Фазовая сепарация в наноразмерных образцах (LaSr)MnO₃
Проведены сравнительные исследования спектров ядерного магнитного резонанса и ядерной спин-спиновой релаксации ядер ⁵⁵Mn нанопорошков манганита La₀,₇Sr₀,₃MnO₃ с разным размером частиц: 50 200 нм (NP1) и 12 нм (NP2). Обнаружено, что в образце NP1 в широком интервале температур сосуществуют две локаль...
Збережено в:
| Дата: | 2007 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2007
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7714 |
| 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: | Фазовая сепарация в наноразмерных образцах (LaSr)MnO₃ / А.С. Мазур, В.Н. Криворучко, И.А. Даниленко // Физика низких температур. — 2007. — Т. 33, № 11. — С. 1227-1231. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859986770284773376 |
|---|---|
| author | Мазур, А.С. Криворучко, В.Н. Даниленко, И.А |
| author_facet | Мазур, А.С. Криворучко, В.Н. Даниленко, И.А |
| citation_txt | Фазовая сепарация в наноразмерных образцах (LaSr)MnO₃ / А.С. Мазур, В.Н. Криворучко, И.А. Даниленко // Физика низких температур. — 2007. — Т. 33, № 11. — С. 1227-1231. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Проведены сравнительные исследования спектров ядерного магнитного резонанса и ядерной спин-спиновой релаксации ядер ⁵⁵Mn нанопорошков манганита La₀,₇Sr₀,₃MnO₃ с разным размером частиц: 50 200 нм (NP1) и 12 нм (NP2). Обнаружено, что в образце NP1 в широком интервале температур сосуществуют две локальные ферромагнитные фазы (FgM и FbM) с разной динамикой магнитных спинов. Фаза FgM идентифицируется как ферромагнитная металлическая фаза, обусловленная двойным обменом, а фаза FbM идентифицируется как ферромагнитная фаза с более медленным движением дырок и ослабленным двойным обменом. В образце NP2 установлено существование только одного ферромагнитного состояния, соответствующего фазе FbM. Результаты исследований показывают, что устойчивость неоднородного ферромагнитного состояния манганитов лантана может быть ограничена снизу характерным минимальным масштабом.
Проведенo порівняльні дослідження спектрів ядерного магнітного резонансу і ядерної спін-спінової релаксації ядер ⁵⁵Mn нанопорошків манганіту La₀,₇Sr₀,₃MnO₃ з різним розміром частинок: 50 200 нм (NP1) та 12 нм (NP2). Виявлено, що у зразку NP1 у широкому інтервалі температур співіснують дві локальні феромагнітні фази (FgM та FbM) з різною динамікою магнітних спінів. Фаза FgM ідентифікується як феромагнітна металева фаза, обумовлена подвійним обміном, а фаза FbM ідентифікується як феромагнітна фаза з більш повільним рухом дірок і послабленим подвійним обміном. У зразку NP2 встановлено існування тільки одного феромагнітного стану, що відповідає фазі FbM. Результати досліджень вказують, що стійкість неоднорідного феромагнітного стану манганітів лантану може бути обмежена знизу характерним мінімальним масштабом.
Comparative investigations of nuclear magnetic resonance spectra and nuclear spin-spin relaxation of ⁵⁵Mn nuclei have been performed on nanopowders of manganites La₀.₇Sr₀.₃MnO₃ with different size of particles: 50–200 nm (NP1) and 12 nm (NP2). It is found that in sample NP1 there are two localized ferromagnetic phases (FgM and FbM) with different dynamics of magnetic spins in a wide temperature range. The phase FgM is identified as a ferromagnetic metallic phase due to a double exchange, while the phase FbM is identified as a ferromagnetic phase with a slower holes motion and a weaker double exchange. In sample NP2 only one phase is detected that corresponds to the phase FbM. The results obtained suggest that the stability of the inhomogeneous ferromagnetic state of lanthanum manganites may be limited from below by a characteristic minimum scale.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:28:57Z |
| format | Article |
| fulltext |
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 11, ñ. 1227–1231
Ôàçîâàÿ ñåïàðàöèÿ â íàíîðàçìåðíûõ îáðàçöàõ
(LaSr)MnO3
À.Ñ. Ìàçóð, Â.Í. Êðèâîðó÷êî, È.À. Äàíèëåíêî
Äîíåöêèé ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò èì. À.À.Ãàëêèíà ÍÀÍ Óêðàèíû
óë. Ð. Ëþêñåìáóðã, 72, ã. Äîíåöê, 83114, Óêðàèíà
E-mail: krivoruc@krivoruc.fti.ac.donetsk.ua
Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 4 àïðåëÿ 2007 ã.
Ïðîâåäåíû ñðàâíèòåëüíûå èññëåäîâàíèÿ ñïåêòðîâ ÿäåðíîãî ìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà è ÿäåðíîé
ñïèí-ñïèíîâîé ðåëàêñàöèè ÿäåð
55
Mn íàíîïîðîøêîâ ìàíãàíèòà La0,7Sr0,3MnO3 ñ ðàçíûì ðàçìåðîì
÷àñòèö: 50–200 íì (NP1) è 12 íì (NP2). Îáíàðóæåíî, ÷òî â îáðàçöå NP1 â øèðîêîì èíòåðâàëå òåìïåðà-
òóð ñîñóùåñòâóþò äâå ëîêàëüíûå ôåððîìàãíèòíûå ôàçû (FgM è FbM) ñ ðàçíîé äèíàìèêîé ìàãíèòíûõ
ñïèíîâ. Ôàçà FgM èäåíòèôèöèðóåòñÿ êàê ôåððîìàãíèòíàÿ ìåòàëëè÷åñêàÿ ôàçà, îáóñëîâëåííàÿ äâîé-
íûì îáìåíîì, à ôàçà FbM èäåíòèôèöèðóåòñÿ êàê ôåððîìàãíèòíàÿ ôàçà ñ áîëåå ìåäëåííûì äâèæåíèåì
äûðîê è îñëàáëåííûì äâîéíûì îáìåíîì. Â îáðàçöå NP2 óñòàíîâëåíî ñóùåñòâîâàíèå òîëüêî îäíîãî
ôåððîìàãíèòíîãî ñîñòîÿíèÿ, ñîîòâåòñòâóþùåãî ôàçå FbM. Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé ïîêàçûâàþò, ÷òî
óñòîé÷èâîñòü íåîäíîðîäíîãî ôåððîìàãíèòíîãî ñîñòîÿíèÿ ìàíãàíèòîâ ëàíòàíà ìîæåò áûòü îãðàíè÷å-
íà ñíèçó õàðàêòåðíûì ìèíèìàëüíûì ìàñøòàáîì.
