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 23-22-00402
НазваниеМагнитные свойства парамагнитных примесей в кристаллах фторида бария
Руководитель Зарипов Руслан Булатович, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Федеральный исследовательский центр «Казанский научный центр Российской академии наук» , Республика Татарстан (Татарстан)
Конкурс №78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-205 - Сегнетоэлектрики, диэлектрики, жидкие кристаллы
Ключевые слова флюорит, d-ион, сверхтонкое взаимодействие, ЭПР, импульсный ДЭЯР, спиновое эхо, эффект Яна-Тейллера
Код ГРНТИ29.19.11
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Современная квантовая и молекулярная электроника нуждаются в материалах с новыми оптическими, акустическими и магнитными характеристиками. В настоящее время материаловедение в значительной степени начинает ориентироваться на инженерный дизайн материалов. Одновременно с поиском совершенно новых соединений с необходимыми свойствами идут интенсивные исследования по созданию новых материалов на основе уже известных. Ищутся пути модификации широко зарекомендовавших себя материалов путем их глубокого легирования или путем встраивания в объем такого материала микроскопических включений или слоев другого вещества. Особенно большие успехи в этом направлении достигнуты в полупроводниковых материалах, где создаются квантовые ямы, квантовые нити или квантовые точки. В диэлектриках этот путь пока еще не освоен, поскольку связь со встроенными структурами здесь осуществить сложнее. Перспективными в качестве среды для синтеза примесных ассоциативных дефектов являются кристаллы структурной группы флюорита, поскольку указанные кристаллы относятся к группе так называемых суперионных проводников, в которых при высоких температурах могут быть организованы процессы интенсивного массопереноса без существенных нарушений в их кристаллической решетке. Кроме того, кристаллы группы флюорита имеют кубическую симметрию, следовательно в этих кристаллах большое влияние на процессы образования примесных ассоциативных центров d-ионов и их магнитные свойства могут иметь эффект и псевдо-эффект Яна-Теллера. Таким образом, изучение свойств ян-теллеровских примесных центров (меди, ниобия, железа и других) и образованных ими ассоциатов в кристаллах структурной группы флюорита представляется актуальным как с научной, так и с практической точки зрения.
Данный проект направлен на изучение методом электронного парамагнитного резонанаса (ЭПР) и импульсного двойного-электрон-ядерного резонанса (ДЭЯР) структуры и магнитных свойств центров примесных ионов ниобия и меди, образовавшихся в кристаллах группы флюорита, в частности фторида бария BaF2. Целью настоящего проекта является экспериментальное исследование механизмов внутрикластерной и межкластерной магнитоупругой связи в легированных d- ионами флюоритах в условиях гидростатического, механического и «химического» давлений. Для получения дополнительной информации о параметрах магнитоупругой связи планируется изучение условий кластеризации примесных ионов, происходящей в твердой фазе кристаллов с суперионной проводимостью в процессе коррелированной диффузии ионов.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Зарипов Р.Б., Уланов В. А., Калимуллин Р. И.
ЭЛЕКТРОННЫЙ ПАРАМАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС ПРИМЕСНЫХ ДИМЕРОВ [Cu3+ - Cu2+](C2v) В ИОННОМ КРИСТАЛЛЕ BaF2:Cu
Известия РАН. Серия физическая, Т. 87, №12, стр.1767-1772 (год публикации - 2023)
10.31857/S0367676523703052
2. Зарипов Р.Б., Уланов В.А., Калимуллин Р.И. ПРИМЕСНЫЕ ДИМЕРЫ [Cu3+ - Cu2+](C2V) В ИОННОМ КРИСТАЛЛЕ BaF2+:Cu ПО ДАННЫМ ЭЛЕКТРОННОГО ПАРАМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА НАУЧНЫЙ СЕМИНАР "НАНООПТИКА, ФОТОНИКА И КОГЕРЕНТНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ – 2023", стр. 15-17 (год публикации - 2023)
3. Зарипов Р.Б., Уланов В.А. Influence of additional iron impurities on properties of Nb4+ paramagnetic centers embedded in BaF2 crystals: results of EPR study ABSTRACTS OF THE INTERNATIONAL CONFERENCES “MODERN DEVELOPMENT OF MAGNETIC RESONANCE” AND “SPIN PHYSICS, SPIN CHEMISTRY, AND SPIN TECHNOLOGY”, стр. 254 (год публикации - 2023)
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
1. В монокристалле фторида бария при внедрении ионов меди образуются как одиночные ионы, так и димерные ассоциаты. При относительно высокой микроволновой мощности, достаточной для частичного насыщения резонансных переходов, в спектре димерных ассоциатов обнаружены аномальные резонансные линии с фазой, ортогональной фазе модуляции магнитного поля. В спектре одиночных ионов таких линий не наблюдалось. Разница спектров объясняется особенностями спиновой динамики высокоспиновых систем (S > ½), где при интенсивном резонансном возбуждении магнитных дипольных переходов происходит преобразование магнитного дипольного момента в электрический квадрупольный момент. Градиент микроволнового электрического поля, всегда существующий в диэлектрическом резонаторе, возбуждает электрические квадрупольные переходы между состояниями созданного динамического квадрупольного момента. Появление резонансных линий с ортогональной фазой объяснятся тем, что при модуляции магнитного поля появляется знакопеременный сдвиг фазы между когерентностями связанных дипольного и квадрупольного осцилляторов.
