ВІДДІЛ МАГНІТНИХ І ПРУЖНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ТВЕРДИХ ТІЛ

Магнітні властивості твердих тіл при низьких температурах

---

Склад дослідницької групи

Олексій В. Федорченко fedoreghataruslpostchenko@ileghataruslpostt.khareghataruslpostkov.ua Scopus ResearcherID GScholar ORCID	Завідуючий Відділом, Керівник групи, Кандидат фіз.-мат. наук
Надія В. Ушакова useghataruslposthakova@ileghataruslpostt.khareghataruslpostkov.ua	Інженер

Основні напрямки досліджень

• Дослідження магнітних властивостей шаруватих подвійних гідроксидів, які інтеркальовані різними аніонами. Ця діяльність підтримана консорціумом "EMP - European Microkelvin Platform", який фінансується в рамках програми Європейського Союзу Horizon 2020 Integrating and opening existing national and regional research infrastructures of European interest, грант № 824109.
• Дослідження магнітних властивостей безсвинцевих перовскітоподібних мультифероїків та шаруватих подвійних гідроксидів. Ця діяльність підтримана проектом TUMOCS - TUneable Multiferroics based on oxygen OCtahedral Structures. Цей проект отримав фінансування в рамках дослідницької та інноваційної програми Європейського Союзу Horizon 2020 в рамці грантової угоди Marie Skłodowska-Curie Actions № 645660.
• Дослідження магнітних властивостей анізотропних сполук на основі перехідних металів з металоїдами, таких як високотемпературні надпровідники на основі заліза, дібориди перехідних металів, зонні антиферомагнетики на основі d-елементів.
• Дослідження магнітних властивостей та магнітних ефектів пов'язаних з фазовими перехідами в твердих тілах.
• Дослідження магнітних властивостей вуглецевих нанотрубок, які інтеркальовано 3d- металами (залізо та кобальт).
• Дослідження структурних дефектів магнітними методами (магнітна структуроскопія).