Ïðîâåäåío ïîð³âíÿëüí³ äîñë³äæåííÿ ñïåêòð³â ÿäåðíîãî ìàãí³òíîãî ðåçîíàíñó ³ ÿäåðíî¿
ñï³í-ñï³íîâî¿ ðåëàêñàö³¿ ÿäåð
55
Mn íàíîïîðîøê³â ìàíãàí³òó La0,7Sr0,3MnO3 ç ð³çíèì ðîçì³ðîì ÷àñòè-
íîê: 50–200 íì (NP1) òà 12 íì (NP2). Âèÿâëåíî, ùî ó çðàçêó NP1 ó øèðîêîìó ³íòåðâàë³ òåìïåðàòóð
ñï³â³ñíóþòü äâ³ ëîêàëüí³ ôåðîìàãí³òí³ ôàçè (FgM òà FbM) ç ð³çíîþ äèíàì³êîþ ìàãí³òíèõ ñï³í³â. Ôàçà
FgM ³äåíòèô³êóºòüñÿ ÿê ôåðîìàãí³òíà ìåòàëåâà ôàçà, îáóìîâëåíà ïîäâ³éíèì îáì³íîì, à ôàçà FbM
³äåíòèô³êóºòüñÿ ÿê ôåðîìàãí³òíà ôàçà ç á³ëüø ïîâ³ëüíèì ðóõîì ä³ðîê ³ ïîñëàáëåíèì ïîäâ³éíèì
îáì³íîì. Ó çðàçêó NP2 âñòàíîâëåíî ³ñíóâàííÿ ò³ëüêè îäíîãî ôåðîìàãí³òíîãî ñòàíó, ùî â³äïîâ³äຠôàç³
FbM. Ðåçóëüòàòè äîñë³äæåíü âêàçóþòü, ùî ñò³éê³ñòü íåîäíîð³äíîãî ôåðîìàãí³òíîãî ñòàíó ìàíãàí³ò³â
ëàíòàíó ìîæå áóòè îáìåæåíà çíèçó õàðàêòåðíèì ì³í³ìàëüíèì ìàñøòàáîì.
PACS: 76.60.–k ßäåpíûé ìàãíèòíûé påçîíàíñ è påëàêñàöèÿ;
75.30.Kz Ãðàíèöû ìàãíèòíûõ ôàç (âêëþ÷àÿ ìàãíèòíûå ïåðåõîäû, ìåòàìàãíåòèçì è ò.ä.);
75.50.Pp Ìàãíèòíûå ïîëóïðîâîäíèêè.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ßÌÐ, ìàíãàíèòû, ôàçîâàÿ ñåïàðàöèÿ, íàíî÷àñòèöû.
I. Ââåäåíèå
 íàñòîÿùåå âðåìÿ õîðîøî óñòàíîâëåíî, ÷òî â ìàí-
ãàíèòàõ ëàíòàíà ðàçíîãî ñîñòàâà La1–xMexMnO3 (ãäå
Me = Ca, Sr, Ni, Pr) ìåòàëëè÷åñêàÿ ôåððîìàãíèòíàÿ (F)
ôàçà èìååò ñëîæíûé õàðàêòåð [1–8]. Êàê ïðàâèëî, â
îïðåäåëåííîì èíòåðâàëå òåìïåðàòóð TC > T > Ttp, (ãäå
Ttp åñòü òåìïåðàòóðà ïåðåõîäà â äâóõôàçíîå ñîñòîÿ-
íèå) â ñèñòåìå ñîñóùåñòâóþò äâà ðàçíûõ òèïà F îá-
ëàñòåé: ôàçû FgM è FbM. Ôàçà FgM õàðàêòåðèçóåòñÿ
ïðåîáëàäàþùèì âçàèìîäåéñòâèåì «äâîéíîãî îáìå-
íà» è áûñòðûì äâèæåíèåì äûðîê ïî óçëàì Mn3+/4+. Â
ôàçå FbM ðîëü «äâîéíîãî îáìåíà» îòíîñèòåëüíî îñ-
ëàáëåíà è äâèæåíèå äûðîê ïî óçëàì Mn3+/4+ îòíîñè-
òåëüíî áîëåå ìåäëåííîå (íî ëîêàëèçàöèÿ èîíîâ Mn3+
è Mn4+ íå îáíàðóæåíà). Óñòàíîâëåíî òàêæå, ÷òî õà-
ðàêòåðíûé ðàçìåð îáëàñòåé FbM î÷åíü ìàë (ìåíåå
3 íì) è îáúåì ýòîé ôàçû óìåíüøàåòñÿ ñ ðîñòîì òåìïå-
ðàòóðû. Ïðè÷èíà ïåðåõîäà â íåîäíîðîäíîå ôåððîìàã-
íèòíîå ñîñòîÿíèå ñ ðàçíîé ïîäâèæíîñòüþ äûðîê ïî
óçëàì ìàðãàíöà îñòàåòñÿ íåÿñíîé.
