Диссертация

В представленной диссертации проведено систематическое экспериментальное исследование эффектов сочетания пониженной размерности, фрустрации спинового взаимодействия и различной степени беспорядка и типа дефектов в сложных оксидах 3d металлов. Методами ядерного магнитного и квадрупольного резонанса, дополненными другими комплементарными методами, получены данные об основном состоянии, спиновых возбуждениях и температурной эволюции систем с различной размерностью магнитной решетки (1D – 3D), в присутствии или отсутствии фрустрации и дефектов. Обобщая полученные результаты, нужно отметить ряд черт, характеризующих не конкретные вещества, а целые группы близких по строению систем.

Наличие фрустрации в одномерных спиновых цепочках порождает нетривиальные состояния, например спиновую нематику в LiCuSbO4 и сильную взаимосвязь спиновой и зарядовой подсистем, как в γ-Li2ZrCuO4. Наличие дефектов ведет к микроскопическому фазовому расслоению и конкуренции разных основных состояний (NiCl3C6H5CH2CH2NH3, Li3Cu2SbO6, BaAg2Cu[VO4]2.)

В квази-двумерных системах с фрустрациями наличие дефектов приводит к сложной многоступенчатой температурной эволюции магнитных свойств, сопровождающейся возникновением промежуточных квазистатических состояний с ближним низкоразмерным магнитным порядком или со значительной длиной корреляции. Если дефектов много и дальний порядок невозможен, финальное основное состояние будет не обычным, а кластерным спиновым стеклом. Эти выводы сделаны на основе исследования таких веществ как InCu2/3V1/3O3, YBaCo3AlO7, Li0,8Ni0,6Sb0,4O2.

В трехмерных системах с фрустрацией и/или смешанным валентным или спиновым состоянием магнитных ионов (допированных литием ванадий-оксидных нанотрубках, минимально допированном стронцием LaCoO3, а также CoAl2O4 с частичной инверсией позиций Al и Co) наличие небольшого количества дефектов индуцируют локальное фазовое расслоение. Оно выражается в образовании тем или иным образом нульмерного объекта – области с существенно иными характеристиками, нежели основная 3D матрица. Появление таких кластеров вносит существенный вклад в магнитные характеристики вещества.

Информативность и достоверность экспериментальному исследованию обеспечило применение эффективного ведущего метода ЯМР, в силу своей рабочей частоты в мегагерцовом диапазоне чувствительного не только к различиям между статикой и динамикой спиновой системы, но в первую очередь к режиму медленных флуктуаций, причем на локальном уровне. Важную роль для понимания общей картины сыграло также то, что основной метод исследования был дополнен другими техниками изучения спиновой системы, глобальными и локальными, статическими и динамическими. Именно такой комплексный подход обеспечивает разносторонний взгляд и достоверность при построении модели температурной эволюции, основного состояния и возбуждений спиновой системы рассматриваемых сложных соединений.