Найбільш важливі результати

• Вивчено магнітні властивості нового мультіфероїчного перовскіту BiFe_0.5Sc_0.5O₃ в магнітних полях до 50 кЕ в температурному інтервалі 5-300 К. Сполука проявляє слабкий феромагнетизм (феромагнітний внесок в повний магнітний момент) нижче температури Нееля, T_N ~ 220 K. В температурній залежності магнітної сприйнятливості нижче 200 К виявлено колоколоподібна аномалія. Аномалія залежить від величини зовнішнього магнітного поля і може бути пов'язана з магнітною скляністю сполуки.
• Досліджено магнітні властивості полікристалічного мультіфероїка Bi_0.65La_0.35Fe_0.5Sc_0.5O₃ в температурному діапазоні 5-300 К в магнітних полях до H = 50 кЕ. Похідні початкових кривих намагнічення демонструють залежну від температури аномалію в полях H = 15-25 кЕ. Крім того, в магнітних полях 6-7 кЕ виявлена температурно залежна аномалія намагніченості, що проявляється після охолодження в нульовому магнітному полі. Походження обох аномалій пов'язано з неоднорідним магнітним станом сполуки.
• Досліджено температурну залежність намагніченості шаруватих подвійних гідроксидів (LDHs) Co^II(n)Al^III (n = Co/Al = 2 і 3) інтеркальованих нітратом. В області середніх температур (75 - 175 К) виявлено аномальну поведінку магнітної сприйнятливості сполук Co(2)Al-NO₃ і Co(3)Al-NO₃: парамагнітна температура Кюрі і ефективний магнітний момент кобальту змінюються немонотонним чином.
• В сполуках (Nd_1-xY_x)_2/3Ca_1/3MnO₃ (x = 0, 0.1) при низьких температурах виявлено явище обмінного зсуву, шо обумовлено сегрегацією антиферомагнітно-феромагнітної фази. Проведено оцінку внеску феромагнітної фази в сумарну намагніченість. Виявлено, що легування ітрієм призводить до збільшення кількості феромагнітної фази в досліджуваній системі.
• Вивчено намагніченість сполук FeSe_1-xTe_x (x = 0, 0.5 і 1.0) в магнітних полях до 50 кЕ і при температурах 2 - 300 К. Виявлено переходи в надпровідний стан: для FeSe_0.963 (T_c ~ 8 K) і для FeSe_0.5Te_0.5 (T_c ~ 13.6-14.2 K). Виявлено, що величина магнітної сприйнятливості сполук FeSe_0.963, FeSe_0.5Te_0.5 і FeTe залежить від хімічного складу, а саме, поступово зростає зі збільшенням вмісту Те. Для FeTe в температурній залежності магнітної сприйнятливості виявлено різке падіння χ(T) при T_N ~ 70 К, пов'язане, імовірно, з перехідом до магнітовпорядкованого антиферомагнітного стану.
• Досліджено температурні залежності магнітної сприйнятливості та її анізотропії монокристалів нового надпровідника FeSe в інтервалі температур 4.2-300 К. Виявлено суттєве зростання сприйнятливості з температурою.
• Досліджено магнітну сприйнятливість сполуки LaFeAsO_0.85F_0.1 в температурному інтервалі 4.2-300 К, при T ~ 26 К виявлений перехід в надпровідний стан. В температурній залежності магнітної сприйнятливості χ(T) в слабкому магнітному полі виявлено особливість (чіткий пік при Т_М ~ 135 К), яка проявляється в різкому зростанні χ з подальшим охолодженням до T_c ~ 26 K. Отримані дані про польову залежність намагніченості M(H) вказують на прояв феромагнітної фази при T≤T_M.
• Досліджено температурні залежності магнітної сприйнятливості χ та її анізотропії для гексагональних монокристалічних сполук TB₂ (T = Sc, Ti, Zr, Hf, V і Cr) в інтервалі температур 4.2-300 К. Виявлено, що анізотропія сильно і немонотонно змінюється із заповненням гібридизованої d- зони, а також практично не залежить від температури. При цьому анізотропія сприйнятливості максимальна у диборидах металів 4 групи.
• Детально досліджені магнітні властивості багатошарових вуглецевих нанотрубок інтеркальованих залізом MWCNT + Fe в інтервалі температур 4.2-300 K. В температурних залежностях магнітної сприйнятливості виявлений ряд магнітних фазових переходів, включаючи перехід Вервея від частинок Fe₃O₄, які імовірно знаходяться за межами MWCNT. Було показано, що залишкова намагніченість M_R і коерцитивна сила H_с монотонно зменшуються з підвищенням температури.
• Досліджено магнітні властивості багатошарових вуглецевих нанотрубок (MWCNT), інтеркальованих наночастинками кобальту в інтервалі температур 4.2 - 290 К, в діапазоні магнітних полів 0.3 - 50 кЕ. Дослідження намагніченості дозволило виявити наявність двох основних груп нанокластерів Co в синтезованому зразку MWCNT/Co. Великі частинки мають розмір ~ 1-10 нм і є феромагнітними, принаймні до T ~ 300 К, з коерцитивним полем ~ 600 Е. Менші частинки Co мають розміри порядку атомного масштабу і відповідальні за прояв парамагнітної поведінки, яка спостерігається при низьких температурах.
• В області рівноважних твердих розчинів літію в алюмінії виявлено аномально великий діамагнітний пік при низьких температурах, обумовлений наявністю граничної точки на лінії виродження зони, безпосередньо під рівнем Фермі.

Експериментальне обладнання

• SQUID-магнітометр (розроблений у Відділі) для вимірювання магнітної сприйнятливості та намагніченості твердих тіл в магнітних полях до 50 кЕ при температурах 4.2 ÷ 320 K з можливістю дослідження впливу одновісного тиску.
• Ведеться розробка диференціального магнітометра для вимірювання магнітної сприйнятливості на змінному струмі в слабких магнітних полях при температурах 78 ÷ 350 K в діапазоні частот 1 ÷ 200 кГц.