Ïîñêîëüêó ôàçû FgM è FbM ðàçëè÷àþòñÿ èíòåí-
ñèâíîñòüþ «äâîéíîãî îáìåíà», ñïèíîâàÿ äèíàìèêà
èîíîâ Mn â ôàçàõ FgM è FbM ðàçíàÿ. Äàííîå îáñòîÿ-
òåëüñòâî îòêðûâàåò óíèêàëüíóþ âîçìîæíîñòü èññëå-
© À.Ñ. Ìàçóð, Â.Í. Êðèâîðó÷êî, È.À. Äàíèëåíêî, 2007
äîâàíèÿ íåîäíîðîäíîãî ôåððîìàãíèòíîãî ñîñòîÿíèÿ
ìàíãàíèòîâ ìåòîäàìè ÿäåðíîé ìàãíèòíîé ñïåêòðîñêî-
ïèè [3–8]. Äåéñòâèòåëüíî, ëîêàëüíîå ìàãíèòíîå ïîëå
55
Bl, äåéñòâóþùåå íà ìàãíèòíûé ìîìåíò ÿäðà 55Mn â
ìàãíèòîóïîðÿäî÷åííîì ñîñòîÿíèè, åñòü ñóììà ïîëåé
îò ìàãíèòíîãî ìîìåíòà ýëåêòðîííîé îáîëî÷êè ñàìîãî
èîíà 55Mn, ÂMl, îêðóæàþùèõ åãî øåñòè áëèæàéøèõ
ñîñåäåé, BiMi, à òàêæå âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ B0:
55
Bl = Â Ml + �i Bi Mi + B0 , (1)
ãäå Ml,i — ñðåäíèé ìàãíèòíûé ìîìåíò Mn3+/4+. Âû-
ðàæåíèå (1) ïðåäñêàçûâàåò ðàçíóþ ÷àñòîòó ÿäåðíîãî
ìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà (ßÌÐ) ïðè íàëè÷èè âàêàíñèé,
íåýêâèâàëåíòíîñòè ïîçèöèé èîíà 55Mn, èçìåíåíèè
ëîêàëüíîé ñèììåòðèè ïîçèöèè è ò.ä. Â ìàíãàíèòàõ
ìàãíèòíîå ñîñòîÿíèå (à çíà÷èò, è èíòåíñèâíîñòü ßÌÐ
ñèãíàëà) íåïîñðåäñòâåííî çàâèñèò îò ïîäâèæíîñòè
äûðîê ìåæäó óçëàìè Mn3+ è Mn4+, ÷òî â ìîäåëè Çèíå-
ðà [9] ýêâèâàëåíòíî èíòåíñèâíîñòè «äâîéíîãî îáìå-
íà». Ýôôåêòèâíîñòü ßÌÐ ñïåêòðîñêîïèè áûëà ðàíåå
ïðîäåìîíñòðèðîâàíà ïðè èññëåäîâàíèè ÿâëåíèÿ ôàçî-
âîé ñåïàðàöèè â ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ [3,5–7], ïëå-
íî÷íûõ [4] è íàíîðàçìåðíûõ [8,10] îáðàçöàõ ìàíãàíè-
òîâ ëàíòàíà.
Ðàíåå â ðàáîòå [8] áûëè äåòàëüíî èññëåäîâàíû
ßÌÐ ñïåêòðû íàíîïîðîøêîâ La0,7Sr0,3MnO3 ñ ðàçíûì
ðàçìåðîì ÷àñòèö â äèàïàçîíå 50–200 íì. Êàê â ìîíî-,
òàê è â ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ îáðàçöàõ äàííîãî ñîñòà-
âà, âûøå îïðåäåëåííîé òåìïåðàòóðû Ttp (äëÿ ïîëè-
êðèñòàëëè÷åñêèõ îáðàçöîâ Ttp � 210 Ê) íàáëþäàëàñü
ñëîæíàÿ äèíàìèêà ÿäåðíûõ ñïèíîâ. Áûëî óñòàíîâ-
ëåíî, ÷òî âûøå Ttp ôåððîìàãíèòíîå ìåòàëëè÷åñêîå
ñîñòîÿíèå ñèñòåìû ñòàíîâèòñÿ íåîäíîðîäíûì, ðàñïà-
äàÿñü íà ôàçû FgM è FbM. Âîçíèêàåò åñòåñòâåííûé
âîïðîñ: ñóùåñòâóåò ëè ìèíèìàëüíûé ðàçìåð ÷àñòèöû,
íèæå êîòîðîãî ïåðåõîä ñèñòåìû â íåîäíîðîäíîå ñî-
ñòîÿíèå ñòàíîâèòñÿ ýíåðãåòè÷åñêè íåâûãîäíûì? Ïîä-
÷åðêíåì, ÷òî ðå÷ü èäåò î ôàçîâîé ñåïàðàöèè âíóò-
ðåííåé îáëàñòè ÷àñòèöû, ïðè÷èíû êîòîðîé, êàê è â
ìîíîêðèñòàëëàõ, â íàñòîÿùåå âðåìÿ íå ÿñíû. Ýòî
ÿâëåíèå ñëåäóåò îòëè÷àòü îò èçìåíåíèÿ ìàãíèòíîé
ñòðóêòóðû ïîâåðõíîñòíîé îáëàñòè ãðàíóëû (òîëùè-
íîé � 1,5–2 íì), ôèçèêà êîòîðîé äîñòàòî÷íî õîðîøî
óñòàíîâëåíà [8,10–12].
