Электронный парамагнитный резонанс обменно-связанных пар ионов [Fe+—Fe2+] в кристалле BaF2: Fe

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Методом ЭПР продолжено исследование обменно-связанных пар ионов [Fe+ - Fe2+], обнаруженных ранее в облученных рентгеновскими лучами кристаллах BaF2:Fe. Установлено, что основному состоянию исследуемых пар соответствует электронный спиновый мультиплет S = 7/2, расщепленный анизотропной частью обменного взаимодействия и кристаллическим полем так, что основным оказался крамерсовский дублет │±1/2⟩. Обнаружено, что энергетический интервал до следующего спинового дублета │±3/2⟩ примерно соответствует 125 ГГц. Обнаружено, что ближайшими лигандами ионов железа в обменно-связанных парах [Fe+ - Fe2+] являются восемь ионов фтора, регистрируемых в спектрах ЭПР как структурно эквивалентные. Определены параметры суперсверхтонкого взаимодействия с магнитными моментами ядер этих лигандных ионов. Показано, что наблюдаемые экспериментальные факты явно указывают на то, что обмен между ионами железа в исследуемых парах реализуется в основном по механизму двойного обмена Зенера.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Р. Б. Зарипов

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Федеральный исследовательский центр «Казанский научный центр Российской академии наук»

Email: ulvlad@inbox.ru

Казанский физико-технический институт имени Е.К. Завойского

Россия, Казань

В. А. Уланов

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Федеральный исследовательский центр «Казанский научный центр Российской академии наук»; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский государственный энергетический университет»

Автор, ответственный за переписку.
Email: ulvlad@inbox.ru

Казанский физико-технический институт имени Е.К. Завойского

Россия, Казань; Казань

Р. Р. Зайнуллин

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский государственный энергетический университет»

Email: ulvlad@inbox.ru
Россия, Казань

Р. И. Калимуллин

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский государственный энергетический университет»

Email: ulvlad@inbox.ru
Россия, Казань

Список литературы

  1. Житейцев Е.Р., Уланов В.А., Зарипов М.М., Жеглов Е.П. // ФТТ. 2005. Т. 47. № 7. С. 1212, Zhiteitsev E.R., Ulanov V.A., Zaripov M.M., Zheglov E.P. // Phys. Solid State. 2005. V. 47. P. 1254.
  2. Zener C. // Phys. Rev. 1951. V. 82. P. 403.
  3. Изюмов Ю.А., Скрябин Ю.Н. // УФН. 2001. Т. 171. № 2. C. 121, Izyumov Yu.A., Skryabin Yu.N. // Phys. Usp. 2001. V. 44. No. 2. P. 109.
  4. Anderson P.W., Hasegava H. // Phys. Rev. 1955. V. 100. No. 2. P. 675.
  5. Belinskii M.I., Gamurar V.Ya., Tsukerblat B.S. // Phys. Stat. Sol. B. 1986. V. 135. P. 189.
  6. Банников В.В., Митрофанов В.Я. // ФТТ. 2005. Т. 47. № 8. С. 1474, Bannikov V.V., Mitrofanov V.Ya. // Phys. Solid State. 2005. V. 47. No. 8. P. 1532.
  7. Dong Sh., Yunoki S., Zhang X. et al. // Phys. Rev. B. 2010. V. 82. Art. No. 035118.
  8. Peng Xu, Guo Yu., Yin Q. et al. // J. Amer. Chem. Soc. 2017. V. 139. P. 5242.
  9. Зиновьев В.А., Зиновьева А.Ф., Володин В.А. и др. // Письма в ЖЭТФ. 2022. Т. 116. № 9. С. 608, Zinovyev V.A., Zinovyeva A.F., Volodin V.A. et al. // JETP Lett. 2022. V. 116. No. 9. P. 608.
  10. Маслов А.Ю., Прошина О.В. // Изв. РАН. Сер. физ. 2023. T. 87 № 6. C. 896, Maslov A. Yu., Proshina O.V. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023. V. 87. No. 6. P. 786.
  11. Житейцев Е.Р., Уланов В.А., Зарипов М.М., Жеглов Е.П. // ФТТ. 2006. Т. 48. № 10. С. 1779, Zhiteitsev E.R., Ulanov V.A., Zaripov M.M., Zheglov E.P. // Phys. Solid State. 2006. V. 48. No. 10. P. 1887.
  12. Weil J.A., Bolton J.R. Electron paramagnetic resonance: elementary theory and practical applications. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons Inc., 2007. 664 p.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Спектры ЭПР перпендикулярно ориентированных радиационных обменно-связанных пар ионов железа в кристалле BaF2:Fe в ориентации →H0|| <100> (δ1 — спектральное расщепление, обусловленное ССТВ с каждым из восьми магнитно эквивалентных ядер лигандных ионов фтора, цифры 1 и 2 соответствуют частотам ЭПР fmw.1 = 9732.5 МГц и fmw.2 = 342501 МГц, T = 80 К).

Скачать (186KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Спектр ЭПР перпендикулярно ориентированных радиационных обменно-связанных пар ионов железа в кристалле BaF2:Fe в ориентации →H0|| <100> (δ1 и δ2 – спектральные расщепления, обусловленные ССТВ с каждым из двух квартетов магнитно эквивалентных ядер лигандных ионов фтора, соответственно, в верхней части рисунка показаны диаграммы, облегчающие расшифровку данного спектра и построенные в соответствии с алгоритмом из [12], цифры 1, 4 и 6 соответствуют последовательности рассмотрения расщеплений, резонансная частота fmw = 9732.5 МГц).

Скачать (182KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Спектр ЭПР параллельно ориентированных радиационных обменно-связанных пар ионов железа в кристалле BaF2:Fe в ориентации →H0|| <100> (зарегистрирован на частоте fmw = 34250,1 МГц при температуре T = 80 К, δ4 — спектральное расщепление в данной ориентации, обусловленное ССТВ с каждым из восьми магнитно эквивалентных ядер лигандных ионов фтора).

Скачать (133KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Угловые зависимости положений центров тяжести спектров ЭПР трех ансамблей структурно-эквивалентных радиационных обменно-связанных пар ионов железа, зарегистрированные в X- (а) и Q- (б) диапазонах при температуре 80 К и соответствующие вращению образца вокруг кристаллографической оси <110> (при этом вектор напряженности внешнего магнитного поля →H0 оставался перпендикулярным оси вращения и при θ = 0° оказывался параллельным оси <001>, кривая под номером 1 определяет положения спектров ЭПР двух ансамблей пар, остающихся при вращении магнитно-эквивалентными, а кривая 2 соответствует третьему ансамблю пар, у которых тетрагональная ось симметрии при θ = 0° оказывается параллельной вектору →H0).

Скачать (278KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Упрощенная геометрическая модель молекулярной структуры обменно-связанной пары примесных ионов железа в кристалле BaF2 и направления осей двух декартовых систем координат, удобных для выполнения расчетов параметров ССТС.

Скачать (466KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024