Влияние давления на магнитные свойства слоистого магнетика Cu₂(OH)₃(C₁₀H₂₁CO₂)mH₂O
Исследовано влияние высокого гидростатического давления на магнитные свойства слоистого гибридного соединения Cu₂(OH)₃(C₁₀H₂₁CO₂)mH₂O с расстоянием между магнитными слоями до 39 Å. Показано, что температура ферромагнитного упорядочения линейно понижается с увеличением давления. Путем измерений парам...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Физика и техника высоких давлений |
|---|---|
| Дата: | 2012 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2012
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69563 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Влияние давления на магнитные свойства слоистого магнетика Cu₂(OH)₃(C₁₀H₂₁CO₂)mH₂O / Л.В. Бережная, Т.В. Краснякова, И.В. Жихарев, Г.Г. Левченко // Физика и техника высоких давлений. — 2012. — Т. 22, № 3. — С. 87-96. — Бібліогр.: 26 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860188491574411264 |
|---|---|
| author | Бережная, Л.В. Краснякова, Т.В. Жихарев, И.В. Левченко, Г.Г. |
| author_facet | Бережная, Л.В. Краснякова, Т.В. Жихарев, И.В. Левченко, Г.Г. |
| citation_txt | Влияние давления на магнитные свойства слоистого магнетика Cu₂(OH)₃(C₁₀H₂₁CO₂)mH₂O / Л.В. Бережная, Т.В. Краснякова, И.В. Жихарев, Г.Г. Левченко // Физика и техника высоких давлений. — 2012. — Т. 22, № 3. — С. 87-96. — Бібліогр.: 26 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физика и техника высоких давлений |
| description | Исследовано влияние высокого гидростатического давления на магнитные свойства слоистого гибридного соединения Cu₂(OH)₃(C₁₀H₂₁CO₂)mH₂O с расстоянием между магнитными слоями до 39 Å. Показано, что температура ферромагнитного упорядочения линейно понижается с увеличением давления. Путем измерений парамагнитной восприимчивости определены взаимодействия внутри и между слоями с использованием двух моделей обменного взаимодействия в слоях (гейзенберговского и изинговского). Рассчитаны дипольные взаимодействия между слоями и показано, что их величина согласуется с моделью изинговских взаимодействий в слоях, а понижение Tc под давлением вызвано уменьшением внутриплоскостных взаимодействий. Показано, что для создания высокотемпературного ферромагнетизма в слоистых соединениях достаточно получить большие взаимодействия ионов в плоскостях даже при слабых взаимодействиях между ними.
Досліджено вплив високого гідростатичного тиску на магнітні властивості шаруватої гібридної сполуки Cu₂(OH)₃(C₁₀H₂₁CO₂)mH₂O з відстанню між магнітними шарами до 39 Å. Показано, що температура феромагнітного упорядкування лінійно знижується зі збільшенням тиску. Шляхом вимірів сприйнятливості в парамагнітній області визначено взаємодії всередині й між шарами з використанням квантової моделі Гейзенберга і моделі обмінної взаємодії Ізінга в шарах і дипольної взаємодії між шарами. Розраховано дипольні взаємодії й показано, що їх значення узгоджується з моделлю ізінгових взаємодій у шарах, а зниження Tc під тиском викликано зменшенням внутрішньоплощинних взаємодій. Показано, що для отримання високотемпературного феромагнетизму в шаруватих сполуках достатньо досягти великих внутрішньоплощинних взаємодій іонів у площинах і слабких дипольних взаємодіях між площинами.