 äàííîé ðàáîòå ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû ñðàâ-
íèòåëüíûõ èññëåäîâàíèé ñïåêòðîâ ßÌÐ ÿäåð 55Mn è
ÿäåðíîé ìàãíèòíîé ðåëàêñàöèè íà íàíîïîðîøêàõ òè-
ïè÷íîãî ïðåäñòàâèòåëÿ ìàíãàíèòîâ La0,7Sr0,3MnO3 ñ
ðàçíûì ðàçìåðîì ÷àñòèö. Èçó÷àëèñü îáðàçöû, ñîñòîÿ-
ùèå èç îòíîñèòåëüíî áîëüøèõ ÷àñòèö (50–200 íì) è
ìàëûõ (� 12 íì). Êàê è â ðàáîòå [8], íàìè îáíàðóæåíî,
÷òî ßÌÐ ñèãíàë îò «áîëüøèõ ÷àñòèö» ñîîòâåòñòâóåò
íàëè÷èþ òèïè÷íîãî äëÿ ìàíãàíèòîâ äâóõôàçíîãî ôåð-
ðîìàãíèòíîãî ñîñòîÿíèÿ íàíî÷àñòèö: FgM è FbM. Îä-
íàêî â îáðàçöàõ «ìàëûõ ÷àñòèö» óñòàíîâëåíî ñóùåñò-
âîâàíèå òîëüêî îäíîãî ôåððîìàãíèòíîãî ñîñòîÿíèÿ,
ñîîòâåòñòâóþùåãî ôàçå FbM. Ðåçóëüòàòû èññëåäîâà-
íèé ïîêàçûâàþò, ÷òî âçàèìîäåéñòâèå, îòâåòñòâåííîå
çà ïåðåõîä ìàíãàíèòîâ ëàíòàíà â íåîäíîðîäíîå ôåð-
ðîìàãíèòíîå ñîñòîÿíèå (òàê íàçûâàåìàÿ «ôàçîâàÿ ñå-
ïàðàöèÿ»), ìîæåò èìåòü õàðàêòåðíûé ïðîñòðàíñòâåí-
íûé ìàñøòàá, äåëàþùèé ðàçáèåíèå ìàëûõ ÷àñòèö íà
ôàçû ýíåðãåòè÷åñêè íåâûãîäíûì.
2. Ýêñïåðèìåíò
Ïîðîøêè La0,7Sr0,3MnO3 (LSMO) îòíîñèòåëüíî
áîëüøîãî (50–200 íì, îáðàçöû NP1) è ìàëîãî (� 12 íì,
îáðàçöû NP2) ðàçìåðîâ áûëè ïîëó÷åíû ìåòîäîì ñîâ-
ìåñòíîãî îñàæäåíèÿ ïî òåõíîëîãèè, ðàçðàáîòàííîé â
ÄîíÔÒÈ ÍÀÍÓ [13]. Ðåíòãåíîñòðóêòóðíûé àíàëèç ïî-
êàçàë îäíîôàçíîñòü ñîñòàâà è ïåðîâñêèòîâóþ ñòðóêòó-
ðó ÷àñòèö LSMO [8,10].
Ñîãëàñíî èçìåðåíèÿì êîýðöèòèâíîñòè [11,12], îä-
íîäîìåííûìè ÿâëÿþòñÿ ÷àñòèöû LSMO ñ ðàçìåðàìè
ìåíåå 20–30 íì. Âûïîëíåííûå ðàíåå èññëåäîâàíèÿ
[8,10,14] ìàãíèòíûõ ñâîéñòâ íàíîïîðîøêîâ LSMO,
ïîëó÷åííûõ ïî òåõíîëîãèè [13], ñ ðàçëè÷íûì ðàçìå-
ðîì ÷àñòèö ïîäòâåðäèëè, ÷òî íàíî÷àñòèöû ðàçìåðîì
� 12 íì ÿâëÿþòñÿ îäíîäîìåííûìè.
Èçìåðåíèÿ ßÌÐ ïðîâåäåíû íà íåêîãåðåíòíîì
ñïåêòðîìåòðå ßÌÐ ñ ìåäëåííîé ðàçâåðòêîé ÷àñòîòû è
àíàëîãîâûì íàêîïëåíèåì ñèãíàëà. Äëÿ ðåãèñòðàöèè
ñïåêòðîâ ßÌÐ èñïîëüçîâàíà ìåòîäèêà äâóõèìïóëüñ-
íîãî ñïèíîâîãî ýõà, ô – ô12 – ô, ãäå ô12 — èíòåðâàë
âðåìåíè ìåæäó âîçáóæäàþùèì è ðåôîêóñèðóþùèì
èìïóëüñàìè äëèòåëüíîñòüþ ô ~ 0,5–1,0 ìêñ. Èíòåí-
ñèâíîñòü ñèãíàëà ïðîïîðöèîíàëüíà exp (–2ô12/T2), ãäå
Ò2 — âðåìÿ ñïèí-ñïèíîâîé ðåëàêñàöèè. Äëÿ èçìåðå-
íèé ïîðîøîê ìàíãàíèòà çàñûïàëñÿ â àìïóëû è ôèêñè-
ðîâàëñÿ ïàðàôèíîì. Íèæå ïðèâîäÿòñÿ ðåçóëüòàòû èç-
ìåðåíèé â íóëåâîì âíåøíåì ìàãíèòíîì ïîëå.
3. Ðåçóëüòàòû è èõ îáñóæäåíèå
Íà ðèñ. 1 ïðåäñòàâëåíû ñïåêòðû ßÌÐ îáðàçöîâ
NP1 è NP2, çàðåãèñòðèðîâàííûå ïðè ðàçíûõ òåìïåðà-
òóðàõ ïðè îäèíàêîâûõ çàäåðæêàõ ô12 = 3,5 ìêñ. Âèäíî,
÷òî ïðè îäèíàêîâûõ òåìïåðàòóðàõ àìïëèòóäà ñèãíàëà
ßÌÐ, ïîëó÷åííîãî îò îáðàçöà NP2, ïðèìåðíî íà äâà
ïîðÿäêà ìåíüøå, ÷åì îò îáðàçöà NP1. Âèäíî òàêæå,
÷òî ïðè ïîâûøåíèè òåìïåðàòóðû îáðàçöà NP1 â íèç-
êî÷àñòîòíîé îáëàñòè âîçíèêàåò óøèðåíèå ñïåêòðà. Òà-
êîå óøèðåíèå ñâÿçûâàåòñÿ ñ âîçíèêíîâåíèåì ñèãíàëà
îò äâóõ ñîñóùåñòâóþùèõ â îáðàçöå ôåððîìàãíèòíûõ
ôàç [3,5]. Â òî æå âðåìÿ äëÿ îáðàçöà NP2 âî âñåì èñ-
ñëåäîâàííîì òåìïåðàòóðíîì èíòåðâàëå óøèðåíèÿ
ñïåêòðà íå íàáëþäàåòñÿ.
