figura, M. Antoňak, G. Gritzner, Marián Mihalik, M. Vávra, M. Zentková

5. MAGNETIC PROPERTIES OF (CuxMn1-x)3[Cr(CN)6]2•nH2O COMPLEXES M. Vavra, M. Antoňák, M. Mihalik, Z. Jagličić, M. Zentková

Výhľad do budúcnosti :Snaha o objasnenie

- vplyvu distorzie mriežky (Jahn-Teller) na magnetické vlastnosti

- vplyvu zmeny fyzikálneho parametra (tlak) na ladenie magnetických interakcií vo vybraných typoch manganitov.

- Štúdium pomeru dvojitej výmeny a super výmeny a ich vplyv na magnetické vlastnosti zlúčeniny

- Magneticke merania na nových pripravených vzorkách s rôznym oxidačným číslom dopovaného prvku.

- Porovnanie magnetických vlastnosti u vzoriek ( prášky, nanočastice,monokryštály.