High hydrostatic pressure effect on the magnetic properties of the layered hybrid compound Cu₂(OH)₃(C₁₀H₂₁CO₂)mH₂O with the distance of 39 Å between magnetic layers is studied. It is shown that the temperature of the ferromagnetic ordering decreases linearly with pressure increase. From measurements of susceptibility in paramagnetic region with using both quantum Heisenberg and Ising exchange coupling models in layers and dipole interaction between the layers, the in- and interlayer interactions are deduced. The dipole interactions between the layers are calculated and it is shown that they coincide with the model of Ising interactions in layers. The value and decrease of Tc under pressure are mainly driven by the value and decrease of the in-plane interactions. As a conclusion is suggested that for designing the high temperature ferromagnetism in layered compounds, it is enough to have large in-plane interactions of ions in layers even with week dipole interactions between layers.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:05:23Z |
| format | Article |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3
© Л.В. Бережная, Т.В. Краснякова, И.В. Жихарев, Г.Г. Левченко, 2012
PACS: 75.10.−b, 75.25.+z, 75.30.Et, 75.40.Mg
Л.В. Бережная1, Т.В. Краснякова2, И.В. Жихарев1,2, Г.Г. Левченко1
ВЛИЯНИЕ ДАВЛЕНИЯ НА МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СЛОИСТОГО
МАГНЕТИКА Cu2(OH)3(C10H21CO2)mH2O
1Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина НАН Украины
ул. Р. Люксембург, 72, г. Донецк, 83114, Украина
2Луганский национальный университет им. Тараса Шевченко
ул. Оборонная, 2, г. Луганск, 91011, Украина
Статья поступила в редакцию 16 мая 2012 года
Исследовано влияние высокого гидростатического давления на магнитные свой-
ства слоистого гибридного соединения Cu2(OH)3(C10H21CO2)mH2O с расстояни-
ем между магнитными слоями до 39 Å. Показано, что температура ферромаг-
нитного упорядочения линейно понижается с увеличением давления. Путем из-
мерений парамагнитной восприимчивости определены взаимодействия внутри и
между слоями с использованием двух моделей обменного взаимодействия в слоях
(гейзенберговского и изинговского). Рассчитаны дипольные взаимодействия ме-
жду слоями и показано, что их величина согласуется с моделью изинговских
взаимодействий в слоях, а понижение Tc под давлением вызвано уменьшением
внутриплоскостных взаимодействий. Показано, что для создания высокотемпе-
ратурного ферромагнетизма в слоистых соединениях достаточно получить
большие взаимодействия ионов в плоскостях даже при слабых взаимодействиях
между ними.
Ключевые слова: слоистые магнетики, ферромагнитное упорядочение, давление,
магнитная восприимчивость, низкоразмерные структуры
1. Введение
В последнее время магнитные материалы с низкоразмерной структурой
вызывают возрастающий интерес [1]. Среди низкоразмерных магнетиков
перспективными материалами являются мультислоистые структуры с оди-
ночными ферромагнитными слоями и обменным взаимодействием между
ними [2−11]. Эти материалы позволяют получать высокотемпературное маг-
нитное упорядочение с контролируемой температурой и магнитной анизо-
тропией.
Другим путем получения низкоразмерных магнетиков является созда-
ние молекулярных или молекулярно-подобных магнитных материалов
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3
88
типа мультислоистых [12−17]. В этом случае можно синтезировать мате-
риалы со слоями, включающими магнитные ионы, и межслоевым про-
странством, содержащим органические радикалы. В зависимости от рас-
стояния между слоями можно получить обменное или чисто дипольное
взаимодействие между ними [18−20]. Поэтому важное значение приобре-
тает изучение природы магнитного упорядочения – антиферромагнитного
или ферромагнитного – в слоистых материалах. Для такого эксперимен-
тального исследования слоистые соединения с общей формулой
M2(OH)3(X)mH2O (где M − Ni, Cu, Co; X − NO3, Cl, CH3COO) можно рас-
сматривать как модельные системы [12−15]. Исходное соединение
M2(OH)4 состоит из 2D-треугольников, образованных ионами двухва-
лентного металла, которые находятся в октаэдрическом окружении шести
лигандов ОН. Расстояние между слоями 4.6 Å. Гидроксидные нитраты и
n-алкил-карбоксилаты получаются замещением ОН на NO3 или CH3COO.
Замещение ОН на n-алкил-карбоксилаты дает возможность увеличить
расстояние между слоями до 40 Å. Магнитные свойства этих соединений
весьма интересны. Например, Cu2(OH)3(CnH2n+1CO2)mH2O существует в
виде двух структурных полиморфов α и β с различными структурными
конфигурациями. β-полиморф упорядочен ферромагнитно, α − антифер-
ромагнитно. Дальний ферромагнитный порядок наблюдается даже при
очень больших расстояниях между слоями (вплоть до 40 Å для n = 12), а
температура упорядочения Tс находится в пределах от 20 до 15 K для n,
изменяющегося от 7 до 12 [14].
Особый интерес представляет изучение влияния гидростатического дав-
ления на магнитные свойства этих соединений, которое заключается в плав-
ном сокращении расстояния между слоями под давлением. Это позволяет
изучать изменение спин-спиновых взаимодействий внутри слоя и между
слоями при изменении расстояний между слоями и влияние давления на ха-
рактер магнитного упорядочения и поведение температуры перехода.
В настоящей работе представлены результаты исследования воздействия
давления до 10 kbar на магнитные свойства слоистого магнетика
Cu2(OH)3(C10H21CO2)mH2O и проанализировано влияние кристаллической
симметрии и связей в слоях и между ними на характер магнитного упорядо-
чения в слоистых соединениях. Особое внимание уделено изучению влияния
диполь-дипольных взаимодействий на характер магнитного упорядочения в
слоистых соединениях.
