Моделирование кристаллического поля и исследование ЯМР ¹⁹F в ван-флековском парамагнетике EuF₃

Abstract

В порошковом образце ван-флековского парамагнетика EuF₃ в широком диапазоне температур (55–300 К) измерена температурная зависимость скорости ядерной спин-решеточной релаксации ¹⁹F. Наблюдаемое при T > 100 К увеличение скорости ядерной релаксации обусловлено флуктуациями магнитных полей, индуциируемых на ядрах фтора магнитными моментами ионов европия с временем жизни, определяе- мым двухфононными процессами релаксации с участием первого возбужденного состояния электронной оболочки ионов Eu³⁺ (Δ1 = 370 К). Набор параметров кристаллического поля, позволяющий удовлетво- рительно описать электронный энергетический спектр иона Eu³⁺ в кристалле EuF₃, вычислен в рамках полуфеноменологической модели обменных зарядов.

У порошковому зразку ван-флеківського парамагнетика EuF₃ в широкому діапазоні температур (55–300 К) виміряно температурну залежність швидкості ядерної спін-граткової релаксації ¹⁹F. Збільшення швидкості ядерної релаксації, яке спостерігається при T > 100 К, обумовлено флуктуаціями магнітних полів, що індукуються на ядрах фтору магнітними моментами іонів європію з часом життя, котре визначається двофононними процесами релаксації за участю першого збудженого стану електронної оболонки іонів Eu³⁺ (∆1 = 370 К). Набір параметрів кристалічного поля, що дозволяє задовільно описати електронний енергетичний спектр іона Eu³⁺ в кристалі EuF₃, обчислено у рамках напівфеноменологічної моделі обмінних зарядів.

The temperature dependence of spin-lattice relaxation rate of ¹⁹F nuclei was measured in a powdered sample of EuF₃ Van Vleck paramagnet in a broad temperature range 55–300 K. A strong increase of –1 1T T( ) is observed at T >100 K. It is suggested that the driving mechanism of the ¹⁹F nuclear spin-lattice relaxation at T > 100 K is a two-phonon Orbach process that involves the first excited state (Δ1 = 370 K) of the Eu³⁺ 4f-electron shell. A set of crystal field parameters for EuF₃ was calculated in the framework of the exchange charge model. The computed crystal field energies of the Eu³⁺ ions in EuF₃ agree satisfactorily with the experimental data available in literature.