1228 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 11
À.Ñ. Ìàçóð, Â.Í. Êðèâîðó÷êî, È.À. Äàíèëåíêî
Íà ðèñ. 2,à ïðåäñòàâëåíû íîðìèðîâàííûå ê åäè-
íèöå ïî àìïëèòóäå ñïåêòðû, ïîëó÷åííûå îò îáðàçöà
NP1, çàðåãèñòðèðîâàííûå ïðè ðàçíûõ âðåìåíàõ çà-
äåðæêè. Êðîìå òîãî, íà ðèñóíêå äàíî ðàçëîæåíèå
ñïåêòðà, çàðåãèñòðèðîâàííîãî ïðè ìèíèìàëüíîé çà-
äåðæêå ô12 = 3,5 ìêñ, íà äâå ëèíèè, ñîîòâåòñòâóþùèå
ðàçíûì ôåððîìàãíèòíûì ôàçàì. Âûñîêî÷àñòîòíàÿ ëè-
íèÿ (fres � 312 MÃö, T = 250 Ê) àññîöèèðóåòñÿ ñ ôàçîé
FgM. Ýòà ëèíèÿ ÿâëÿåòñÿ òèïè÷íîé (è ïðåîáëàäàþ-
ùåé) äëÿ ìàíãàíèòîâ ëàíòàíà ñ ìåòàëëè÷åñêèì òèïîì
ïðîâîäèìîñòè è ñîîòâåòñòâóåò áûñòðîìó ïåðåñêîêó
ýëåêòðîíà/äûðêè ìåæäó èîíàìè Mn3+– M n4+ [15].
Íèçêî÷àñòîòíàÿ ëèíèÿ (fres � 298 MÃö, T = 250 Ê) îòâå-
÷àåò ôàçå FbM. Ïðè óâåëè÷åíèè âðåìåíè çàäåðæêè
Ôàçîâàÿ ñåïàðàöèÿ â íàíîðàçìåðíûõ îáðàçöàõ (LaSr)MnO3
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 11 1229
280 320 360 400
*6200
*650
*1470
*3500
*5000
*12240
a
320 360 400
*155
*73
*40
*16
*14
*4,5
Ðèñ. 1. Ñïåêòðû ßÌÐ, çàðåãèñòðèðîâàííûå ïðè ðàçíûõ òåìïåðàòóðàõ îáðàçöîâ NP1(à) è NP2 (á). Êðèâûå ñìåùåíû äëÿ
óäîáñòâà ïî âåðòèêàëè è íîðìèðîâàíû ê åäèíèöå ïî àìïëèòóäå; óêàçàíà àìïëèòóäà ñèãíàëà â ìàêñèìóìå â ïðèâåäåííûõ
åäèíèöàõ.
250
275
300 325 350
FgM
FbM
a
320 330 340 350 360 300 325 350 375
NP1
NP1, FgM
NP1, FbM
275
Ðèñ. 2. Íîðìèðîâàííûå ê åäèíèöå ïî àìïëèòóäå ßÌÐ ñèãíàëû îáðàçöà NP1, ïîëó÷åííûå ïðè ðàçíûõ âðåìåíàõ çàäåðæêè
ô12, è ðàçëîæåíèå ñèãíàëà, ïîëó÷åííîãî ïðè ìèíèìàëüíîé çàäåðæêå, íà äâå ëèíèè (îò ôàç FgM è FbM), Ò = 250 Ê (à);
ñèãíàëû ßÌÐ, ïîëó÷åííûå îò îáðàçöà NP2, ïðè ðàçíûõ âðåìåíàõ çàäåðæêè ô12, T = 180 Ê (á); ñðàâíåíèå ñïåêòðîâ,
ïðèâåäåííûõ ê îäíîé àìïëèòóäå, îò îáðàçöà NP1 è NP2, T = 180 Ê (â).
êîìïîíåíòà ôàçû FbM ïðàêòè÷åñêè èñ÷åçàåò, â òî âðå-
ìÿ êàê ñîñòàâëÿþùàÿ ôàçû FgM ñîõðàíÿåòñÿ.
Àíàëîãè÷íûå äàííûå, ïîëó÷åííûå íà «ìàëûõ íà-
íî÷àñòèöàõ» (îáðàçåö NP2), ïðèâåäåíû íà ðèñ. 2,á.
Âèäíî, ÷òî â äàííîì ñëó÷àå ôîðìà ëèíèè ïðè èçìåíå-
íèè âðåìåíè çàäåðæêè ô12 îñòàåòñÿ ïîñòîÿííîé. Ñðàâ-
íåíèå ñïåêòðîâ îò îáðàçöîâ NP2 è NP1, çàðåãèñòðè-
ðîâàííûõ ïðè îäíîé òåìïåðàòóðå (ñì. ðèñ. 2,â), ïîêà-
çûâàåò, ÷òî ñïåêòðû íàíî÷àñòèö NP2 ñîîòâåòñòâóþò
êîìïîíåíòå ßÌÐ ñïåêòðà îáðàçöà NP1 îò ôàçû FbM.
