Исследование кристаллохимических и магнитных свойств замещенных железоиттриевых гранатов

• Автор: Петров, Юрий Александрович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Свердловск
• Количество страниц: 163 c. : ил

1. СОСТОЯНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАБОТ ПО ЗАМЕНЕННЫМ ГРАНАТА ОБЗОР.

1.1. Сведения о кристаллической структуре гранатов

1.2. Расчет параметра решетки гранатов

1.3. Проблема ионных радиусов

1.4. Магнитные свойства замещенных гранатов

1.4.1. Магнитная структура

1.4.2. Теоретические модели для расчета концентрационных зависимостей магнитного момента.

1.4.2.1. Модель Нееля.

1.4.2.2. Модель ЯБетаКиттеля.

1.4.2.3. Модель Джилле о

1.4.2.4. Модель Геллера.

1.4.2.5. Модель Новика.
1.4.2.6. Модель Полякова
1.4.3. Расчет температуры Кюри
1.4.4. Температурные зависимости намагниченности
1.5. Метод кластерных компонентов.
1.6. Применение гранатов в качестве ВДЦматериалов.
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ КРИСТАЛЛОХЙМИЧЕСКИХ И МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ ЗАМЕЩЕННЫХ ГРАНАТОВ
2.1. Объекты исследования
2.2. Синтез гранатов.
2.3. Определение параметров решетки
2.4. Измерение магнитных свойств.
2.5. Бзультаты эксперимента и их обсуждение.
2.5.1. Системы , у,
2.5.2. Система Узисзс еЪСеЗсгг
2.5.3. Системы ЧьС1сгРЪСЛьсеъсг,г 1 в рг,3т
2.5.4. Системы с,сгсгриАфзсзсъЧсъ Тм,1и .
3. РАЗВИТИЕ МЕТОДА КЛАСТЕРНЫХ КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ ОПИСАНИЯ КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ СВОЙСТВ ГРАНАТОВ
3.1. Приближение атомных вкладов в МКК. .
3.2. Взаимосвязь свойств твердых растворов, описываемых МКК.
3.3. .Расчет максимальных и минимальных значений параметров дальнего порядка
3.4. Использование правила фаз в МКК.
3.5. Прогнозирование свойств твердых растворов.
4. ТЕМПЕРАТУРНОКОНЦЕНТРАЦИОННЫЕ ЗАВИСИМОСТИ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ ГРАНАТОВ.
4.1. Расчет концентрационных зависимостей магнитного момента диамагнитно замещенных гранатов.
4.2. Описание температурных зависимостей магнитного
момента ферритовгранатов и их твердых растворов.
4.3. Расчет концентрационных зависимостей температуры Кюри
5. РАСЧЕТ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ РЕШЕТКИ МНОГОАТОМНЫХ ГРАНАТОВ.
5.1. Эмпирическая формула для расчета параметров решетки многоатомных гранатов.
5.2. Расчет ионных радиусов
5.3. Расчет катионанионных расстояний.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


О и Г и тогда можно легко вычислить радиусы для большинства катионов. Самая первая система конных радиусов была дана еще в г. Брэггом . В этой системе полагалось, что радиусы катионов значительно больше радиусов анионов. Во второй половине годов появились другие, более полные, чем у Брэгга, системы ионных радиусов Гольдшмидта, Вазашерны, Захариасена, Полинга . В этих системах принимались, наоборот, существенно большие размеры для анионов, чем для катионов. Позднее Брэгг отказался от своей системыионных радиусов в пользу систем типа Гольдшмидта. Известны также работы, в которых радиусы вычисляются чисто теоретическим квантовохимическим методом системы Слэтера, ВебераКромера и др. Этот метод применим, главным образом, для определения атомных и орбитальных радиусов и менее эффективен в случае ионных радиусов. В.И. Лебедев предложил свою
систему так называемых ионноатомных радиусов, в которой опять полагается, что катионы существенно больше анионов . Критика этой системы радиусов содержится в книге В. С.Урусова . Начиная с годов и вплоть до годов наиболее употребительной была система ионных радиусов Аренса 9, в которой за
основу были взяты радиусы для анионов 0 и Рравные 0,0 нм и 0,3 нм соответственно для к. В настоящее время в большинстве работ используется система эффективных ионных радиусов ШэннонаПрюита б, или более полная и уточненная система Шэннона , в которой за основу взяты те же радиусы О2 и Р , что и у Аренса, но при этом использованы более новые экспериментальные данные и учтена зависимость от координационного числа радиусов самих анионов О и Р . Несмотря на условность понятия ионный радиус, знание радиусов оказывается весьма полезным при рассмотрении многих вопросов, в том числе при расчете параметров решетки сложных соединений, таких как, например, гранаты. В то же время ни одна система ионных радиусов в том числе и новейшая система Шэннона не является полной, то есть не содержит сведений для любых типов ионов, характеризуемых как различным строением электронных оболочек и зарядами ионов, так и различными типами окружения. К тому же в имеющих ся системах ионных радиусов, как правило, нет никаких аналитических выражений, позволяющих делать какиелибо оценочные расчеты в том случае, если радиус данного иона неизвестен. Магнитная структура гранатов, то есть характер упорядочения спинов магнитных ионов, зависит от многих факторов, среди которых следует учитывать прежде всего химический состав граната, температуру, величину внешнего магнитного поля и некоторые другие факторы. Для объяснения магнитной структуры ферритовгранатов при Т0 К и
в отсутствии внешнего поля Нй0 обычно исходят из модели коллинеарных подрешеток Нееля ,. В этой модели спины магнитных ионов внутри каждой подрешетки С , X ,. Между моментами ионов Гев подрешетках и действует антиферромагнитная связь. Момент редкоземельной С. Рг иЙ и параллелен моменту подрешетки для ионов от . В случае, когда с подрешетка занята диамагнитными ионами У,. Причем магнитный момент такого граната при Т0 К и Ял0 равен в точности моменту свободного иона , то есть равен 5д, что и наблюдается экспериментально I. Известно, что в ферритах типа гранатов и шпинелей основное магнитное взаимодействие это Лвзаимодействие между ионами . Взаимодействия типа СС, са , , ЛС тл существенно слабее взаимодействий . Xvivi выключена из взаимодействий путем, например,
полного замещения ионов к на диамагнитные ионы, внутри оставшейся магнитной подрешетки устанавливается антипараллельная ориентация спинов и данный гранат становится антиферромагнетиком. Экспериментально внутриподрешеточное антиферромагнитное упорядочение доказано ,, например, для таких гранатов, как Ь3Ге2Мз2где М i,. Кроме того возможны и неколлинеарные типы магнитных структур треугольные структуры ЖетаКиттеля и другие. При объяснении магнитных свойств сложных ферримагнитных оксидов таких, как шпинели и гранаты, Неель , исходил из приближения молекулярного поля подробное изложение теории молекулярного поля дано, например, в монографиях С. В.Вонсовского и Смарта .