Manganitele

Manganiții sunt  substanțe pe bază de mangan , reprezentanți ai clasei de oxizi ai metalelor de tranziție. De cel mai mare interes sunt compușii de tipul , unde A este un element divalent (Ca, Ba, Sr, …). Concentrația x a elementului A poate varia într-un interval larg , în timp ce proprietățile fizice ale manganiților se modifică dramatic. Sistemul trece printr-un lanț de tranziții de fază cu diverse tipuri de ordonare: magnetică, structurală, electronică.

Manganiții sunt studiati de mai bine de 50 de ani și prezintă un mare interes datorită descoperirii relativ recente (1994) a magnetoresistenței colosale [1] . Acest efect poate servi drept bază pentru aplicații tehnice, se observă în intervalul de concentrații x, unde există o fază metalică feromagnetică , și constă în faptul că rezistența electrică scade atunci când se aplică un câmp magnetic . Mărimea efectului în câmpuri de ordinul a 1 T poate ajunge la zeci de procente. Efectul maxim are loc în vecinătatea temperaturii Curie .

De exemplu, un compus este un dielectric antiferomagnetic cu o structură magnetică de tip A; când lantanul este înlocuit cu calciu, sistemul devine un metal feromagnetic , iar când lantanul este înlocuit, acesta  devine din nou un dielectric antiferomagnetic cu o structură magnetică de tip G. în stare finală și tip C în intervalul de concentrație intermediar [2] . Pe măsură ce temperatura crește, faza feromagnetică se schimbă în paramagnetică cu o scădere bruscă a conductibilității. Comportarea la temperatură a rezistenței electrice depinde puternic de concentrația elementului dopat (de gradul de dopaj al compusului inițial cu un element divalent). Apariția unei stări metalice la trecerea prin punctul Curie și o magnetorerezistență puternică, fenomene strâns legate între ele, sunt o proprietate tipică a manganiților.

Apariția unei faze feromagnetice metalice în manganiți a fost explicată încă din 1951 de Zener pe baza ipotezei unui schimb intra-atomic puternic între un spin localizat și un electron delocalizat . Datorită acestei cuplari, spinul electronului este aliniat paralel cu spinul ionului. Și electronul este astfel capabil să se deplaseze de la un loc la altul al rețelei, scăzând energia totală a sistemului. În acest caz, starea feromagnetică apare nu din cauza interacțiunii de schimb de ioni, ci din cauza efectului cinetic. Acest mecanism se numește schimb dublu:

Mn → O → Mn (tranziție de electron dublu printr-un ion intermediar de oxigen).

Datorită acestui efect, manganiții pot fi incluse în așa-numita clasă a sistemelor electronice puternic corelate.

Aplicație

Utilizarea manganiților ca substanțe cu magnetorezistă colosală poate fi într-o nouă ramură în curs de dezvoltare a electronicii- spintronice .

Note

  1. Coey J. MD, Viret M., von Molnar S., Adv. Fiz. Arhivat la 10 octombrie 2016 la Wayback Machine 48.167 (1999)
  2. Jin S. și colab. Știință 264 413 (1994)

Literatură

  1. Izyumov Yu. A., Skryabin Yu. N. Model de schimb dublu și proprietăți unice ale manganiților // Uspekhi fizicheskikh nauk , 2001, nr.2, p. 121-148;
  2. Kagan M. Yu., Kugel K. I. Stări de sarcină neomogene și separarea fazelor în manganiți // Uspekhi fizicheskikh nauk , 2001, nr.6, p. 577-596;
  3. Voronov V.K., Podoplelov A.V. Fizica modernă: manual. — M.: KomKniga, 2005. — 512 p. ISBN 5-484-00058-0 , cap. 3 Medii condensate, p. 3.7 Proprietățile fizice ale manganiților, p. 133-138.