2. Эксперимент
Слоистое соединение двухвалентной меди Cu2(OH)3(C10H21CO2)mH2O
было синтезировано по методике, описанной ранее [14,19], которая, по сути,
есть реакция обмена для порошка ацетата гидроксида меди и соответствую-
щих натриевых солей в воде. С точки зрения структуры в этих соединениях
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3
89
ионы двухвалентной меди образуют 2D-треугольники. Анионы ацетата рас-
полагаются между слоями. Расстояние между слоями определяется выраже-
нием d = 2.54ncosα + 14.2 (где α = 35° – угол наклона по отношению норма-
ли к плоскости) и составляет для данного соединения 39 Å.
Температурные зависимости намагниченности под давлением в магнит-
ных полях 0.6 и 500 Oe для соединения Cu2(OH)3(C10H21CO2)mH2O измеря-
ли на магнитометре Foner PAR 151 в интервале температур 4−150 K. Изме-
рения проводили при фиксированных давлениях с использованием камеры
высокого давления оригинальной конструкции [21,22]. В качестве среды,
передающей давление, применяли силиконовое масло. Камера имеет сле-
дующие характеристики: вес 8 g, диапазон давлений 0 < P < 13 kbar, точ-
ность измерения давления ~ 0.25 kbar, негидростатичность меньше 0.5 kbar,
размеры цилиндрического образца 1 mm в диаметре и 5−7 mm в длину. Дав-
ление калибровали по температуре перехода сверхпроводящего олова чис-
тоты 0.9999.
Результаты измерений в виде температурной зависимости произведения
намагниченности и температуры МТ при фиксированных давлениях приве-
дены на рис. 1.
При температурах ниже 20 K максимум МТ определяет 3D-ферро-
магнитное упорядочение. Температура ферромагнитного упорядочения, оп-
ределяемая как температура максимума МТ, понижается с возрастанием
давления. На рис. 2 хорошо видна линейная зависимость температуры пере-
хода от давления.
Рис. 1. Температурные зависимости МТ для β-Cu2(OH)3(C10H21CO2)mH2O во внеш-
нем поле H = 0.6 Oe при различных фиксированных давлениях P, kbar: □ − 0, ○ −
4.2, △ − 7.6, ▽ − 8.9
Рис. 2. Зависимости температуры упорядочения от давления для
β-Cu2(OH)3(C10H21CO2)mH2O
Для выяснения характера влияния давления на спиновые взаимодействия
мы провели измерения намагниченности в парамагнитной температурной
области в магнитном поле 500 Oe. Результаты этих измерений приведены на
рис. 3 как функция МТ от температуры для трех значений давления. Видно,
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3
90
что намагниченность в парамагнитной области очень мала и резко возраста-
ет только вблизи Тс.
На рис. 4 представлена температурная зависимость магнитной восприим-
чивости χ, определенной как частное от деления намагниченности на изме-
рительное магнитное поле χ = М/Н, при температуре выше 25 K. Видно, что
с понижением температуры восприимчивость возрастает во всей области
температур, а с повышением давления − уменьшается.
Рис. 3. Температурная зависимость МТ для β-Cu2(OH)3(C10H21CO2)mH2O во внеш-
нем поле H = 500 Oe при различных фиксированных давлениях P, kbar: □ − 0, ○ − 5,
△ − 10
Рис. 4. Температурная зависимость магнитной восприимчивости χ = M/H для
Cu2(OH)3(C10H21CO)mH2O во внешнем поле H = 500 Oe при различных фиксиро-
ванных давлениях P, kbar: □ − 0, ○ − 5, △ − 10. На вставке показана подгонка экспе-
риментальной зависимости χ (T) в модели Изинга
Зависимость обратной магнитной восприимчивости от температуры при
различных давлениях показана на рис. 5. Из рисунка отчетливо видно, что
при температуре выше 60 K восприимчивость подчиняется закону Кюри, а
при температуре ниже 60 K начинают проявляться межслоевые взаимодей-
ствия. Величины парамагнитной температуры Кюри θ, определенные из
анализа обратной восприимчивости при 25 < Т < 60 K, представлены в таб-
лице.
