КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 22-22-00183

НазваниеМультипорядок в квантовых материалах с пирохлорными подрешетками: взаимосвязь спиновых, орбитальных, зарядовых и структурных степеней свободы

Руководитель Таланов Валерий Михайлович, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" , Ростовская обл

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-201 - Теория конденсированного состояния

Ключевые слова Квантовые материалы, пирохлорная подрешетка, симметрия, теория групп, компьютерный дизайн, атомное упорядочение, орбитальное упорядочение, спиновое упорядочение, зарядовое упорядочение, степени свободы кристалла, геометрическая фрустрация, шпинель, экзотические фазы, аномальные физические свойства.

Код ГРНТИ31.15.17; 29.05.05

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Квантовые технологии определят основные характеристики жизни человека и общества в недалеком будущем. Их формирование и развитие невозможны без квантовых материалов. Особое место среди квантовых материалов принадлежит сложным оксидам, в структурах которых имеется пирохлорная подрешетка. Кристаллы, содержащие пирохлорную подрешетку, проявляют аномальные физические и химические свойства, такие как сверхпроводимость, колоссальное магнитосопротивление, магнитоэлектрический эффект, переходы Мотта, сегнетоэлектричество, мультиферроизм, тяжелое фермионное поведение, повышенная каталитическая активность соединений переходных элементов, эффективные электродные свойства и др. Кроме того, некоторые кристаллы с пирохлорной подрешеткой характеризуются экзотическими электронно-структурными состояниями (примерами таких состояний являются спиновой лед, спиновое стекло, спиновая жидкость, зарядовый лед, орбитальное стекло, орбитальная жидкость и др.). И, наконец, кристаллы с пирохлорными подрешетками обладают разнообразными технологически значимыми свойствами: радиационно-защитными, фотокаталитическими, диэлектрическими, термобарьерными и многими другими. Пирохлорная подрешетка представляет собой пространственную сетку тетраэдров с общими вершинами, причем в вершинах тетраэдров находятся металлические атомы. Две такие подрешетки имеются в структуре пирохлора. Известны структуры в различных семействах материалов, в которых есть или одна пирохлорная подрешетка (структурные типы шпинели, фаз Лавеса С15, b-кристобалита), или строительный блок (фрагмент), включающий пирохлорную подрешетку (в частности, гексагональные ферриты М-типа, R-ферриты, QS-ферриты, структура YBa2Co4O7). Пирохлорные подрешетки имеются и в низкосимметричных модификациях указанных структурных типов. Важнейшей электронно-структурной особенностью кристаллов с пирохлорными подрешетками, определяющей уникальность этого семейства материалов, является геометрическая фрустрация, обуславливающая вырождение основного состояния. В частности, экспериментально установлено, что если в узлах фрустрированной решетки находятся ионы переходного металла в орбитально вырожденном состоянии, то при снятии вырождения под влиянием внешних факторов образуется многообразие экзотических фаз с уникальными физическими свойствами. Общей характеристикой, объединяющей многие квантовые материалы с пирохлорной подрешеткой, обусловливающей их эмерджентные эффекты и уникальные свойства, является существование взаимосвязи и взаимодействия решеточных, зарядовых, спиновых и орбитальных степеней свободы. Ранее изучались взаимосвязи преимущественно только отдельных степеней свободы. Так, в частности, наиболее разработанным аспектом темы является исключительно важный, но частный вопрос о взаимосвязи электрических и спиновых степеней свободы в мультиферроиках. Новым аспектом научной тематики группы является предмет исследования – мультипорядок, т.е. возможные типы сосуществования и взаимосвязи решеточных степеней свободы с орбитальными, спиновыми, зарядовыми степенями свободы в кристаллах с пирохлорными подрешетками. Используя современные мощные теоретико-групповые методы теории фазовых переходов Ландау, опираясь на концепции одного критического представления, параметра порядка и конденсата параметров порядка, в проекте с позиции теории симметрии будет рассмотрен вопрос о возможных типах мультипорядка в кристаллах с пирохлорными подрешетками. На теоретико-групповом языке будут установлены возможные типы (классы) материалов с взаимодействиями, отвечающими разным комбинациям степеней свободы кристалла. Результаты исследования позволят установить фундаментальные симметрийные принципы электронно-структурной организации кристаллов с пирохлорными подрешетками и выяснить основные механизмы формирования мультипорядка в этой перспективной группе квантовых материалах.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---