Антиферромагнитное упорядочение спиновой плотности на диамагнитных атомах олова

06.08.2025

Тройные интерметаллические соединения на основе редкоземельных металлов привлекают большое внимание в связи с открытием в них гигантского магнитокалорического эффекта (МКЭ), что открывает перспективу для использования таких материалов в устройствах магнитного охлаждения. Особый интерес представляют соединения GdCuGe и GdCuSn, поскольку металлический гадолиний имеет одно из самых высоких значений МКЭ при комнатной температуре.

Учеными Института кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ «Курчатовский институт» совместно с коллегами из Института ядерных исследований РАН были установлены необычные особенности магнитной структуры и магнитных фазовых переходов как в основном соединении GdCu(Sn/Ge), так и в примесной фазе Gd₃Cu₄Sn₄ этого сплава.

В основном состоянии атомы олова Sn немагнитны (диамагнетик), и магнитные поля на ядрах Sn отсутствуют. Было показано, что в магнитных кристаллах, содержащих диамагнитное олово, магнитное поле на ядрах ¹¹⁹Sn возникает вследствие переноса спиновой плотности от магнитного атома Gd к атомам Sn. Величина спиновой плотности и направления спинов установлены с помощью ¹¹⁹Sn-мессбауэровской спектроскопии.

В результате анализа кристаллической и магнитной структуры сплава, а также механизма формирования магнитного поля ^SnH_hf на олове установлено, что спиновая плотность на атомах Sn упорядочена по типу антиферромагнитной структуры (Рис. 1). Показано, что ¹¹⁹Sn-мессбауэровская спектроскопия является эффективным методом изучения особенностей магнитной структуры различных соединений.

Рис. 1. Элементы структуры сплава GdCuSn, где в одном слое на уровне c/2 показаны треугольные призмы, занятые атомами Sn. Синие и красные стрелки указывают направление магнитных моментов Gd. На атомах Sn ориентация спиновой плотности M^Sn, индуцированная гадолинием, показана красными и синими стрелками.

Публикация:
Antiferromagnetic ordering of the spin density at diamagnetic Sn atoms transferred from Gd in the alloy GdCuSn0.85Ge0.15 / S.N. Aksenov, M.V. Lyubutina, A.A. Mironovich, Yu.N. Lebed', N.I. Snegirev, S.S Starchikov, V.A. Zayakhanov, R.A. Sadykov, A.G. Gavriliuk and I.S. Lyubutin // Physica Scripta. – 2025. – V. 100. – № 4. – P. 0759a1 (1-12).