Флуктуации спинового состояния 3d-ионов вблизи «тройных точек»

Abstract

В рамках полуэмпирической модифицированной теории кристаллического поля исследованы спиновые состояния 3d-иона, помещенного в произвольно деформированный координационный комплекс. Получены спиновые диаграммы для ионов переходных металлов с электронными конфигурациями 3d⁴, 3d⁵и 3d⁶, помещенных в пирамидальное окружение. На спиновых диаграммах для всех конфигураций обнаружены так называемые «тройные точки», т.е. области, в окрестности которых спиновые состояния смешиваются в равных пропорциях. Исследована эволюция спинового состояния пятикоординированного иона Co³⁺ в редкоземельном слоистом кобальтите GdBaCo²O₅.₅. Обнаружено, что состояние с промежуточным спином может быть стабилизировано смещением апексного иона кислорода вдоль оси пирамиды.

У рамках напівемпіричної модифікованої теорії кристалічного поля досліджено спінові стани 3d-іону, який розташовано в довільно деформованому координаційному комплексі. Отримано спінові діаграми для іонів перехідних металів з електронними конфігураціями 3d⁴, 3d⁵ та 3d⁶, які містяться в пірамідальному оточенні. На спінових діаграмах для всіх конфігурацій виявлено так звані «потрійні точки», тобто області, в межах яких різні спінові стани змішуються в рівних пропорціях. Досліджено еволюцію спінового стану п’ятикоординованого іону Co³⁺ в рідкісноземельному шаруватому кобальтиті GdBaCo²O₅.₅. Виявлено, що стан з проміжним спіном може бути стабілізовано зміщенням апексного іону кисню вздовж осі піраміди.

The spin states of 3d ions placed in an arbitrarily distorted coordination complex are investigated within the semiempirical modified crystal-field theory. A scheme for constructing spin-state diagrams is presented. Spin-state diagrams are obtained for transition metal ions with electron configurations 3d⁴, 3d⁵и 3d⁶ placed in a pyramidal environment. The spin-state diagrams for all configurations studied display socalled “triple points”, i.e., the regions where the spin states are mixed in equal proportions. The spin-state evolution of a five-coordinated Co³⁺ ion in the layered rare-earth cobaltite GdBaCo²O₅.₅ is studied. It is found that the intermediate spin state of the Co3+ ion is stabilized by the apex oxygen displacement along the pyramidal axis.