氧八面体中 Fe$^{3+}$ 的压力诱导自旋配对相变

D. M. Vasiukov; L. Dubrovinsky; I. Kupenko; V. Cerantola; G. Aprilis; L. Ismailova; E. Bykova; C. McCammon; C. Prescher; A. I. Chumakov; N. Dubrovinskaia

氧八面体中 Fe$^{3+}$ 的压力诱导自旋配对相变

强关联电子 2017-10-10 v1

作者: D. M. Vasiukov , L. Dubrovinsky , I. Kupenko , V. Cerantola , G. Aprilis , L. Ismailova , E. Bykova , C. McCammon , C. Prescher , A. I. Chumakov , N. Dubrovinskaia

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摘要

高压可以引发含过渡金属化合物中的自旋相变。这些相变不仅对基础物理和化学具有重要意义，而且可能对地球和行星内部的地球化学与地球物理学产生重要影响。在此，我们对含三价铁化合物中由氧进行八面体配位的压力诱导自旋相变进行了比较研究。本文给出了 FeBO $_3$ 、Fe $_2$ O $_3$ 和 Fe $_3$ (Fe $_{1.766(2)}$ Si $_{0.234(2)}$ )(SiO $_4$ ) $_3$ 的高压单晶 M"{o}ssbauer 谱数据，并对超精细参数行为进行了详细分析。我们认为 $\zeta$ -Fe $_2$ O $_3$ 是 $\iota$ -Fe $_2$ O $_3$ 和 $\theta$ -Fe $_2$ O $_3$ 之间重构型相变的一个中间相，并质疑先前提出的 $\zeta$ -Fe $_2$ O $_3$ 钙钛矿型结构。结构数据表明，自旋相变与铁八面体的体积密切相关。当体积达到 8.9-9.3 \AA $^3$ 时相变开始，这对应于 45-60 GPa 的压力，具体取决于化合物。基于唯象论证，我们得出结论：在磁有序化合物中，自旋相变只能作为一阶相变进行。我们提出了一条用于预测自旋相变中协同行为的经验法则。铁八面体的不稳定性，连同临界体积附近它们之间的强相互作用，可能触发亚稳相中的相变。我们发现，高自旋铁离子的同质异能移位与八面体体积呈线性关系，且系数大致相同，与特定化合物和/或氧化态无关。对于八配位 Fe $^{2+}$ ，我们观察到了显著较弱的非线性体积依赖性。

关键词

自旋相变高压 Mössbauer 谱铁八面体相变

引用

@article{arxiv.1710.03192,
  title  = {Pressure-induced spin pairing transition of Fe$^{3+}$ in oxygen octahedra},
  author = {D. M. Vasiukov and L. Dubrovinsky and I. Kupenko and V. Cerantola and G. Aprilis and L. Ismailova and E. Bykova and C. McCammon and C. Prescher and A. I. Chumakov and N. Dubrovinskaia},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1710.03192},
  year   = {2017}
}

氧八面体中 Fe$^{3+}$ 的压力诱导自旋配对相变

摘要

关键词

引用

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