Рис. 5. Температурная зависимость об-
ратной магнитной восприимчивости χ−1
для Cu2(OH)3(C10H21CO2)mH2O во внеш-
нем поле H = 500 Oe при различных
фиксированных давлениях P, kbar: □ − 0,
○ − 5, △ − 10
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3
91
Таблица
Значения параметров Tc, g, J и Jint для гейзенберговского и изинговского
обмена внутри слоя, а также парамагнитной температуры Кюри θ
для β-Cu2(OH)3(C10H21CO2)mH2O
Параметры для моделей
Гейзенберга ИзингаP, kbar Tс, K
g J, K Jint, K g J, K Jint, K
θ, K
0 17.5 1.9 26.0 1.0 2.0 20.0 0.36 20.9
5 16.0 2.0 23.6 1.0 2.1 17.6 0.5 19.6
10 14.3 1.9 22.2 1.0 2.1 16.4 0.5 18.2
Примечание. Параметры получены подгонкой экспериментальных данных по
магнитной восприимчивости с использованием высокотемпературного разложе-
ния и выражения (6).
3. Анализ и обсуждение
Для выяснения роли взаимодействий внутри и между магнитными слоями
мы провели анализ магнитной восприимчивости в парамагнитном темпе-
ратурном интервале (рис. 4). Ранее в [15] для описания магнитного упоря-
дочения в слоистых системах использовалась модель изотропного гейзен-
берговского магнитного обмена в слоях с диполь-дипольным взаимодейст-
вием между ними. Однако для чисто гейзенберговских взаимодействий маг-
нитное упорядочение двумерных слоев невозможно, так как оно предпола-
гает наличие анизотропии в слое. Действительно, аппроксимация темпера-
турной зависимости намагниченности выражением
γ
0 1
c
TM M
T
⎡ ⎤
= −⎢ ⎥
⎣ ⎦
при
T < Tc дает значение критического индекса γ = 0.2−0.25, которое ближе к
значению, получаемому из модели Изинга, чем к значению из модели Гей-
зенберга. С другой стороны, ион меди является изотропным магнитным ио-
ном с преимущественно гейзенберговским обменом. Из измерений намаг-
ниченности при температурах ниже Tc трудно определить, какие взаимо-
действия (гейзенберговские или изинговские) играют главную роль. В
этом случае для описания магнитных взаимодействий внутри слоев луч-
ше применить обе модели и сравнить результаты. Такое сравнение помо-
жет определить преимущества одной из моделей.
Поскольку магнитное упорядочение наблюдается при расстояниях между
слоями вплоть до 40 Å, можно предположить, что взаимодействия между
слоями имеют дипольную природу, как это указывалось в [23]. Гамильтони-
ан такой системы имеет вид
( ) ( )( )2
int 3 2
,
μ
1 3b lm l lm m
ra
l m lm lm
g s s
H H
⎛ ⎞
= + −⎜ ⎟⎜ ⎟
⎝ ⎠
∑
r r
r r
, (1)
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3
92
где int raH – обменные взаимодействия внутри слоя; g – фактор Ланде; μb –
магнетон Бора; rlm – вектор, связывающий l-й и m-й ионы; sl, sm – l-й и m-й
спины. Суммирование по l и m охватывает все ионы системы.
Для гейзенберговского обмена
int
,
ra H ik jk
k i j
H J s s= − ∑∑ , (2)
где JH – обменный параметр для гейзенберговских взаимодействий внутри
слоя; i, j охватывают все ионы в слое; суммирование по k охватывает все
слои.
Для изинговского обмена
int
,
z z
ra I ik jk
k i j
H J s s= − ∑∑ , (3)
где JI – обменный параметр для модели Изинга; ,z z
ik jks s – z-е компоненты
спинов.
На первом этапе мы определили восприимчивость внутри слоя, используя
высокотемпературное разложение для треугольной решетки. Для модели
Гейзенберга [24]:
2 2
0
1
μ ( 1)χ 1
3
n
A b H
n
n
N g s s Ja
kT T≥
⎛ ⎞+ ⎛ ⎞= ⎜ + ⎟⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠⎝ ⎠
∑ , (4)
где s – значение спина, NA – число Авогадро, k – постоянная Больцмана.
Для изинговской модели [24]:
2 2
0
μ ( 1)χ 1
3
nA b
n
N g s s a w
kT
⎛ ⎞+
= +⎜ ⎟⎜ ⎟
⎝ ⎠
∑ , (5)
где th IJw
kT
⎛ ⎞= ⎜ ⎟
⎝ ⎠
.
На втором этапе мы ввели влияние межслоевых взаимодействий в при-
ближении молекулярного поля. Выражение для восприимчивости можно
записать следующим образом [25]:
0
int
02 2 2
χχ 21 χ
μA b
zJ
N g
=
−
, (6)
где χ0 − χ0H или χ0I соответственно для гейзенберговской и изинговской мо-
делей; z – число ближайших соседей; Iint – межслоевое взаимодействие.