Íà ðèñ. 3 ïîêàçàíû òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ðå-
çîíàíñíûõ ÷àñòîò ßÌÐ äëÿ îáðàçöà NP2 è îáåèõ êîì-
ïîíåíò ñïåêòðà ßÌÐ äëÿ îáðàçöà NP1. Âèäíî, ÷òî
â òåìïåðàòóðíîì èíòåðâàëå 140–190 Ê ðåçîíàíñíûå
÷àñòîòû ÷àñòèö NP2 è êîìïîíåíòû ñïåêòðà ôàçû FbM
÷àñòèö NP1 ñîâïàäàþò. ßÌÐ ñïåêòðû îáðàçöà NP1 ïðè
òåìïåðàòóðàõ íèæå 140 Ê îïèñûâàþòñÿ îäèíî÷íîé ëè-
íèåé. Ñëåäîâàòåëüíî, ìîæíî ñ÷èòàòü, ÷òî íèæå 140 Ê
÷àñòèöû ðàçìåðîì 50–200 íì ïåðåõîäÿò â îäíîôàçíîå
ñîñòîÿíèå ñ ÷àñòîòîé ðåçîíàíñà, âåðîÿòíî, ðàâíîé
ñðåäíåìó çíà÷åíèþ ÷àñòîò ßÌÐ äëÿ ôàç FgM è FbM.
Ëþáîïûòíî, ÷òî, êàê ýòî ñëåäóåò èç äàííûõ íà ðèñ. 3,
òåìïåðàòóðà Êþðè ôàç FgM è FbM, ïî-âèäèìîìó, ñîâ-
ïàäàåò.
Èññëåäîâàíèå ñêîðîñòåé ñïèí-ñïèíîâîé ðåëàêñà-
öèè T2
1� ïîêàçûâàåò (ñì. ðèñ. 4), ÷òî â øèðîêîì òåìïå-
ðàòóðíîì èíòåðâàëå ñêîðîñòü ðåëàêñàöèè T2
1� îáðàçöà
NP2 ïðèìåðíî íà ïîðÿäîê âûøå, ÷åì äëÿ NP1.  òî æå
âðåìÿ ñ ðîñòîì òåìïåðàòóðû ñêîðîñòü ðåëàêñàöèè
êîìïîíåíòû ñèãíàëà îò ôàçû FbM êðóïíûõ ÷àñòèö
ñòðåìèòñÿ ê ñêîðîñòè ðåëàêñàöèè îáðàçöà NP2.
4. Âûâîäû
Íàíîìàñøòàáíàÿ ýëåêòðîííàÿ íåîäíîðîäíîñòü èëè
«ôàçîâîå ðàññëîåíèå» — îäíà èç õàðàêòåðíûõ ÷åðò
ìàíãàíèòîâ ëàíòàíà. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ àêòèâíî äèñ-
êóòèðóþòñÿ ðàçëè÷íûå ìîäåëè íàíîìàñøòàáíîé ýëåê-
òðîííîé «ôàçîâîé ñåïàðàöèè» (èëè «ôàçîâîãî ðàñ-
ñëîåíèÿ») ìàíãàíèòîâ ëàíòàíà, ìåõàíèçìû ïåðåõîäà â
çàðÿäîâî- è/èëè îðáèòàëüíî-óïîðÿäî÷åííîå ñîñòîÿ-
íèå è ò.ä. (ñì., íàïðèìåð, [16–19] è ïðèâåäåííûå òàì
ññûëêè). Íî, íåñìîòðÿ íà ïðåäïðèíÿòûå óñèëèÿ, îá-
ùåïðèíÿòîãî îòâåòà íà âîïðîñ î òîì, êîãäà è â êàêèõ
ñëó÷àÿõ ðàññëîåíèå íà ôàçû ñòàíîâèòñÿ âûãîäíûì,
ïîêà íàéòè íå óäàåòñÿ.
Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé ñïåêòðîâ ÿäåðíîãî ìàãíèò-
íîãî ðåçîíàíñà è ÿäåðíîé ñïèí-ñïèíîâîé ðåëàêñàöèè
ÿäåð 55Mn íàíîïîðîøêîâ ìàíãàíèòà La0,7Sr0,3MnO3
ñ ðàçíûì ðàçìåðîì ÷àñòèö (50–200 íì è 12 íì) ïî-
êàçûâàþò, ÷òî íåóñòîé÷èâîñòü îäíîðîäíîãî ôåððî-
ìàãíèòíîãî ñîñòîÿíèÿ ìàíãàíèòîâ ëàíòàíà îòíîñè-
òåëüíî ðàññëîåíèÿ íà ôàçû ìîæåò èìåòü õàðàêòåðíûé
êðèòè÷åñêèé ïðîñòðàíñòâåííûé ìàñøòàá.  ñèñòåìå,
ãåîìåòðè÷åñêèå ðàçìåðû êîòîðîé ñîèçìåðèìû ñ ýòèì
ìàñøòàáîì êîððåëÿöèé, ðàññëîåíèå íà ôàçû ñòàíî-
âèòñÿ ýíåðãåòè÷åñêè íåâûãîäíûì. Äëÿ èññëåäîâàííî-
ãî íàìè ñëó÷àÿ ðàçáèåíèå íà îáëàñòè ñ îòíîñèòåëüíî
ñëàáîé ðîëüþ «äâîéíîãî îáìåíà» è îáëàñòè ñ ïðå-
îáëàäàþùèì «äâîéíûì îáìåíîì» ñòàíîâèòñÿ ýíåðãå-
òè÷åñêè íåâûãîäíûì äëÿ ÷àñòèö ñ ðàçìåðîì ìåíåå
10 íì. Äàííîå îáñòîÿòåëüñòâî ìîæåò îêàçàòüñÿ ñó-
1230 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 11
À.Ñ. Ìàçóð, Â.Í. Êðèâîðó÷êî, È.À. Äàíèëåíêî
110 165 220 275
275
300
325
350
375
NP1, FgM
NP1, FbM
NP2
T, K
Ðèñ. 3. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ðåçîíàíñíûõ ÷àñòîò
îáðàçöà NP2 è ðåçîíàíñíûõ ÷àñòîò ôàç FgM è FbM, ñî-
ñóùåñòâóþùèõ â îáðàçöå NP1.
