Лаборатория редкоземельных соединений с сильными магнитоупругими и ян-теллеровскими взаимодействиями

В группе проводятся исследования механизмов доминирующих взаимодействий (кристаллическое поле, обменное, зеемановское и магнитоупругое взаимодействия) в f-d соединениях сложного состава, определение параметров взаимодействий и анализ закономерностей их изменения при контролируемых замещениях в f- и d подсистемах для различных классов соединений. Исследуется влияние различных слабых возмущений (небольшие искажения структуры, магнитная анизотропия, беспорядок различной природы и др.), снимающих вырождение основного состояния и благоприятствующих возникновению дальнего магнитного порядка в фрустрированных и низкоразмерных системах. Проводятся комплексные исследования магнитных, магнитоупругих, упругих и структурных свойств в широком диапазоне температур от 4.2 К до 300 К как в статических (до 6 Т), так и импульсных магнитных полях (до 30 Т). Исследования структурных свойств проводятся на порошковых рентгеновских дифрактометрах в диапазоне температур от 7 К до 350 К. Объектами исследований являются оксидные соединения, содержащие редкоземельные ионы — RVO₄, родственные ВТСП RBaCo₄O_6+x, а также различные промежуточные составы замещения.

Основные результаты

• В соединениях со структурой граната, циркона, слоистого перовскита обнаружены и детально исследованы новые явления: стимулированное квадрупольное упорядочение, эффекты кроссовера разного типа, подавление магнитным полем квадрупольного и магнитного упорядочения, аномальный магнитокалорический эффект в синглетных парамагнетиках.
• Впервые экспериментально исследованы характер искажения структуры (изотропная и анизотропная деформация) и упругие характеристики в серии фрустированных кобальтитах RBaCo₄O_7+x с небольшим отклонением от стехиометрии x.
• Впервые экспериментально исследована модификация структурных, упругих, магнитных свойств фрустрированных кобальтитов RBaCo₄O_7+x при небольшом контролируемом отклонении x от стехиометрии (x = 0, 0.1, 0.2). Необычные магнитные переходы в кобальтовой подсистеме, как обнаружено, проявляются на термоостаточной намагниченности и модуле Юнга. Показано, что эволюция магнитных свойств кобальтитов YBaCo₄O_7+x при отклонении от стехиометрии x обусловлена увеличением доли ионов Co³⁺ и аналогична их изменениям при переходе от Y-кобальтита к Ca-аналогу.

Ключевые публикации

• Morin P., Kazei Z. A., Stimulated cooperative Jahn-Teller effect: the case of TmPO4 // Physical Review B 55, 8887-8893 (1997).
• Demidov A. A., Kazei Z. A., Kolmakova N. P. et al., Phase transitions and crossover at high magnetic fields in the Jahn-Teller compound DyVO4 // Physical Review B 70, 134432 (2004).
• Kazei Z. A., Snegirev V. V., Broto J. -M. et al., Magnetic anomalies associated with the Tb3+ level crossing in YBa2Cu3O x (x ≈ 6.0) in strong magnetic fields up to 50 T // JETP Letters 84, 441-445 (2006).
• Detlefs C., Duc F., Kazei Z. A. et al., Direct observation of the high magnetic field effect on the Jahn-Teller state in TbVO4 // Physical Review Letters 100, 056405 (2008).
• Kazei Z. A., Snegirev V. V., Broto J. -M. et al., Anomalous magnetocaloric effect in van vleck paramagnet HoVO4 near energy level crossing // JETP Letters 87, 687-691 (2008).
• Kazei Z. A., Snegirev V. V., Kozeeva L. P. et al., Effect of Oxygen Nonstoichiometry on the Magnetic Phase Transitions in Frustrated YBaCo4O7 + x (x = 0, 0.1, 0.2) Cobaltites // Journal of Experimental and Theoretical Physics 126, 650-659 (2018).
• Kazei Z. A., Snegirev V. V., Stolyarenko M. S. et al., Phase Transitions in Frustrated Slightly Nonstoichiometric ErBaCo4O7+x (x ≈ 0 and 0.03) Cobaltites // JETP Letters 112, 180-185 (2020).