mgr inż. Grzegorz Żołnierkiewicz promotor prof. dr hab. Niko Guskos

Prezentacja na temat: "mgr inż. Grzegorz Żołnierkiewicz promotor prof. dr hab. Niko Guskos"— Zapis prezentacji:

1 Magnetyczne i spektroskopowe właściwości układów Fe-M-V-O (M= Co, Cu, Mg, Mn i Zn)
mgr inż. Grzegorz Żołnierkiewicz promotor prof. dr hab. Niko Guskos Instytut Fizyki Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie

2 Plan wystąpienia - Metody syntezy Zestawienie wykonanych pomiarów
Struktura na podstawie wyników badań dyfrakcji neutronów Wyniki pomiarów podatności magnetycznej Wyniki pomiarów zależności widm EPR (f=9.46 GHz) od temperatury oraz interpretacja parametrów opisujących to widmo - Podsumowanie

3 Reakcja syntezy Z tlenków w atmosferze powietrza
3 MO + 2 Fe2O3 + 3 V2O5 = M3Fe4(VO4)6 Z wanadanów w atmosferze powietrza 4 FeVO4 + M3(VO4)2 = M3Fe4(VO4)6

4 Procedura syntezy Składniki są mielone, prasowane w pastylki i ogrzewane. Następnie ponownie mielone, prasowane w pastylki i ogrzewane, procedura ta jest powtarzana kilkakrotnie. W każdym następnym procesie próbka jest ogrzewana do wyższej temperatury.

5 Podatność magnetyczna związku w zakresie temperatur K została zbadana w Instytucie Fizyki Polskiej Akademii Nauk w Warszawie

6 Pomiary dyfrakcji neutronów dla związków
Mg3Fe4V6O24 , Mn3Fe4V6O24 i Zn3Fe4V6O24 dla temperatur 10 K i 290 K wykonano w Frank Laboratory of Neutron Physics, Dubna, Russia

7 Na podstawie współrzędnych atomów w komórce elementarnej uzyskanych z wyników pomiarów dyfrakcji neutronów wykonano wizualizację struktur związków. Struktura zostanie przedstawiona na przykładzie związku Mn3Fe4V6O24.

8 Związki M3Fe4V6O24 krystalizują w trójskośnej grupie przestrzennej P-1.
W ich strukturze można wyróżnić następujące elementy: wielościany M(1)O6 (oznaczone jako Mn1) bipiramidy trygonalne M(2)O5 (oznaczone jako Mn2) ośmiościany M(3) O6 i M(4) O6 (oznaczone jako Fe1 i Fe2) izolowane czworościany VO4 M(1)=100% Mn M(2)= 80% Mn M(3)= 96% Fe M(4)= 84% Fe

9 Różne otoczenie dimerów żelaza
Α.Bezkrovnyi, G.Zolnierkiewicz, et al. Materials Science –Poland, Vol. 23, No. 4 (2005) 883.

10 Wzajemne położenie i połączenie dimerów żelaza

11 Podatność magnetyczna χ
Χ – określa odpowiedź materiału na przyłożone pole magnetyczne Ha M – moment magnetyczny przypadający na jednostkę objętości indukowany w materiale przez przyłożone pole Ha

12 Prawo Curie-Weissa C – stała Curie θ – temperatura Curie-Weissa
uporządkowanie: paramagnetycze θ=0 ferromagnetyczne θ >0 antyferromagnetyczne θ < 0

13 Wyniki pomiarów podatności magnetycznej dla związku

14 Zjawisko elektronowego
rezonansu magnetycznego Widmo absorpcji Pochodna widma absorpcji © C. Rudowicz

15 Elektronowy Rezonans Paramagnetyczny
warunek rezonansu różnica energii pomiędzy rozszczepionymi poziomami energetycznymi energia kwantu promieniowania h – stała Plancka ν – częstotliwość promieniowania g – współczynnik rozczepienia Zeemanowskiego ( dla swobodnego elektronu) μB – magneton Bohra B – przyłożone magnetyczne pole rezonansowe

16 Kształt widma EPR 9.46 GHz w temperaturze 290 K
Parametry: - pole rezonansowe - szerokość linii widmowej - amplituda linii widmowej - częstotliwość mikrofali - kształt linii widmowej N.Guskos, G. Zolnierkiewicz et al. Materials Science-Poland, Vol. 23, No. 4, (2005) 923

17 Wyniki badań EPR 9.46 GHz w zakresie temperatur 90 – 290K

18 w zakresie temperatur 90 – 290K
Wyniki badań EPR 9.46 GHz w zakresie temperatur 90 – 290K

19 Wyniki badań EPR 9.46 GHz w zakresie temperatur 90 – 290K

20 Wyniki badań EPR 9.46 GHz w zakresie temperatur 90 – 290K

21 Wyniki badań EPR 9.46 GHz w zakresie temperatur 90 – 290K
Iint=Amp*(dH)2 - proporcjonalna do statycznej podatności magnetycznej próbki

22 Wyniki badań EPR 9.46 GHz w zakresie temperatur 90 – 290K

23 Wyniki badań EPR 9.46 GHz w zakresie temperatur 90 – 290K
T*Iint - proporcjonalny do kwadratu efektywnego momentu magnetycznego próbki

24 Dla swobodnego elektronu parametr g = 2.0023.
W badanych związkach wartość parametru g różni się od tej wartości co świadczy o wpływie wewnętrznego pola magnetycznego Bint zmieniającego warunki rezonansu.

25 Odległość w nm pomiedzy jonami żelaza (III)
Wartości gradientu ΔBr/ ΔT [mT/K] dla dwóch różnych zakresów temperatur Związek Mg3Fe4V6O24 Cu3Fe4V6O24 Zn3Fe4V6O24 Mn3Fe4V6O24 K zakres temp. 0.027 0.017 0.015 0.010 K Odległość w nm pomiedzy jonami żelaza (III) Związek Mg3Fe4V6O24 Cu3Fe4V6O24 Zn3Fe4V6O24 Mn3Fe4V6O24 d11= dFe1-Fe1 0.3066 0.3095 0.3117 0.3347 d22= dFe2-Fe2 0.3193 0.3152 0.3192 0.3153 Δd =d11-d22 0.0194

26 Korelacja odległości pomiędzy jonami żelaza a gradientem ΔBr/ ΔT

27 Wyniki badań EPR w zakresie temperatur 20 – 180K dla związku Mg3Fe4V6O24

28 Wnioski Pomiary dyfrakcji neutronów wykazały istnienie dwóch
współistniejących podsieci magnetycznych Zamiana jonu nie magnetycznego na jon magnetyczny powoduje bardziej złożony układ magnetyczny Pomiary EPR i magnetyczne wskazują na dążenie do powstawania uporządkowania antyferromagnetycznego w wysokich temperaturach Zaobserwowano istnienie współzawodnictwa oddziaływań magnetycznych

29 Dziękuję za uwagę