ИСТИНА

В намагниченности некоторых квазиодномерных и квазидвумерных магнетиков при низких температурах наблюдаются или предсказаны особенности типа "плато" на дробных значениях от полного момента насыщения. Положения этих особенностей на кривых намагничивания и причины их появления весьма многообразны. Они различны для целочисленных и полуцелочисленных спинов, имеют свои особенности при малых и больших значениях спина и принципиально различны для тримеризованных цепочек и плоскостей с мотивами треугольника, кагоме, или решетки Шастри-Сазерленда. В заявленном проекте предполагается изучение этого явления в двух новых объектах с квазиклассическим спином S = 5/2, качественно различающихся по геометрии магнитной подсистемы. В Mn3(PO4)2 плато с намагниченностью 1/3 от полного момента насыщения реализуется в системе слабовзаимодействующих тримеризованных цепочек. В CsFe(MoO4)2 плато с намагниченностью 1/3 реализуется на квазидвумерной треугольной решетке. Результатом работы станет установление базовых характеристик и магнитных фазовых диаграмм указанных соединений.

В намагниченности некоторых квазиодномерных и квазидвумерных магнетиков при низких температурах наблюдаются или предсказаны особенности типа "плато" на дробных значениях от полного момента насыщения. Положения этих особенностей на кривых намагничивания и причины их появления весьма многообразны. Они различны для целочисленных и полуцелочисленных спинов, имеют свои особенности при малых и больших значениях спина и принципиально различны для тримеризованных цепочек и плоскостей с мотивами треугольника, кагоме, или решетки Шастри-Сазерленда. В настоящем проекте исследовались низкоспиновые системы S = ?: Ba3Cu3Sc4O12, Cu3Y(SeO3)2O2Cl, S = 1 Rb3Ni2(NO3)7, а также системы с классическими большими магнитными моментами S = 5/2: Mn3(PO4)2, CsFe(MoO4)2 NaFe3(HPO3)2(H2PO3)6. Детальное исследование методами магнитометрии, калориметрии, электронного парамагнитного резонанса, нейтронной дифракции и первопринципных расчетов позволили объяснить аномалии на кривых намагничивания спин – флоп переходом в Ba3Cu3Sc4O12 и спин – переориентационным переходом в Cu3Y(SeO3)2O2Cl. Исследования термодинамических свойств, высокочастотных спектров электронного парамагнитного резонанса и первопринципные расчеты выявили состояние спиновой жидкости в Rb3Ni2(NO3)7, состоящей из системы взаимодействующих димеров. Здесь предсказаны плато на кривой намагничивания. В классических системах S = 5/2 формируются ферримагнитные состояния, которые стабилизируются большими магнитными полями. Так, в CsFe(MoO4)2 ниже TN = 4.3 и обнаружено плато 1/3 кривой намагничивания в интервале 5 – 10 Т, которое обязано формированию up-up-down структуры на треугольной решетке атомов железа. Термодинамические свойства NaFe3(HPO3)2(H2PO3)6 указывают на формирование магнитоупорядоченного состояния при TC = 9.4 K. Оригинальная двумерная решетка катионов железа состоит из треугольных и квадратных фрагментов, в которых магнитные моменты связаны антиферромагнитными взаимодействиями. В треугольной решетке главное магнитное обменное взаимодействие J1 = 2.4 K оказывается фрустрировано обменами J2 = 2.2 K и J3 = 2.3 K. В квадратной подрешетке обмен J4 = 2.0 K не конкурирует с J2 и J3. В результате реализуется состояние Либ – Маттиса. И наконец, в gamma – фазе Mn3(PO4)2 плато 1/3 стабилизируется в интервале магнитных полей от 7.5 до 23.5 Т при T < TN = 13.3 K. Первопринципные расчеты выявили магнитные тримеры S = 5/2, связанные наибольшими антиферромагнитными обменными взаимодействиями, которые во внешнем магнитном поле приводят к up-up-down структуре.