Interested Article - Манганиты

Мангани́т, мангани́ты — вещества на основе марганца , представители класса окислов переходных металлов. Наибольший интерес представляют соединения типа $La_{1-x}A_{x}MnO_{3}$ , где A — двухвалентный элемент (Ca, Ba, Sr, …). Концентрация x элемента A может меняться в широких пределах $o\leq x\leq 1$ , при этом физические свойства манганитов 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 . 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 $LaMnO_{3}$ 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 структурой типа G в конечном состоянии $CaMnO_{3}$ и типа C в промежуточной области концентраций . 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 .

Примечания

Coey J. MD, Viret M., von Molnar S., от 10 октября 2016 на Wayback Machine 48 167 (1999)
Jin S. et al. Science 264 413 (1994)

Литература

Изюмов Ю. А., Скрябин Ю. Н. // Успехи физических наук , 2001, № 2, с. 121—148;
Каган М. Ю., Кугель К. И. // Успехи физических наук , 2001, № 6, с. 577—596;
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.