Экспериментальные данные для β-Cu2(OH)3(C10H21CO2)mH2O при тем-
пературах 25 ≤ T ≤ 55 K аппроксимировались выражением (6). Аппроксима-
ция для изинговской модели представлена на вставке рис. 4.
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3
93
Значения параметров g, J, Jint для обеих моделей найдены при трех фик-
сированных значениях давления и приведены в таблице.
Несмотря на то, что мы использовали довольно грубое приближение мо-
лекулярного поля, тем не менее можно сделать несколько выводов. Из при-
веденных результатов видно, что обменные взаимодействия внутри слоя для
гейзенберговской модели больше, чем для изинговской, и энергия взаимо-
действия в обеих моделях больше, чем ферромагнитная критическая темпе-
ратура. Эти два факта хорошо согласуются с существующими представле-
ниями о флуктуациях в системах с малыми и сильными анизотропными
взаимодействиями. В обоих случаях межслоевые взаимодействия очень
малы. С увеличением давления внутрислоевые взаимодействия уменьша-
ются в обоих случаях, как и величины температуры перехода, а взаимо-
действия между слоями практически не изменяются.
Из этих расчетов можно заключить, что изинговская модель дает более
близкое значение внутрислоевых взаимодействий к параметру θ и что в обо-
их случаях зависимость Tc от давления обусловлена изменением внутри-
слоевых взаимодействий.
Также из вышеизложенного анализа вытекает, что с уменьшением анизо-
тропии в слоях требуется более сильное взаимодействие в них, чтобы полу-
чить ту же температуру упорядочения.
Для проверки нашего предположения о чисто дипольном типе взаимо-
действий между слоями мы рассчитали диполь-дипольные взаимодействия
согласно второй сумме гамильтониана (1) и сравнили с взаимодействием
между слоями (6). Выражение, связывающее параметр среднего поля Jint и
диполь-дипольное взаимодействие для s = 1/2, следующее [26]:
βα2 2
int 3 5
, ,α,β
3μ 1 lmb lm
A l m lm lm
r rgJ
N zk
= −∑
r r
, (7)
где α
lmr − α-компонента rlm.
Сумма (7) была рассчитана при атмосферном давлении для сфер диамет-
ром от 200 до 400 Å. Параметр молекулярного поля Jint асимптотически
изменяется от 0.44 до 0.295 K. Второе значение хорошо совпадает с па-
раметром межслоевого взаимодействия в изинговской модели при ат-
мосферном давлении (таблица).
Для гейзенберговской модели значение Jint больше, чем диполь-
дипольный параметр. Отсюда можно сделать вывод, что взаимодействия
между слоями в соединении β-Cu2(OH)3(C10H21CO2)mH2O являются чисто
диполь-дипольными взаимодействиями в изинговской модели, а для обес-
печения 3d-ферромагнитного упорядочения в гейзенберговской модели
должен присутствовать некий обмен между слоями.
Наблюдаемое уменьшение температуры перехода под давлением не явля-
ется общей закономерностью. Под давлением расстояния между магнитны-
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3
94
ми ионами уменьшаются, и можно ожидать возрастания температуры пере-
хода. Как видно из таблицы, понижение температуры перехода сопровожда-
ется уменьшением внутрислоевых взаимодействий. Такое возможно за счет
либо изменения углов обмена, либо конкуренции взаимодействий разных
знаков внутри слоя. Весьма вероятно, что уменьшение взаимодействий под
давлением вызвано изменением углов обмена, но для подтверждения этого
требуются дополнительные рентгеноструктурные исследования.
Общий вывод при изучении влияния давления на магнитные свойства
β-Cu2(OH)3(CnH2n+1CO2)mH2O состоит в том, что температура перехода по-
нижается под давлением, что обусловлено уменьшением внутрислоевых
взаимодействий. В то же время небольшие изменения расстояния между
слоями существенно не влияют на взаимодействия между ними, которые
имеют дипольный характер.
Для получения высокотемпературных ферромагнитно-упорядоченных
систем достаточно образовать слоистую структуру с большими, желательно
анизотропными, взаимодействиями внутри слоев. При этом можно иметь
слабые взаимодействия между слоями.
1. S.J. Blundell and F.L. Pratt, J. Phys.: Condens. Matter 16, R771 (2004).
2. K. Baberschke, Phys. Status Solidi B236, 233 (2003).
3. K. Eftimova, A.M. Blixt, B. Hjörvarsson, and P. Svedlindh, J. Phys.: Condens. Matter
14, 12575 (2002).