100 150 200 250
0,1
1
T, K
NP1
NP2
NP1 FgM
NP1 FbM
Ðèñ. 4. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ñêîðîñòè ñïèí-ñïèíî-
âîé ðåëàêñàöèè äëÿ îáðàçöîâ NP1 è NP2, à òàêæå ñêîðîñòè
ñïèí-ñïèíîâîé ðåëàêñàöèè ôàç FgM è FbM â îáðàçöå NP1
ïðè Ò = 250 Ê.
ùåñòâåííûì êàê ïðè ïîñòðîåíèè ìîäåëåé ôàçîâîãî
ðàññëîåíèÿ ìàíãàíèòîâ, òàê ïðè ïðàêòè÷åñêîì èõ èñ-
ïîëüçîâàíèè â óñòðîéñòâàõ ñïèíîâîé ýëåêòðîíèêè.
Àâòîðû âûðàæàþò áëàãîäàðíîñòü Â.Ä. Äîðîøåâó
çà ÷òåíèå ðóêîïèñè è ïîëåçíûå çàìå÷àíèÿ.
Îäèí èç àâòîðîâ äàííîé ðàáîòû (Â.Í.Ê.) èìåë âîç-
ìîæíîñòü â 1984–1990 ãã. ó÷àñòâîâàòü â ðóêîâîäèìûõ
ñ À.È. Çâÿãèíûì ðàáîòàõ ïî îáíàðóæåíèþ è èññëåäî-
âàíèþ íîâûõ òèïîâ ìàãíèòíûõ ñòðóêòóð è ðåçîíàíñîâ
â íèçêîðàçìåðíûõ ìíîãîïîäðåøåòî÷íûõ àíòèôåððî-
ìàãíåòèêàõ. Èìåííî òåñíîå ñîòðóäíè÷åñòâî ñ ýêñ-
ïåðèìåíòàëüíûì îòäåëîì À.È. Çâÿãèíà ïðåâðàòèëî
óáåæäåííîãî òåîðåòèêà â ôèçèêà, àêòèâíî ðàáîòàþùå-
ãî ñ ýêñïåðèìåíòàòîðàìè. Â.Í. Êðèâîðó÷êî âûðàæàåò
ïðèçíàòåëüíîñòü ðåäàêöèè ÔÍÒ çà ïðåäîñòàâëåííóþ
åìó âîçìîæíîñòü ïóáëèêàöèåé äàííîé ñòàòüè âûðà-
çèòü ñâîþ ñâåòëóþ ïàìÿòü î À.È. Çâÿãèíå.
1. R.H. Heffner, J.E. Sonier, D.E. MacLaughlin, G.J. Nieu-
wenhuys, G. Ehlers, F. Mezei, S.-W. Cheong, J.S. Gar-
dner, and H. Röder, Phys. Rev. Lett. 85, 3285 (2000).
2. V. Chechersky, A. Nath, C. Michel, M. Hervieu, K.
Ghosh, and R.L. Greene, Phys. Rev. B62, 5316 (2000).
3. M.M. Savosta and P. Novak, Phys. Rev. Lett. 87, 137204
(2001).
4. M. Bibes, Ll. Balcells, S. Valencia, J. Fontcuberta, M.
Wojcik, E. Jedryka, and S. Nadolski, Phys. Rev. Lett. 87,
067210 (2001).
5. M.M. Savosta and P. Novak, J. Magn. Magn. Mater.
242–245, 672 (2002).
6. M.M. Savosta, V.A. Borodin, M. Marysko, Z. Jirak, J.
Hejtmanek, and P. Novak, Phys. Rev. B65, 224418
(2002).
7. Ì.Ì. Ñàâîñòà, Â.Ä. Äîðîøåâ, Â.È. Êàìåíåâ, Â.À. Áî-
ðîäèí, Ò.Í. Òàðàñåíêî, À.Ñ. Ìàçóð, ÆÝÒÔ 124, 633
(2003).
8. M.M. Savosta, V.N. Krivoruchko, I.A. Danilenko, V.Yu.
Tarenkov, T.E. Konstantinova, V.A. Borodin, and V.N.
Varyukhin, Phys. Rev. B69, 024413 (2004).
9. Ñ. Êðóïè÷êà, Ôèçèêà ôåððèòîâ è ðîäñòâåííûõ èì
îêèñëîâ, Ìèð, Ìîñêâà (1976), ò. 1.
10. V. Krivoruchko, T. Konstantinova, A. Mazur, A. Prokho-
rov, and V. Varyukhin, J. Magn. Magn. Mater. 300, 122
(2006).
11. S. Roy, I. Dubenko, D.D. Edorh, and N. Ali, J. Appl.
Phys. 96, 1202 (2004).
12. J. Curiale, R.D. Sánchez, and H.E. Troiani, Appl. Phys.
Lett. 87, 043113 (2005).
13. T.E. Konstantinova, I.A. Danilenko, N.P. Pilipenko, and
G.V. Volkova, in: Proc. Intern. Symposium Solid Oxide
Fuel Cells VIII, 2003-07 (2003), p. 153.
14. Â.Í. Êðèâîðó÷êî, À.È. Ìàð÷åíêî, À.À. Ïðîõîðîâ,
ÔÍÒ 33, 578 (2007).
15. G. Matsumoto, J. Phys. Soc. Jpn. 29, 606 (1970).
16. Ý.Ë. Íàãàåâ, ÓÔÍ 166, 833 (1996).
17. Â.Ì. Ëîêòåâ, Þ.Ã. Ïîãîðåëîâ, ÔÍÒ 26, 231 (2000).
18. E. Dagotto, T. Hotta, and A. Moreo, Phys. Rep. 344, 1
(2001).
19. V.B. Shenoy, T. Gupta, H.R. Krishnamurthy, and T.V.
Ramakrishnan, Phys. Rev. Lett. 98, 097201 (2007).