2. Методом ЭПР были исследованы обменно-связанные пары ионов [Fe+-Fe2+] в монкристалле BaF2. Показано, что основному состоянию исследуемых пар соответствует электронный спиновый мультиплет S = 7/2, расщепленный анизотропной частью обменного взаимодействия и кристаллическим полем так, что основным оказался крамерсовский дублет. Найдено, что энергетический интервал до следующего спинового дублета примерно соответствует 125 ГГц. Обнаружено, что ближайшими лигандами ионов железа в обменно-связанных парах [Fe+-Fe2+] являются восемь ионов фтора, регистрируемых в спектрах ЭПР как структурно эквивалентные. Определены параметры суперсверхтонкого взаимодействия с магнитными моментами ядер этих лигандных ионов. Показано, что наблюдаемые экспериментальные факты явно указывают на то, что обмен между ионами железа в исследуемых парах реализуется в основном по механизму двойного обмена Зенера.
Публикации
1.
Зарипов Р.Б., Уланов В.А.
Новый димерный центр в ионном кристалле BaF2:Cu
Казанский физико-технический институт. Ежегодник., Т. 23, 39-41 (год публикации - 2024)
10.52670/annuphystech_2024_23_04
2. Зарипов Р. Б. , Уланов В. А. , Зайнуллин Р. Р. , Калимуллин Р. И. Электронный парамагнитный резонанс обменно-связанных пар ионов [Fe+-Fe2+] в кристалле BaF2:Fe Известия РАН. Серия физическая., Т. 88, №12 (год публикации - 2024)
3.
Зарипов Р.Б., Тарасов В.Ф., Уланов В.А.
МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СПИНОВЫЙ РЕЗОНАНС ДИМЕРНЫХ АССОЦИАТОВ 63Cu2+ В МОНОКРИСТАЛЛЕ BaF2
Письма в ЖЭТФ, том 121, вып. 1, с. 51 – 56 (год публикации - 2025)
10.31857/S0370274X25010082
4. Зарипов Р.Б. , Уланов В.А., Зайнуллин Р.Р. , Калимуллин Р.И. ЭЛЕКТРОННЫЙ ПАРАМАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС ОБМЕННО- СВЯЗАННЫХ ПАР ИОНОВ [Fe+-Fe2+] В КРИСТАЛЛЕ BaF2:Fe Научный семинар «Нанооптика, фотоника и когерентная спектроскопия – 2024»: Сборник статей и тезисов. Казань, 10–12 июля 2024 г. (год публикации - 2024)
5. Зарипов Р.Б., Уланов В.А.,Зайнуллин Р.Р. EPR study of iron impurities in BaF2 single crystal under X-ray irradiation Book of abstract, International Conference "Magnetic Resonance - Current State and Future Perspectives (EPR80)", Kazan, Russia, 23-27 September 2024, P.161 (год публикации - 2024)
Возможность практического использования результатов
Результаты проекта в том виде, который имеется на данный момент, непригодны для практического применения. Однако, поскольку фториды бария с примесными ионами являются перспективными материалами для микроэлектроники при синтезе новых структур из результатов данного проекта можно найти много полезной информации, в том числе обратить внимание на условия кластеризации примесных ионов.