4. O. Eriksson, L. Bergqvist, E. Holmström, A. Bergman, O. LeBacq, S. Frota-Pessoa,
B. Hjörvarsson, and L. Nordström, J. Phys.: Condens. Matter 15, 599 (2003).
5. M. Marcellini, M. Pärnaste, B. Hjörvarsson, G. Nowak, and H. Zabel, J. Magn.
Magn. Mater. 321, 1214 (2009).
6. S. Schwieger and W. Nolting, Phys. Rev. B69, 224413 (2004).
7. S. Schwieger, J. Kienert, and W. Nolting, Phys. Rev. B71, 17 (2005).
8. L. Bergqvist and O. Eriksson, J. Phys.: Condens. Matter 18, 4853 (2006).
9. P. Sengupta, A.W. Sandvik, and R.P. Singh, Phys. Rev. B68, 944231 (2003).
10. A. Liebig, P.T. Korelis, M. Ahlberg, and B. Hjörvarsson, Phys. Rev. B84, 024430
(2011).
11. M. Ahlberg, M. Marcellini, A. Taroni, G. Andersson, M. Wolff, and B. Hjörvarsson,
Phys. Rev. B81, 214429 (2010).
12. E. Coronado, J.R Galán-Mascarós, and C. Martí-Gastaldo, CrystEngComm 11,
2143 (2009).
13. E. Coronado, C. Martí-Gastaldo, and S. Tatay, Appl. Surface Science 254, 225
(2007).
14. S. Takeda, G. Maruta, K. Terasawa, N. Fukuda, and K. Yamaguchi, Mol. Cryst. Liq.
Cryst. 335, 11 (1999).
15. M. Drillon, P. Panissod, P. Rabu, J. Souletie, V. Ksenofontov, and P. Gutlich, Phys.
Rev. B65, 104404 (2002).
16. F. Pointillart, T. Cauchy, O. Maury, Y. Le Gal, S. Golhen, O. Cador, and L. Ouahab,
Chem. Eur. J. 16, 11926 (2010).
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3
95
17. M. Rancan, F. Sedona, M. Di Marino, L. Armelao, and M. Sambi, Chem. Commun.
47, 5744 (2011).
18. M. Kurmoo, P. Day, A. Derory, C. Estournes, R. Poinsot, M.J. Stead, and C. Kepert,
J. Solid State Chem. 145, 452 (1999).
19. P. Rabu, S. Rouba, V. Laget, C. Hornick, and M. Drillon, Chem. Commun. 1107
(1996).
20. G. Fujita and K Awaga, Inorg. Chem. 35, 1915 (1996).
21. В.П. Дьяконов, Г.Г. Левченко, ПТЭ № 5, 236 (1983).
22. M. Baran, G.G. Levchenko, V.P. Dyakonov, and G. Shymchak, Phys. C241, 383
(1995).
23. M. Drillon and P. Panissod, J. Magn. Magn. Mater. 188, 93 (1998).
24. L.J. Jongh and A.R. Miedema, Adv. Phys. 23, 1 (1974).
25. R.L. Carlin, Magnetochemistry, Springer Verlag, Berlin (1986).
26. J.M. Daniels, Proc. Phys. Soc. 66, 673 (1953).
Л.В. Бережна, Т.В. Краснякова, І.В. Жихарєв, Г.Г. Левченко
ВПЛИВ ТИСКУ НА МАГНІТНІ ВЛАСТИВОСТІ ШАРУВАТОГО
МАГНЕТИКА Cu2(OH)3(C10H21CO2)mH2O
Досліджено вплив високого гідростатичного тиску на магнітні властивості шарува-
тої гібридної сполуки Cu2(OH)3(C10H21CO2)mH2O з відстанню між магнітними ша-
рами до 39 Å. Показано, що температура феромагнітного упорядкування лінійно
знижується зі збільшенням тиску. Шляхом вимірів сприйнятливості в парамагнітній
області визначено взаємодії всередині й між шарами з використанням квантової
моделі Гейзенберга і моделі обмінної взаємодії Ізінга в шарах і дипольної взаємодії
між шарами. Розраховано дипольні взаємодії й показано, що їх значення узгод-
жується з моделлю ізінгових взаємодій у шарах, а зниження Tc під тиском виклика-
но зменшенням внутрішньоплощинних взаємодій. Показано, що для отримання
високотемпературного феромагнетизму в шаруватих сполуках достатньо досягти
великих внутрішньоплощинних взаємодій іонів у площинах і слабких дипольних
взаємодіях між площинами.