Phase separation in nanoscale samples
of (LaSr)MnO3
A.S. Mazur, V.N. Krivoruchko, and I.A. Danilenko
Comparative investigations of nuclear magnetic
resonance spectra and nuclear spin-spin relaxation
of 55Mn nuclei have been performed on nanopow-
ders of manganites La0.7Sr0.3MnO3 with different
size of particles: 50–200 nm (NP1) and 12 nm
(NP2). It is found that in sample NP1 there are two
localized ferromagnetic phases (FgM and FbM)
with different dynamics of magnetic spins in a wide
temperature range. The phase FgM is identified as a
ferromagnetic metallic phase due to a double ex-
change, while the phase FbM is identified as a fer-
romagnetic phase with a slower holes motion and a
weaker double exchange. In sample NP2 only one
phase is detected that corresponds to the phase
FbM. The results obtained suggest that the stability
of the inhomogeneous ferromagnetic state of lan-
thanum manganites may be limited from below by a
characteristic minimum scale.
PACS: 76.60.–k Nuclear magnetic resonance and
relaxation;
75.30.Kz Magnetic phase boundaries (in-
cluding magnetic transitions, metamagne-
tism, etc.);
75.50.Pp Magnetic semiconductors.
Keywords: NMR, manganites, phase separation,
nanoparticles.
Ôàçîâàÿ ñåïàðàöèÿ â íàíîðàçìåðíûõ îáðàçöàõ (LaSr)MnO3
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 11 1231
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-7714 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0132-6414 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:28:57Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Мазур, А.С. Криворучко, В.Н. Даниленко, И.А 2010-04-08T12:15:35Z 2010-04-08T12:15:35Z 2007 Фазовая сепарация в наноразмерных образцах (LaSr)MnO₃ / А.С. Мазур, В.Н. Криворучко, И.А. Даниленко // Физика низких температур. — 2007. — Т. 33, № 11. — С. 1227-1231. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 76.60.–k; 75.30.Kz; 75.50.Pp https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7714 Проведены сравнительные исследования спектров ядерного магнитного резонанса и ядерной спин-спиновой релаксации ядер ⁵⁵Mn нанопорошков манганита La₀,₇Sr₀,₃MnO₃ с разным размером частиц: 50 200 нм (NP1) и 12 нм (NP2). Обнаружено, что в образце NP1 в широком интервале температур сосуществуют две локальные ферромагнитные фазы (FgM и FbM) с разной динамикой магнитных спинов. Фаза FgM идентифицируется как ферромагнитная металлическая фаза, обусловленная двойным обменом, а фаза FbM идентифицируется как ферромагнитная фаза с более медленным движением дырок и ослабленным двойным обменом. В образце NP2 установлено существование только одного ферромагнитного состояния, соответствующего фазе FbM. Результаты исследований показывают, что устойчивость неоднородного ферромагнитного состояния манганитов лантана может быть ограничена снизу характерным минимальным масштабом. Проведенo порівняльні дослідження спектрів ядерного магнітного резонансу і ядерної спін-спінової релаксації ядер ⁵⁵Mn нанопорошків манганіту La₀,₇Sr₀,₃MnO₃ з різним розміром частинок: 50 200 нм (NP1) та 12 нм (NP2). Виявлено, що у зразку NP1 у широкому інтервалі температур співіснують дві локальні феромагнітні фази (FgM та FbM) з різною динамікою магнітних спінів. Фаза FgM ідентифікується як феромагнітна металева фаза, обумовлена подвійним обміном, а фаза FbM ідентифікується як феромагнітна фаза з більш повільним рухом дірок і послабленим подвійним обміном. У зразку NP2 встановлено існування тільки одного феромагнітного стану, що відповідає фазі FbM. Результати досліджень вказують, що стійкість неоднорідного феромагнітного стану манганітів лантану може бути обмежена знизу характерним мінімальним масштабом. Comparative investigations of nuclear magnetic resonance spectra and nuclear spin-spin relaxation of ⁵⁵Mn nuclei have been performed on nanopowders of manganites La₀.₇Sr₀.₃MnO₃ with different size of particles: 50–200 nm (NP1) and 12 nm (NP2). It is found that in sample NP1 there are two localized ferromagnetic phases (FgM and FbM) with different dynamics of magnetic spins in a wide temperature range. The phase FgM is identified as a ferromagnetic metallic phase due to a double exchange, while the phase FbM is identified as a ferromagnetic phase with a slower holes motion and a weaker double exchange. In sample NP2 only one phase is detected that corresponds to the phase FbM. The results obtained suggest that the stability of the inhomogeneous ferromagnetic state of lanthanum manganites may be limited from below by a characteristic minimum scale. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Фазовая сепарация в наноразмерных образцах (LaSr)MnO₃ Phase separation in nanoscale samples of (LaSr)MnO₃ Article published earlier |
| spellingShingle | Фазовая сепарация в наноразмерных образцах (LaSr)MnO₃ Мазур, А.С. Криворучко, В.Н. Даниленко, И.А |
| title | Фазовая сепарация в наноразмерных образцах (LaSr)MnO₃ |
| title_alt | Phase separation in nanoscale samples of (LaSr)MnO₃ |
| title_full | Фазовая сепарация в наноразмерных образцах (LaSr)MnO₃ |
| title_fullStr | Фазовая сепарация в наноразмерных образцах (LaSr)MnO₃ |
| title_full_unstemmed | Фазовая сепарация в наноразмерных образцах (LaSr)MnO₃ |
| title_short | Фазовая сепарация в наноразмерных образцах (LaSr)MnO₃ |
| title_sort | фазовая сепарация в наноразмерных образцах (lasr)mno₃ |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7714 |
| work_keys_str_mv | AT mazuras fazovaâseparaciâvnanorazmernyhobrazcahlasrmno3 AT krivoručkovn fazovaâseparaciâvnanorazmernyhobrazcahlasrmno3 AT danilenkoia fazovaâseparaciâvnanorazmernyhobrazcahlasrmno3 AT mazuras phaseseparationinnanoscalesamplesoflasrmno3 AT krivoručkovn phaseseparationinnanoscalesamplesoflasrmno3 AT danilenkoia phaseseparationinnanoscalesamplesoflasrmno3 |