Введение к работе
Актуальность темы. Одной из основных задач неорганической химии и химии твёрдого тела является направленный поиск новых соединений с заданными свойствами. Рациональный характер такого поиска возможен только при понимании взаимосвязи кристаллической структуры вещества, его электронного строения и физических свойств. В настоящей работе подобная взаимосвязь установлена для соединений V , относящихся к низкоразмерным магнитным системам, т.е. системам с преимущественными магнитными взаимодействиями вдоль одного или двух направлений. Низкоразмерные магнитные системы представляют самостоятельный интерес из-за необычных магнитных свойств и основных состояний, обусловленных квантовыми эффектами и, в частности, эффектом конкуренции магнитных взаимодействий (фрустрации). Эти системы представляют собой частный случай систем с сильными электронными корреляциями, а особенности магнитных взаимодействий обусловливают возможность возникновения таких явлений как сверхпроводимость, магнитоэлектрический эффект, баллистический перенос тепла, Бозе-конденсация.
Целью работы является получение новых соединений V+4, реализующих определённые спиновые модели, исследование магнитных свойств этих соединений и известных ранее фаз, установление взаимосвязи между кристаллической структурой и магнитными взаимодействиями для соединений V+4.
Научная новизна. Впервые проведено систематическое исследование соединений V+4 как низкоразмерных магнитных систем. Получены четыре новых соединения, определены их кристаллические структуры и охарактеризованы магнитные свойства. Проведён расчёт электронной структуры и дана интерпретация магнитных свойств на микроскопическом уровне. Аналогичным образом исследованы три известных соединения V , магнитные свойства которых не были изучены или не обсуждались подробно в литературе.
Проведённые исследования позволили установить для каждого соединения адекватную спиновую модель, дать оценку параметров модели и обсудить возможности дальнейшего исследования физических свойств. На основании результатов, полученных для конкретных соединений, дана общая характеристика магнитных взаимодействий в соединениях V+ и указаны основные структурные особенности, определяющие энергию обменных взаимодействий.
Практическая значимость. Предложенные закономерности изменения магнитных взаимодействий могут быть использованы для анализа магнитных свойств соединений переходных металлов (включая материалы с различными функциональными свойствами). Развитый в работе подход к исследованию физических свойств неорганических соединений (сочетание экспериментальных и расчётных методов исследования, обсуждение физических свойств в рамках определённых моделей, расчётное исследование модельных структур с целью выявления структурных корреляций) является эффективным методом установления взаимосвязи между кристаллической структурой, электронным строением и функциональными свойствами неорганических материалов.
На защиту выносятся:
оптимизированные условия синтеза поликристаллических образцов соединений PbV03, PbZnVO(P04)2, BaCdVO(P04)2, LiVOAs04, AgVOAs04, Ag2VOP207, Pb0.55Cdo.45V205;
результаты структурного исследования соединений РЬУОз, PbZnVO(P04)2, AgVOAs04 и Pb0.55Cdo.45V205;
результаты исследования магнитных свойств, расчёта электронной структуры и оценки отдельных обменных интегралов для соединений РЬУОз, PbZnVO(P04)2, BaCdVO(P04)2, LiVOAs04, AgVOAs04, Ag2VOP207 и Pbo.55Cdo.45V2Os;
закономерности изменения магнитных взаимодействий в соединениях V .
Апробация работы и публикации. Результаты работы представлены
автором в устных докладах на конференции немецкого физического общества (DPG-2008, Берлин) и симпозиуме "Использование теории функционала плотности в химии твёрдого тела" (Дрезден, 2008), а также в стендовых докладах на конференции "Разработка высокотемпературных сверхпроводников и новых неорганических материалов" (MSU-HTSC VII, Москва, 2004), конференции немецкого физического общества (DPG-2007, Регенсбург), Гор-доновской конференции по химии твёрдого тела (Оксфорд, 2007), симпозиуме "Орбитальные явления в соединениях переходных металлов" (Штутгарт, 2007), московском международном симпозиуме по магнетизму (MISM-2008, Москва), конференции "Сильно фрустрированные магнетики" (HFM-2008, Брауншвайг), международных конференциях студентов, аспирантов и молодых учёных "Ломоносов" (Москва, 2004 и 2007), V школе молодых учёных по сверхпроводимости (Саламанка, 2004), V школе-семинаре "Актуальные проблемы современной неорганической химии и материаловедения" (Звенигород, 2005) и конференции-школе для молодых учёных "Дифракционные методы исследования вещества: от молекул к кристаллам и наноматериалам" (Черноголовка, 2008).
Основные результаты работы опубликованы в шести статьях и 15 тезисах докладов.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы (338 наименований) и приложения. Работа изложена на 205 страницах печатного текста (15 страниц приложения) и содержит 61 рисунок, 43 таблицы, включая 6 рисунков и 24 таблицы приложения.
