Электронная структура и магнитные взаимодействия в молекулярных магнетиках

• Автор: Бухвалов, Данил Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 95 с. : ил.

Ф Глава 1 Обзор основных физических свойств
молекулярных магнетиков
Глава 2 Методы расчета электронной структуры и свойств соединений с
сильными электронными корреляциями
Глава 3 Методологические особенности первопринципных расчётов электронной
^ структуры молекулярных магнетиков
Глава 4 Результаты вычисления электронной
структуры и магнитных взаимодействий для Mni2
Глава 5 Результаты вычисления электронной
структуры и магнитных взаимодействий для Vt5
Глава 6 Результаты вычисления электронной
структуры и магнитных взаимодействий для Fe8
Заключение
Литература

Объектом изучения в данной диссертационной работе являются молекулярные магнетики. Это достаточно новый класс магнитных материалов, состоящий из нескольких атомов переходных 3d элементов, окружённых несколькими десятками или даже сотнями немагнитных атомов. В ходе данной работы было проведено исследование трёх наиболее хорошо экспериментально изученных молекулярных магнетиков
Мп12012(СН3С00)16.4Н20, K6[V15As6042(H20)].8H20 и
[СбМ3Н15]бРе802(0Н)12Вг7(Н20)Вг (в дальнейшем называемых Мщ2, Vi5 и Fe8). Целью данной работы было изучение электронной структуры и магнитных свойств этих соединений посредством выполнения зонных расчётов в рамках приближения функционала электронной плотности. Это приближение на сегодняшний день является одним из основных приближений использующимся для выполнения зонных расчётов. Непосредственно для расчёта был использован метод линеаризованных маффин-тин орбиталей в приближении сильной связи (ТВ LMTO) в пакете программ на основе штутгартской версии 47.
В ходе работы было высказано предположение, что молекулярные магнетики являются сильно коррелированными соединениями. В результате чего были проведены исследования этих соединений с учётом электрон-электронных корреляций в рамках приближения LDA+U. Основной проблемой применения этого приближения к молекулярным магнетикам является проблема выбора величины параметра кулоновского взаимодействия. Всвязи с технической невозможностью вычисление величины этого параметра из первых принципов, был произведён расчёт электронной структуры для различных значений параметра кулоновского взаимодействия, для дальнейшего сравнения результатов с

экспериментальными данными. То есть произведённые расчёты не являются полностью первопринципными. Из-за недостаточной точности экспериментальных данных для величин магнитных моментов и энергетической щели было произведено сравнение теоретически рассчитанных спектров и спектров, измеренных методом упругого рентгеновского рассеяния. В результате этого сравнения были установлены величины параметров кулоновского взаимодействия для молекулярных магнетиков. Для всех трёх исследованных соединений эта величина оказалась равной примерно 4 эВ, что позволяет говорить об обнаружении закономерности.
Так же во всех модельных расчётах обменных взаимодействий в молекулярных магнетиках используется спиновый гамильтониан модели Гейзенберга. В результате сравнения полученных в результате вычислений значений обменного взаимодействия для различных магнитных конфигураций была обоснована допустимость применения модели Гейзенберга для описания магнитных свойств молекулярных магнетиков. Так же на основе первопринципных расчётов были обнаружены обменные взаимодействия, не учитывавшиеся ранее при построении модельных спиновых гамильтонианов.
Актуальность диссертационного исследования состоит, прежде всего, в создании методики для расчёта достаточно нового и нетривиального класса соединений.
На защиту выносятся следующие положения:
• Молекулярные магнетики являются сильнокоррелированными системами.

сделать вывод о точном значении кулоновского параметра, тем не менее, можно сказать, что значение и равное 4 эВ даёт нам зонную структуру наиболее близкую к экспериментальной.
35 30 25 20 15 10 5 0
Binding energy [eV]

Результаты измерений рентгеновских эмиссионных спектров для Мп]2. Кружками изображён полный спектр, а линиями спектры для сі орбиталей марганца и р орбиталей кислорода и углерода.