Зондовое мессбауэровское исследование магнитоупорядоченного манганита ScMn0.99657Fe0.004O3

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Впервые проведено исследование магнитных сверхтонких взаимодействий зондовых мессбауэровских ядер 57Fe, введенных в решетку манганита ScMnO3 с гексагональной кристаллической решеткой. На основании полученных данных определены валентное состояние зондовых атомов железа, их локальное кристаллическое окружение и ориентация магнитных катионов Fe3+ в структуре ScMn0.99657Fe0.004O3 в магнитоупорядоченном состоянии при T < TN. В рамках стохастической релаксационной модели проведен анализ температурной зависимости зеемановской структуры спектров 57Fe, на основании которого получены новые данные о фрустрированных обменных взаимодействиях Fe−O−Mn. Определены критические индексы степенной зависимости сверхтонкого магнитного поля Hhf(T) на ядрах 57Fe, свидетельствующие о пониженной размерности магнитной подсистемы магнитоупорядоченного манганита ScMn0.99657Fe0.004O3.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Я. С. Соболева

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Author for correspondence.
Email: janglaz@bk.ru
Russian Federation, Ленинские горы, 1, Москва, 199991

С. Шандалова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: janglaz@bk.ru
Russian Federation, Ленинские горы, 1, Москва, 199991

А. В. Соболев

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Shenzhen MSU-BIT University

Email: janglaz@bk.ru
Russian Federation, Ленинские горы, 1, Москва, 199991; China, 518115, Guangdong province, Shenzhen, International University Park Road, 1

И. А. Пресняков

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Shenzhen MSU-BIT University

Email: janglaz@bk.ru
Russian Federation, Ленинские горы, 1, Москва, 199991; China, 518115, Guangdong province, Shenzhen, International University Park Road, 1

References

  1. Koehler W.C., Yakel H.L., Wollan E.O., Cable J.W. A Note on the Magnetic Structures of Rare Earth Manganese Oxides // Phys. Lett. 1964. V. 9. № 2. P. 93−95.
  2. Wood V.E., Austin A.E., Collings E.W., Brog K.C. Magnetic Properties of Heavy-Rare-Earth Orthomanganites // Phys. Chem. Solids. 1973. V. 34. № 5. P. 859−868.
  3. Fiebig M., Frohlich D., Lottermoser T., Pisarev R.V. Photoinduced Instability of the Magnetic Structure of Hexagonal ScMnO 3 // Phys. Rev. B. 2002. V. 65. P. 224421.
  4. Munoz A., Alonso J.A., Matinez-Lope M.J. et al. Magnetic Structure of Hexagonal RMnO 3 (R = Y, Sc): Thermal Evolution from Neutron Powder Diffraction Data // Phys. Rew. B. 2000. V. 62. № 14. P. 9498−9510.
  5. Lorenz B. Hexagonal Manganites — ( RMnO 3 ): Class (I) Multiferroics with Strong Coupling of Magnetism and Ferroelectricity // ISRN. Condens. Matter Phys. 2013. V. 2013. P. 497073.
  6. Uusi-Esko K., Malm J., Imamura N. et al. Characterization of RMnO 3 (R = Sc, Y, Dy-Lu): High-Pressure Synthesized Metastable Perovskites and Their Hexagonal Precursor Phases // Mater. Chem. Phys. 2008. V. 112. P. 1029–1034.
  7. Соболев А.В., Шандалова С., Смирнова М.Н. и др. Структура локального окружения и сверхтонкие взаимодействия зондовых ядер F 57 e в AMnO 3 (A = Sc, In) // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 10. С. 1364–1372. https://doi.org/10.31857/S0044457X23600779
  8. Глазкова Я.С., Белик А.А., Соболев А.В., Пресняков И.А. Исследование особенностей локальной кристаллографической структуры мультиферроика BiMnO 3 методами зондовой мессбауэровской спектроскопии на ядрах F 57 e // Неорган. материалы. 2016. Т. 52. № 5. С. 546–550. https://doi.org/10.7868/S0002337X16050055
  9. Chen H., Yu T., Gao P. et al. Synthesis and Structure of Perovskite ScMnO 3 // Inorg. Chem. 2013. V. 52. № 16. P. 9692−9697.
  10. Petricek V., Dusek M., Palatinus L. Crystallographic Computing System JANA2006: General features // Z. Crystallogr. 2014. V. 229. № 5. P. 345−352.
  11. Matsnev M.E., Rusakov V.S. SpectrRelax: An Application for Mössbauer Spectra Modeling and Fitting // AIP Conf. Proc. 2012. V. 1489. P. 178−185.
  12. Berdonosov P.S., Kuznetsova E.S., Dolgikh V.A. et al. Crystal Structure, Physical Properties, and Electronic and Magnetic Structure of the Spin S = 5/2 Zigzag Chain Compound Bi 2 Fe(SeO 3 ) 2 OCl 3 // Inorg. Chem. 2014. V. 53. № 11. P. 5830−5838. https://doi.org/10.1021/ic500706f
  13. Sobolev A., Rusakov V., Moskvin A. et al. F 57 e Mössbauer Study of Unusual Magnetic Structure of Multiferroic 3R- AgFeO 2 // J. Phys. Condens. Matter. 2017. V. 29. № 27. P. 275803.
  14. Nawa K., Avdeev M., Berdonosov P. et al. Magnetic Structure Study of the Sawtooth Chain Antiferromagnet Fe2Se2O7 // Sci. Rep. 2021. V. 11. P. 24049.
  15. Belik A.A., Dönni A., Tanaka M. et al. Different Magnetic and Magnetodielectric Behavior of BaRFeO 4 Ferrites with R = Ho, Er, Tm, and Yb // J. Alloys Compd. 2022. V. 922. P. 166297.
  16. Bhargava S.C., Knudsen J.E., Mørup S. Mössbauer Study of Spin-Spin Relaxation of Fe 3+ Ions in the Presence of Other Paramagnetic Ions // J. Phys. Chem. Solids. 1979. V. 40. P. 45−53.
  17. Keller H., Savic I.M. Mössbauer Studies of the Static and Dynamic Critical Behavior of the Layered Antiferromagnets RbFeF 4 and KFeF 4 // Phys. Rev. B. 1983. V. 28. № 5. P. 2638−2652.
  18. Petrenko O.A., Lees M.R., Balakrishnan G. et al. Revised Magnetic Properties of CuFeO 2 — a Case of Mistaken Identity // J. Phys.: Condens. Matter. 2005. V. 17. P. 2741−2747.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Fragment of the crystal structure of the hexagonal manganite ScMnO3, alternating layers of trigonal bipyramids Mn3+O5 and cations Sc3+ in the unit cell (a); schematic representation of the local structure of the trigonal bipyramid, where the directions of the hyperfine magnetic field Hhf and the magnetic moment µFe on the 57Fe nuclei are shown, as well as the main component VZZ of the electric field gradient tensor (b).

Download (44KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Mössbauer spectrum of 57Fe nuclei in manganite ScMn0.99657Fe0.004O3 at 298 K.

Download (15KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Mössbauer spectra of 57Fe nuclei in ScMn0.99657Fe0.004O3 manganite in the range of magnetic ordering temperatures T < TN.

Download (89KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Temperature dependence of the hyperfine magnetic field Hhf in the Mössbauer spectra of ScMn0.99657Fe0.004O3.

Download (11KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences