Nadsubtelne pola magnetyczne 57 Fe w kwazibinarnych fazach Lavesa Sc(Fe Ni 1 x x ) 2 zsyntetyzowanych pod wysokim ciśnieniem

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Nadsubtelne pola magnetyczne 57 Fe w kwazibinarnych fazach Lavesa Sc(Fe Ni 1 x x ) 2 zsyntetyzowanych pod wysokim ciśnieniem"

Alina Zakrzewska
7 lat temu
Przeglądów:

1 OGÓLNOPOLSKIE SEMINARIUM SPEKTROSKOPII MÖSSBAUEROWSKIEJ Koninki, 8 11 czerwca 28 Nadsubtelne pola magnetyczne 57 Fe w kwazibinarnych fazach Lavesa Sc(Fe Ni 1 x x ) 2 zsyntetyzowanych pod wysokim ciśnieniem M. Wiertel a, Z. Surowiec a, M. Budzyński a i A.V. Tsvyashchenko b a Instytut Fizyki, Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie, pl. M. Curie-Skłodowskiej 1, 2-31 Lublin b Instytut Fizyki Wysokich Ciśnień im. L. F. Vereshchagina, Troitsk, Obwód Moskiewski, Federacja Rosyjska

2 Cel badań: zbadanie wpływu sposobu przygotowania próbki na strukturę krystaliczną i własności magnetyczne kwazibinarnych faz Sc(Fe 1 x Ni x ) 2 syntetyzowanych pod wysokim ciśnieniem porównanie z własnościami próbek krystalizujących w warunkach normalnego ciśnienia określenie zaleŝności nadsubtelnych pól magnetycznych na jądrach 57 Fe i temperatury Curie w badanych kwazibinarnych fazach Lavesa od koncentracji Ni, x

(7,7 GPa) związane ze zmianą oporu elektrycznego Pomiar temperatury: termopara W-W(Re)

3 Synteza próbek komora typu toroid Instytut Fizyki Wysokich Ciśnień RAN w Troitsku k. Moskwy Kalibracja przejścia fazowe Bi I-II (2,55 GPa), Bi II-III (2,7 GPa) i Bi III IV (7,7 GPa) związane ze zmianą oporu elektrycznego Pomiar temperatury: termopara W-W(Re) do 23 K Stop WC-Co Stal utwardz. Kamień litograficzny, NaCl, pirofilit Próbka i grzejnik

4 Widma rentgenowskie związku Sc(Fe 1-x Ni x ) 2 Synteza p = 8 GPa x =.3 Sc(Fe 1-x Ni x ) 2 temperatura pokojowa x =.6 Parametry sieci NatęŜenie [jedn. wzgl.] x =.2 x =.1 x = x =.5 x =.4 Parametry sieci a i c [Å] C C14 a a Sc(Fe 1-x Ni x ) 2 a θ [ο] θ [ο] Concentration x 6.92

5 Struktury krystalograficzne ScFe 2 ScFe 2, synteza: p atm ScFe2, synteza: p=8 GPa Typu MgZn 2 ; hp12; P6 3 /mmc Typu MgNi 2 hp24 P6 3 /mmc a =4,974 Å c =16,269 Å a = 4,962 Å c = 8,113 Å

6 Struktura krystalograficzna typu MgCu 2 (cf24, grupa przestrzenna Fd3m) ScNi 2 a = 6,92 Å Pozycje Wyckoffa: Sc(8a)-sym. punkt. Fe/Ni(16d)-s. punkt. Paramagnetyk 43m 3m Sc(Fe 1-x Ni x ) 2

7 Widma mössbauerowskie Sc(Fe 1-x Ni x ) 2 w temperaturze pokojowej Synteza: p = 8 GPa p atmosferyczne Sc(Fe 1-x Ni x ) 2, temp. pokojowa x =.6 x=.6 p(b).8.4 Sc(Fe 1-x Ni x ) 2, temp. pokojowa 4 % x =.6 x=.6 p(b).8.4 Transmisja [%] 4 % x =.5 x =.4 x =.3 x =.2 x =.1 x=.5 x=.4 x=.3 x=.2 C Transmisja [%] x =.5 x =.4 x =.3 x =.2 x =.1 x=.5 x=.4 x=.3 x= x =. C14 x=.1 C x =. C36 x= v [mm/s] B hf [T] V [mm/s] B hf [T].

8 Nadsubtelne pola magnetyczne w Sc(Fe 1-x Ni x ) 2 (x.6) dla róŝnych typów otoczeń próbnika 57 Fe, w zaleŝności od koncentracji x 2 Struktura C14 Struktura B hf [T] Typy lokalnych otoczeń: 6Fe, 1Fe NN 6Fe + Ni 5Fe + 1Ni 4Fe + 2Ni 3Fe + 3Ni 2Fe + 4Ni 1Fe + 5Ni Koncentracja, x Prawdopodobieństwo zastąpienia n atomów Fe przez atomy Ni w najbliŝszym otoczeniu (6Fe) próbnika N n p(n,n,x)= x n (1-x) N-n Uwzględniono tylko otoczenia, dla których p.5 x kryt.6

9 Względny udział fazy paramagnetycznej w próbkach Sc(Fe 1-x Ni x ) 2 w zaleŝności od koncentracji Ni, x Względny udział fazy paramagnetycznej [%] Sc(Fe 1-x Ni x ) 2 T=3 K p synt =p atm p synt =8 GPa Koncentracja Ni, x Względny udział fazy paramagnetycznej [%] p synt =p atm p synt =8 GPa C14 Sc(Fe 1-x Ni x ) 2 x=, T [K]

10 Średnie wartości nadsubtelnego pola magnetycznego w funkcji koncentracji, x oraz odległości Fe-nnFe Koncentracja, x B hf śr [T] C 14 Sc(Fe 1-x Ni x ) 2 temperatura pokojowa C Dla fazy średnia wartość magnetycznego pola nadsubtelnego nieregularnie maleje wraz z malejącą odległością atomu Fe do do najbliŝszych sąsiadów 5 B hf śr(x) C14 B hf śr(x) B hf śr(d Fe -Fe ) C14 B hf śr(d Fe -Fe ) d Fe-Fe [Å] 2. Dla fazy C14 średnia wartość magnetycznego pola nadsubtelnego rośnie wraz z malejącą odległością atomu Fe do do najbliŝszych sąsiadów

11 Przesunięcie izomeryczne i rozszczepienie kwadrupolowe w Sc(Fe 1-x Ni x ) 2 Faza ferromagnetyczna o strukturze heksagonalnej C14 IS=.21(1) mm/s QS=.45(1) mm/s Faza ferromagnetyczna o strukturze heksagonalnej IS=.2(1) mm/s Przesunięcie kwadrupolowe ε Q =.2(1),5(1) mm/s Faza paramagnetyczna o strukturze kubicznej IS=.18(1) mm/s QS=.46(1) mm/s

12 Sc(Fe.9 Ni.1 ) 2 synteza - p atmosferyczne Sc(Fe.9 Ni.1 ) 2 synteza - p = 8 GPa Widma 4 % 65 K 4 % 45 K mössbauerowskie Transmisja 62 K 6 K 425 K 4 K Sc(Fe.9 Ni.1 ) 2 (struktury i C14) dla róŝnych temperatur 5 K 35 K 3 K 3 K v [mm/s] v [mm/s]

13 Sc(Fe.6 Ni.4 ) 2 synteza - p atmosferyczne 4 % 5 K Sc(Fe.6 Ni.4 ) 2 synteza - p = 8 GPa 4 % 35 K Widma mössbauerowskie Sc(Fe.6 Ni.4 ) 2 (struktura ) Transmisja 45 K 4 K 34 K 33 K dla róŝnych temperatur 35 K 3 K 3 K v [mm/s] v [mm/s]

14 ZaleŜności temperaturowe nadsubtelnych pól magnetycznych w Sc(Fe 1-x Ni x ) Sc(Fe 1-x Ni x ) 2 x =. x =.1 x =.2 x =.3 x =.4 x =.5 B hf śr [T] Temperatura [K]

