ИСТИНА

Моноионные магниты (МИМ) – объекты молекулярного масштаба, способные при низких температурах проявлять свойства постоянных магнитов, обусловленные особенностями электронной структуры индивидуальных магнитных центров. Данные соединения могут служить в качестве кубитов в квантовых компьютерах, элементов спинтроники и устройств сверхплотной записи информации. Для обеспечения высоких функциональных характеристик МИМ необходимо встраивание магнитных ионов в кристаллографические позиции с высокой анизотропией координационного окружения. Большая часть современных МИМ представляют собой координационные соединения, зачастую малоустойчивые по отношению к влаге, воздуху и свету. Альтернативных подходом является создание МИМ в матрицах устойчивых неорганических соединений. В частности, локализация магнитных ионов d-металлов, например, Co2+, внутри тригональных каналов структуры апатита, а также магнитных ионов 4f-элементов, например, Dy3+, в стенках этих каналов в позиции Ca(2) приводит к формированию атомных группировок [O-Co-O]2- и [Dy-O]+, обладающих высокой анизотропией кристаллического поля, и, как следствие, магнитной анизотропией. Данные фрагменты демонстрируют свойства моноионных магнитов с высокими барьерами перемагничивания [1]. Известные на данный момент МИМ на основе соединений со структурой апатита представляют собой магнионые центры, распределенные в диамагнитной неорганической матрице. При этом возможное влияние парамагнетизма матрицы на возможность формирования и функциональные характеристики магнитных центров остается целиком не изученным [1, 2]. В данной работе методом твердофазного синтеза впервые получены хроматы (V) кальция со структурой апатита, модифицированные внедрением Со в тригональные каналы структуры, общей формулой Ca10(CrO4)6(OCox/2H1-z)2, а также хромат Ca9.9Dy0.1(CrO4)6(OH1-r)2, содержащий Dy в стенках тригональных каналов. Для кобальтсодержащих образцов наблюдается увеличение параметров элементарной ячейки с ростом содержания кобальта, при этом наблюдается увеличение термической стабильности апатитоподобных хроматов кальция, легированных кобальтом, что обусловлено стабилизацией структуры апатита за счет встраивания ионов внутрь тригональных каналов [2]. При помощи анализа дифрактограмм методом Ритвельда определено содержание Со в тригональных каналах, составляющее примерно половину от номинального. При этом в образцах присутствует незначительная примесь СоО. Также удается определить Dy в стенке тригонального канала диспрозийсодержащего хромата кальция. При изучении магнитных свойств полученных соединений были охарактеризованы магнитные свойства нелегированного хромата (V) кальция. Показано наличие в системе конкурирующих между собой взаимодействий ферро- и антиферромагнитного типа. По-видимому, в системе присутствуют двумерные ферромагнитные корреляции. Следует отметить, что, по-видимому, около 17 % ионов хрома находится в степени окисления +6, что приводит к снижению магнитной восприимчивости образца. Для более детального изучения магнитных свойств данных соединений были получены магнитноразбавленные смешанные хроматы(V)-ванадаты кальция со структурой апатита, а также апатитоподобные хроматы (V) стронция. Показано преобладание в хроматах (V) стронция ферромагнитных корреляций в доступном температурном диапазоне. Методами магнитометрии в постоянном магнитном поле показано уменьшение парамагнитного отклика кобальтсодержащих хроматов в сравнении с нелегированным образцом, что обусловлено, по-видимому, сильным антиферромагнитным взаимодействием между внутриканальными ионами Со и хромат-анионами. Вследствие этого, диоксокобальтат-анионы в данных соединениях не демонстрируют медленной релаксации намагниченности. Диспрозийсодержащие проявляют свойства МИМ при температурах 2-12 К, при этом медленно релаксирующая доля намагниченности превосходит рассчитанную для номинального содержания диспрозия. По-видимому, часть хромат-анионов вовлекается диспрозием в процесс медленной релаксации намагниченности, чего ранее не наблюдалось. Это также объясняет ухудшение функциональных характеристик данного МИМ в сравнении с аналогами в диамагнитных матрицах типа апатита [1].