Манганиты

Манганиты — вещества на основе марганца, представители класса окислов переходных металлов. Наибольший интерес представляют соединения типа $La_{1-x} A_x Mn O_3$, где A — двухвалентный элемент (Ca, Ba, Sr, …). Концентрация x элемента A может меняться в широких пределах $o \le x \le 1$, при этом физические свойства магнанитов резко меняются. Система переходит через цепочку фазовых переходов с разнообразными типами упорядочения: магнитного, структурного, электронного.

Манганиты исследуются уже более 50 лет и представляют большой интерес из-за открытия сравнительно недавно (1994 г.) колоссального магнетосопротивления^[1]. Этот эффект может служить основой технических приложений, он наблюдается в интервале концентраций x, где существует ферромагнитная металлическая фаза и состоит в том что электрическое сопротивление $\rho$ уменьшается при приложении магнитного поля. Величина эффекта $\delta \rho / \rho$ в полях порядка 1 Тл может достигать десятков процентов. Максимальный эффект возникает в окрестности температуры Кюри.

Например, соединение $La Mn O_3$ является антиферромагнитным диэлектриком с магнитной структурой типа A, при замещении лантана кальцием система становится ферромагнитным металлом, а при $x > 0,5$ — снова антиферромагнитным диэлектриком с магнитной струкутурой типа G в конечном состоянии $Ca Mn O_3$ и типа C в промежуточной области концентраций^[2]. При повышении температуры ферромагнитная фаза меняется парамагнитной с резким падением проводимости. Поведение электросопротивления от температуры сильно зависит от концентрации допированного элемента (от степени легирования исходного соединения двухвалентным элементом). Появление металлического состояния при переходе через точку Кюри и сильное магнитосопротивление — явления, тесно связанные друг с другом, являются типичным свойством манганитов.

Появление металлической ферромагнитной фазы в манганитах было объяснено ещё в 1951 г. Зинером на основе предположения о сильном внутриатомном обмене между локализованным спином и делокализованным электроном. Благодаря этой связи спин электрона выстраивается параллельно спину иона. И электрон, таким образом, способен передвигаться от узла к узлу решётки, понижая полную энергию системы. В этом случае ферромагнитное состояние возникает не из-за обменного взаимодействия ионов, а из-за кинетического эффекта. Этот механизм назвали двойным обменом:

Mn → O → Mn (двойной переход электрона через промежуточный ион кислорода).

Благодаря этому эффекту манганиты можно включить в так называемый класс сильно коррелированных электронных систем.

Применение

Применение манганитов как веществ с колоссальным магнитосопротивлением может быть в новой развивающейся ветви электроники — спинтронике, где спин и заряд(??) электрона являются носителем информации.

Примечания

1. ↑ Coey J. MD, Viret M., von Molnar S., Adv. Phys. 48 167 (1999)
2. ↑ Jin S. et al. Science 264 413 (1994)

Литература

1. Изюмов Ю. А., Скрябин Ю. Н. Модель двойного обмена и уникальные свойства манганитов // Успехи физических наук, 2001, № 2, с. 121—148;
2. Каган М. Ю., Кугель К. И. Неоднородные зарядовые состояния и фазовое расслоение в манганитах // Успехи физических наук, 2001, № 6, с. 577—596;
3. Воронов В. К., Подоплелов А. В. Современная физика: Учебное пособие. — М.: КомКнига, 2005. — 512 с. ISBN 5-484-00058-0, гл. 3 Конденсированные среды, п. 3.7 Физические свойства манганитов, с. 133—138.

Соединения марганца

Арсенид димарганца (Mn₂As) • Арсенид марганца (MnAs) • Ацетат марганца(II) (Mn(CH₃COO)₂) • Борид марганца (MnB) • Бромид марганца(II) (MnBr₂) • Гексакарбонил марганца (Mn(CO)₆) • Гидроксид марганца(II) (Mn(OH)₂) • Гидроортофосфат марганца(II) (MnHPO₄) • Декакарбонилдимарганец (Mn₂(CO)₁₀) • Диборид марганца (MnB₂) • Дигидроортофосфат марганца(II) (Mn(H₂PO₄)₂) • Динитрид пентамарганца (Mn₅N₂) • Динитрид тримарганца (Mn₃N₂) • Дисилицид марганца (MnSi₂) • Дифосфид тримарганца (Mn₃P₂) • Иодид марганца(II) (MnI₂) • Метагидроксид марганца (MnO(OH)) • Карбид тримарганца (Mn₃C) • Карбиды марганца • Карбонат марганца(II) (MnCO₃) • Манганат бария (BaMnO₄) • Манганат калия (K₂MnO₄) • Манганат натрия (Na₂MnO₄) • Марганцовая кислота (HMnO₄) • Метасиликат марганца(II) (MnSiO₃) • Нитрат марганца(II) (Mn(NO₃)₂) • Нитрид димарганца (Mn₂N) • Нитрид тетрамарганца (Mn₄N) • Оксид марганца(II) (MnO) • Оксид марганца(II,III) (Mn₃O₄) • Оксид марганца(II,IV) (Mn₅O₈) • Оксид марганца(III) (Mn₂O₃) • Оксид марганца(IV) (MnO₂) • Оксид марганца(VI) (MnO₃) • Оксид марганца(VII) (Mn₂O₇) • Ортосиликат марганца(II) (Mn₂SiO₄) • Ортофосфат марганца(II) (Mn₃(PO₄)₂) • Перманганат калия (KMnO₄) • Перманганат лития (LiMnO₄) • Перманганат натрия (NaMnO₄) • Перманганат серебра (AgMnO₄) • Пирофосфат марганца(II) (Mn₂P₂O₇) • Силицид димарганца (Mn₂Si) • Силицид марганца (MnSi) • Сульфат марганца(II) (MnSO₄) • Сульфат марганца(III) (Mn₂(SO₄)₃) • Сульфат марганца(IV) (Mn(SO₄)₂) • Сульфид марганца(II) (MnS) • Сульфид марганца(IV) (MnS₂) • Тетраоксоманганат(V) натрия (Na₃MnO₄) • Тиоцианат марганца(II) (Mn(SCN)₂) • Фосфид димарганца (Mn₂P) • Фосфид марганца (MnP) • Фосфид тетрамарганца (Mn₄P) • Фосфид тримарганца (Mn₃P) • Фторид марганца(II) (MnF₂) • Фторид марганца(III) (MnF₃) • Фторид марганца(IV) (MnF₄) • Хлорид марганца(II) (MnCl₂) • Хлорид марганца(III) (MnCl₃) Хлорид марганца(IV) (MnCl₄)

 

У этой статьи нет иллюстраций. Вы можете помочь проекту, добавив их (с соблюдением правил использования изображений). Для поиска иллюстраций можно: попробовать воспользоваться инструментом FIST: нажмите эту ссылку, чтобы начать поиск; попытаться найти изображение на Викискладе; просмотреть иноязычные варианты статьи (если они есть); см. также Википедия:Источники изображений.