15 ZaleŜność T C od koncentracji x dla Sc(Fe 1-x Ni x ) 2 T C [K] 7 C K 655 K T C w Sc(Fe 1-x Ni x ) K 52K 54K 5 C14 445K 51K 488 K 4 41 K 3 p synt = p atm p synt = 8 GPa 35K 33K Koncentracja, x

16 Momenty magnetyczne atomów Fe (µ Fe ) w Sc(Fe 1-x Ni x ) 2 wyznaczone na podstawie wartości nadsubtelnych pól magnetycznych i stałej sprzęŝenia nadsubtelnego A = 12(1) T/µ B x Faza C14 Faza µ Fe (2a/6h) [µ B ] B hf śr [T] B hf śr [T] µ Fe (16d) [µ B ], 15,6(4) 1,3(14),1 12,8(3) 1,7(11),2 1,8(3).9(1) 15,8(3) 1,32(14),3 13,5(3) 1,13(12),4 1,2(2),85(9),5 7,3(2),61(7)

17 Podsumowanie (1/3) Kwazibinarne fazy Sc(Fe 1-x Ni x ) 2 syntetyzowane przy p=8 GPa, w zakresie koncentracji,3 x,6 posiadają strukturę kubiczną typu. Próbki dla x.1 krystalizują w fazie C14, natomiast Sc(Fe,8 Ni,2 ) 2 jest dwufazowy (29 % C14 i 71 % ). MoŜliwe są jednak pewne fluktuacje składu i antywęzłowe obsadzenia węzłów Sc. Stałe sieciowe w fazie heksagonalnej praktycznie nie zmieniają się wraz ze wzrostem zawartości Ni. W fazie kubicznej parametr sieci a maleje, przy czym w zaleŝności a(x) przy koncentracji,2 x,4 zaznacza się anomalia analogiczna jak dla stopów typu Invar. Zastępowanie atomów Fe atomami Ni poza obszarami fluktuacji odbywa się w sposób przypadkowy i moŝe być zadowalająco opisane za pomocą rozkładu dwumianowego

18 Podsumowanie (2/3) Uporządkowanie magnetyczne dalekiego zasięgu i pole nadsubtelne znika dla koncentracji z przedziału od.5 do.6, co odpowiada odległości między najbliŝszymi sąsiadami w podsieci Fe równej Å Zastąpienie 1 atomu Fe atomem Ni w najbliŝszym otoczeniu próbnika 57 Fe zmniejsza magnetyczne pole nadsubtelne w jego obszarze o około 2 T. Zmiana ta jest większa o ok. 25 %, w porównaniu do analogicznej wielkości dla próbek syntetyzowanych bez wysokiego ciśnienia Bliska zeru wartość przesunięcia kwadrupolowego w połoŝeniach z niezerowym nadsubtelnym polem magnetycznym świadczy o tym, Ŝe lokalne osie łatwego namagnesowania pokrywają się z kierunkiem [1]

19 Podsumowanie (3/3) w próbkach z fazą, przygotowanych pod wysokim ciśnieniem, obserwuje się silnie nieliniowe obniŝenie temperatury Curie ze wzrostem koncentracji x. Temperatury te są równieŝ istotnie niŝsze ( o około 1 K) w porównaniu do temperatur krytycznych w analogicznych próbkach wytwarzanych przy normalnym ciśnieniu. Zmiany te są wyraźnie skorelowane z nieliniowością w zaleŝności stałej sieci a(x). W zakresie koncentracji x.4 w widmach mössbauerowskich badanych próbek pojawia się znacznie poniŝej T C dublet, co świadczy o występowaniu obszarów paramagnetycznych. Są one związane prawdopodobnie z występowaniem magnetycznych klasterów o silnych fluktuacjach termicznych spinów i szerokim przedziałem temperatur krytycznych. Dynamika wzrostu udziału fazy paramagnetycznej jest znacznie większa dla struktury C14.

Podobne dokumenty

Własności magnetyczne materii

Własności magnetyczne materii Dipole magnetyczne Najprostszą strukturą magnetyczną są magnetyczne dipole. Fe 3 O 4 Kompas, Chiny 220 p.n.e Kołowy obwód z prądem dipol magnetyczny! Wartość B w środku kołowego