一种用于探测铱酸盐中自旋 - 轨道耦合的新材料

我们报道了一种新型铱酸盐化合物 Sr$_x$La$_{11-x}$Ir$_4$O$_{24}$ 的结构和磁学性质，其中 Ir 的 d 电子计数及其未配对电子数可以从 5d$^5$ Ir$^{4+}$ 连续调节至 5d$^4$ Ir$^{5+}$，即从 SrLa$_{10}$Ir$_4$O$_{24}$ 到 Sr$_5$La$_6$Ir$_4$O$_{24}$。Sr$_x$La$_{11-x}$Ir$_4$O$_{24}$ 中的 IrO$_6$ 八面体彼此隔离且与其他过渡元素隔离，最大限度地减少了能带效应，且掺杂位于骨架位点而非 Ir 位点，最大限度地减少了无序效应。利用温度依赖磁化率的测量来确定从 5d$^5$ Ir$^{4+}$ 进展到 5d$^4$ Ir$^{5+}$ 过程中 Ir 磁矩的演化，结果清楚地表明最好用从 J=1/2 到 J=0 的 Ir 磁态转变来描述；也就是说，磁化率的演化显示了自旋 - 轨道耦合在决定具有高度孤立 IrO$_6$ 八面体材料的磁学性质中的主导作用。