Strona główna

Aktualności

Edukacja

Pracownicy

Linki

 

 

Badania struktury magnetycznej i elektronowej magnetyków oraz związków nadprzewodzących

W zespole od szeregu lat prowadzone są badania własności magnetycznych w tym również struktury magnetycznej oraz struktury elektronowej związków międzymetalicznych o składzie RnTmXp, gdzie R - pierwiastek ziemi rzadkiej, T - pierwiastek d-elektronowy, X - pierwiastek p-elektronowy a n, m i p są liczbami całkowitymi. Związki te o różnych składach są przedmiotem intensywnych badań również w czołowych laboratoriach na świecie ze względu na ich ciekawe własności magnetyczne i elektronowe oraz możliwość ewentualnych zastosowań.

Celem naszych badań oprócz określenia własności magnetycznych tych związków jest określenie rodzaju uporządkowania momentów magnetycznych, wielkości tych momentów oraz temperatury krytycznej uporządkowania oraz znalezienie korelacji między własnościami magnetycznymi a strukturą elektronowa. Zagadnienie to jest ważne dla niektórych pierwiastków ziem rzadkich takich jak Ce, Sm, Eu i Yb, gdzie jest możliwe występowanie mieszanej wartościowości oraz dla pierwiastków d-elektronowych dla których lokalizacja momentu magnetycznego silnie zależy od lokalnego otoczenia atomowego.

Nowe związki do badań syntezujemy w naszym laboratorium a następnie przeprowadzamy kompleksowe badania ich struktury metodą dyfrakcji promieni X na dyfraktometrze DRON oraz badamy własności magnetycznych mierząc namagnesowania oraz podatność magnetyczną w funkcji temperatury. Prowadzimy również badania wpływu wysokiego ciśnienia na własności magnetyczne oraz zachodzące przemiany fazowe.

Kontakty międzynarodowe (współpraca z BENSC w Instytucie im. O. Hahn i L. Meitner w Berlinie i Instytutem im. Paul Scherrer w Villigen) umożliwia nam prowadzenie zaawansowanych badań metodą dyfrakcji neutronów i określenie w oparciu o te wyniki struktury magnetycznej poszczególnych związków. Rysunek 1 przedstawia dyfraktogramy oraz wyznaczoną na ich podstawie strukturę magnetyczną.

Rys. 1 Dyfraktogramy zebrane w różnych temperaturach, refleksy fioletowe pochodzą od struktury magnetycznej, pomarańczowe od struktury krystalicznej. Na ich podstawie można zrekonstruować strukturę magnetyczną - strzałeczki symbolizują momenty magnetyczne

W naszym zespole określono strukturę magnetyczne około 200 związków międzymetalicznych o stechiometrii 1:2:2, 1:1:1, 1:1:2, 2:1:3 i 3:4:4. Uzyskane wyniki wskazują na zróżnicowane uporządkowania momentów magnetycznych jonów ziem rzadkich. Szczególnie ważnym jest wykrycie w pobliżu temperatury przemiany fazowej od struktury kolinearnej współmiernej ze strukturą krystaliczną do struktury modulowanej niewspółmiernej ze strukturą krystaliczna.

Równolegle z badaniami własności magnetycznych prowadzone są badania struktury elektronowej metodą spektroskopii fotoelektronów przy pomocy spektrometru XPS i UPS Leybolold LHS10. Badania nasze koncentrują się na określeniu struktury elektronowej związków o składzie 1:2:2, 1:1:1 i 2:1:3. Badania nasze wykazały, że położenie pasma nd w stosunku do energii Fermiego decyduje o lokalizacji momentów magnetycznego na pierwiastku T oraz silnie wpływa na rodzaj uporządkowania momentów magnetycznych w podsieci ziemi rzadkiej. Dla związków z Ce i Yb stwierdzono, ze występowanie zlokalizowanego momentu zależy silnie od lokalnego otoczenia.

Rys. 2. Struktura elektronowa dla związku PrAuIn. Widoczne piki pochodzą od powłok elektronowych w atomach związku. Niektóre z linii są podwójne, jest to związane z oddziaływaniem spin-orbita.

Rys. 3 Oporność właściwa YBa2Cu3O6.5, dodatkowo pokazano zdjęcie ziaren nadprzewodnika wysokotemperaturowego oraz jego strukturę krystaliczna z charakterystycznymi warstwami miedziowo tlenowymi.