Ключові слова: шаруваті магнетики, феромагнітне упорядкування, тиск, магнітна
сприйнятливість, низькорозмірні структури
L.V. Berezhnaya, T.V. Krasnyakova, I.V. Zhikharev, G.G. Levchenko
PRESSURE EFFECT ON THE MAGNETIC PROPERTIES
OF THE Cu2(OH)3(C10H21CO2)mH2O LAYERED MAGNETIC
High hydrostatic pressure effect on the magnetic properties of the layered hybrid com-
pound Cu2(OH)3(C10H21CO2)mH2O with the distance of 39 Å between magnetic layers
is studied. It is shown that the temperature of the ferromagnetic ordering decreases line-
arly with pressure increase. From measurements of susceptibility in paramagnetic re-
gion with using both quantum Heisenberg and Ising exchange coupling models in layers
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3
96
and dipole interaction between the layers, the in- and interlayer interactions are deduced.
The dipole interactions between the layers are calculated and it is shown that they coin-
cide with the model of Ising interactions in layers. The value and decrease of Tc under
pressure are mainly driven by the value and decrease of the in-plane interactions. As a
conclusion is suggested that for designing the high temperature ferromagnetism in layered
compounds, it is enough to have large in-plane interactions of ions in layers even with
week dipole interactions between layers.
Keywords: layered magnetics, ferromagnetic ordering, pressure, magnetic susceptibility,
low-dimensional structures
Fig. 1. Temperature dependence of MT for β-Cu2(OH)3(C10H21CO2)mH2O under differ-
ent fixed pressures (applied field H = 0.6 Oe) P, kbar: □ − 0, ○ − 4.2, △ − 7.6, ▽ − 8.9
Fig. 2. Pressure dependence of the ordering temperature of β-Cu2(OH)3(C10H21CO2)mH2O
Fig. 3. Temperature dependence of MT for β-Cu2(OH)3(C10H21CO2)mH2O under differ-
ent fixed pressures (applied field 500 Ое)
Fig. 4. Temperature dependence of the magnetic susceptibility χ = M/H for
β-Cu2(OH)3(C10H21CO2)mH2O at different fixed pressures P, kbar: □ − 0, ○ − 5, △ − 10.
Applied field H = 500 Oe. The insert shows the fitting of experimental behaviour of χ(T)
by expression (6) for Ising model
Fig. 5. Temperature dependence of the inverse magnetic susceptibility χ−1 for
β-Cu2(OH)3(C10H21CO2)mH2O at different fixed pressures P, kbar: □ − 0, ○ − 5, △ − 10.
Applied field = 500 Oe
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-69563 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0868-5924 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:05:23Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Бережная, Л.В. Краснякова, Т.В. Жихарев, И.В. Левченко, Г.Г. 2014-10-16T17:17:12Z 2014-10-16T17:17:12Z 2012 Влияние давления на магнитные свойства слоистого магнетика Cu₂(OH)₃(C₁₀H₂₁CO₂)mH₂O / Л.В. Бережная, Т.В. Краснякова, И.В. Жихарев, Г.Г. Левченко // Физика и техника высоких давлений. — 2012. — Т. 22, № 3. — С. 87-96. — Бібліогр.: 26 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 75.10.−b, 75.25.+z, 75.30.Et, 75.40.Mg https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69563 Исследовано влияние высокого гидростатического давления на магнитные свойства слоистого гибридного соединения Cu₂(OH)₃(C₁₀H₂₁CO₂)mH₂O с расстоянием между магнитными слоями до 39 Å. Показано, что температура ферромагнитного упорядочения линейно понижается с увеличением давления. Путем измерений парамагнитной восприимчивости определены взаимодействия внутри и между слоями с использованием двух моделей обменного взаимодействия в слоях (гейзенберговского и изинговского). Рассчитаны дипольные взаимодействия между слоями и показано, что их величина согласуется с моделью изинговских взаимодействий в слоях, а понижение Tc под давлением вызвано уменьшением внутриплоскостных взаимодействий. Показано, что для создания высокотемпературного ферромагнетизма в слоистых соединениях достаточно получить большие взаимодействия ионов в плоскостях даже при слабых взаимодействиях между ними. Досліджено вплив високого гідростатичного тиску на магнітні властивості шаруватої гібридної сполуки Cu₂(OH)₃(C₁₀H₂₁CO₂)mH₂O з відстанню між магнітними шарами до 39 Å. Показано, що температура феромагнітного упорядкування лінійно знижується зі збільшенням тиску. Шляхом вимірів сприйнятливості в парамагнітній області визначено взаємодії всередині й між шарами з використанням квантової моделі Гейзенберга і моделі обмінної взаємодії Ізінга в шарах і дипольної взаємодії між шарами. Розраховано дипольні взаємодії й показано, що їх значення узгоджується з моделлю ізінгових взаємодій у шарах, а зниження Tc під тиском викликано зменшенням внутрішньоплощинних взаємодій. Показано, що для отримання високотемпературного феромагнетизму в шаруватих сполуках достатньо досягти великих внутрішньоплощинних взаємодій іонів у площинах і слабких дипольних взаємодіях між площинами. High hydrostatic pressure effect on the magnetic properties of the layered hybrid compound Cu₂(OH)₃(C₁₀H₂₁CO₂)mH₂O with the distance of 39 Å between magnetic layers is studied. It is shown that the temperature of the ferromagnetic ordering decreases linearly with pressure increase. From measurements of susceptibility in paramagnetic region with using both quantum Heisenberg and Ising exchange coupling models in layers and dipole interaction between the layers, the in- and interlayer interactions are deduced. The dipole interactions between the layers are calculated and it is shown that they coincide with the model of Ising interactions in layers. The value and decrease of Tc under pressure are mainly driven by the value and decrease of the in-plane interactions. As a conclusion is suggested that for designing the high temperature ferromagnetism in layered compounds, it is enough to have large in-plane interactions of ions in layers even with week dipole interactions between layers. ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України Физика и техника высоких давлений Влияние давления на магнитные свойства слоистого магнетика Cu₂(OH)₃(C₁₀H₂₁CO₂)mH₂O Вплив тиску на магнітні властивості шаруватого магнетика Cu₂(OH)₃(C₁₀H₂₁CO₂)mH₂O Pressure Effect on the magnetic properties of the Cu₂(OH)₃(C₁₀H₂₁CO₂)mH₂O layered magnetic Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние давления на магнитные свойства слоистого магнетика Cu₂(OH)₃(C₁₀H₂₁CO₂)mH₂O Бережная, Л.В. Краснякова, Т.В. Жихарев, И.В. Левченко, Г.Г. |
| title | Влияние давления на магнитные свойства слоистого магнетика Cu₂(OH)₃(C₁₀H₂₁CO₂)mH₂O |
| title_alt | Вплив тиску на магнітні властивості шаруватого магнетика Cu₂(OH)₃(C₁₀H₂₁CO₂)mH₂O Pressure Effect on the magnetic properties of the Cu₂(OH)₃(C₁₀H₂₁CO₂)mH₂O layered magnetic |
| title_full | Влияние давления на магнитные свойства слоистого магнетика Cu₂(OH)₃(C₁₀H₂₁CO₂)mH₂O |
| title_fullStr | Влияние давления на магнитные свойства слоистого магнетика Cu₂(OH)₃(C₁₀H₂₁CO₂)mH₂O |
| title_full_unstemmed | Влияние давления на магнитные свойства слоистого магнетика Cu₂(OH)₃(C₁₀H₂₁CO₂)mH₂O |
| title_short | Влияние давления на магнитные свойства слоистого магнетика Cu₂(OH)₃(C₁₀H₂₁CO₂)mH₂O |
| title_sort | влияние давления на магнитные свойства слоистого магнетика cu₂(oh)₃(c₁₀h₂₁co₂)mh₂o |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69563 |
| work_keys_str_mv | AT berežnaâlv vliâniedavleniânamagnitnyesvoistvasloistogomagnetikacu2oh3c10h21co2mh2o AT krasnâkovatv vliâniedavleniânamagnitnyesvoistvasloistogomagnetikacu2oh3c10h21co2mh2o AT žihareviv vliâniedavleniânamagnitnyesvoistvasloistogomagnetikacu2oh3c10h21co2mh2o AT levčenkogg vliâniedavleniânamagnitnyesvoistvasloistogomagnetikacu2oh3c10h21co2mh2o AT berežnaâlv vplivtiskunamagnítnívlastivostíšaruvatogomagnetikacu2oh3c10h21co2mh2o AT krasnâkovatv vplivtiskunamagnítnívlastivostíšaruvatogomagnetikacu2oh3c10h21co2mh2o AT žihareviv vplivtiskunamagnítnívlastivostíšaruvatogomagnetikacu2oh3c10h21co2mh2o AT levčenkogg vplivtiskunamagnítnívlastivostíšaruvatogomagnetikacu2oh3c10h21co2mh2o AT berežnaâlv pressureeffectonthemagneticpropertiesofthecu2oh3c10h21co2mh2olayeredmagnetic AT krasnâkovatv pressureeffectonthemagneticpropertiesofthecu2oh3c10h21co2mh2olayeredmagnetic AT žihareviv pressureeffectonthemagneticpropertiesofthecu2oh3c10h21co2mh2olayeredmagnetic AT levčenkogg pressureeffectonthemagneticpropertiesofthecu2oh3c10h21co2mh2olayeredmagnetic |