Correlation between crystal and magnetic structure of the polycrystalline and nanoparticle TbMnO₃ manganite

• Autorzy: Bażela W. , Dul M. , Szytuła A. , Dyakonov V.

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.16.133.5712

Warianty tytułu

PL

Związek między strukturą krystaliczną i magnetyczną polikrystalicznej i nanorozmiarowych próbek manganitu TbMnO₃

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

On the basis of neutron diffraction data the Mn−O bond lengths and Mn−O−Mn bond angles for the poly- and nanocrystalline TbMnO₃ samples are determined. All the samples crystallize in the orthorhombically distorted perovskite structure (space group Pnma) and exhibit antiferromagnetic ordering below 41 K. The Tb atoms and O₁ atoms are in (4)c site, Mn atoms − in 4(b) site and O₂ atoms − in 8(d) site. The Mn−O₂−Mn bond angles for the polycrystalline and nanosize samples are similar, whereas the Mn−O₁−Mn bond angles for the nanoparticle samples are larger. The temperature dependencies of the Mn−O bond lengths and the Mn−O−Mn bond angles, the Jahn-Teller distortion parameter (JT) and MnO₆ − octahedron distortion parameter (delta) for polycrystalline sample exhibit anomalies at T_N temperature for Mn sublattice.

PL

Na podstawie wyników neutronowej dyfrakcji wyznaczono długości wiązań Mn−O oraz kąty wiązania Mn−O−Mn dla polikrystalicznej oraz nanorozmiarowych próbek manganitu TbMnO₃. Wszystkie próbki krystalizują w rombowo zdystorsowanej strukturze perowskitu (grupa przestrzenna Pnma) i wykazują antyferromagnetyczne uporządkowanie poniżej 41 K. Atomy Tb i tlenu O₁ zajmują pozycję 4(c), atomy Mn pozycję 4(b), a atomy tlenu O₂ pozycję 4(d). Wartości kątów wiązania Mn−O₂−Mn są zbliżone dla polikrystalicznej i nanorozmiarowych próbek związku TbMnO₃, podczas gdy wartości kątów wiązania Mn–Mn−O₁–Mn są wyższe dla próbek nanorozmiarowych. Temperaturowe zależności: długości wiązań Mn−O, kątów wiązania Mn–O–Mn, parametru dystorsji Jahna-Tellera (JT) oraz parametru dystorsji oktaedru MnOMn−O₆ (delta) wykazują dla próbki polikrystalicznej anomalie w temperaturze Néela dla podsieci Mn.

Słowa kluczowe

EN

crystal structure; exchange interactions; nanoparticle; grain size; M-O bond lengths; Mn-O-Mn bond angles; Jahn-Teller distortion parameter

PL

struktura krystaliczna; oddziaływania wymiany; nanocząstki; rozmiar ziarna; długości wiązań Mn-O; kąty wiązania Mn-O-Mn; parametr dystorsji Jahna-Tellera

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Nauki Podstawowe
• Rocznik: 2016
• Tom: Y. 113, iss. 1-NP
• Strony: 5--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., wykr., wz.

Twórcy

autor

Bażela W.

• Institute of Physics, Cracow University of Technology

autor

Dul M.

• Institute of Physics, Cracow University of Technology

autor

Szytuła A.

• M. Smoluchowski Institute of Physics, Jagiellonian University

autor

Dyakonov V.

• Institute of Physics, PAS, Warsaw

Bibliografia

• [1] Dagotto E., Nanoscale Phase Separation and Colossal Magnetoresistance, Springer-Verlag, Berlin 2001.
• [2] Kimura T., Goto T., Shintani H., Ishizaka K., Arima T., Tokura Y., Magnetic control of ferroelectric polarizatoin, Nature 426, 2003, 55-58.
• [3] Lopez-Quintela M.A., Huesco L.E., Rivas J., Rivandulla F., Intergranular magnetoresistance in nanomanganites, “Nanotechnology” 14, 2003, 212-219.
• [4] Dyakonov V., Szytuła A., Szymczak R., Zubov E., Szewczyk A., Kravchenko Z., Bażela W., Dyakonov K., Zarzycki A., Varyukhin V., Szymczak H., Phase transitions in TbMnO3, Low Temperature Physics, 38, 1, 2012.
• [5] Rodriguez-Carvajal J., Recent advances in magnetic structure determination by neutron powder diffraction, Physica B 192, 1993, 55-69.
• [6] Bażela W., Dul M., Dyakonov V., Gondek Ł., Hoser A., Hoffmann J.-U., Penc B., Szytuła A., Kravchenko Z., Nosalev I., Zarzycki A., Infuence of the grain size on the magnetic properties of TbMnO3, Acta Physica Polonica A, Vol. 121, No. 4, 2012, 785-788.
• [7] Rasberry S.D., Bureau of Standards Certicate-Standard Reference Material 640b, 1987.
• [8] Dul M., Bażela W., The determination of crystal structure and grain size of La0.7Sr0.3MnO3, Czasopismo Techniczne (Technical Transations) 1-NP/2010, Issue 1, Year 107, 2010, p. 71-91.
• [9] Williamson G.K., Hall W.H., X-ray line broadening from filled aluminium and wolfram, Acta Metallurgica 1, 1953, 22-31.
• [10] Bażela W., Dul M., Dyakonov V., Gondek Ł., Hoser A., Hoffmann J.-U., Penc B., Szytuła A., Kravchenko Z., Nosalev I., Zarzycki A., Magnetic and neutron diffraction studies of the polycrystalline and nanoparticle TbMnO3, Acta Physica Polonica A 122, 2012, 384-390.
• [11] Bertaut E. F., Spin configuration of ionic structures: theory and practice in: Magnetism, Vol III, Eds. Rado G.T., Shul H., Academic Press, N.Y. 1963, p.149-209.
• [12] Radaelli P.G., Iaonne G., Marezio M., Hwang H.Y., Cheong S.-W., Jorgensen J.D., Argyrion D.V., Structural effects on the magnetic and transport properties of perovskite A1-xA’xMnO3, Physical Review B, 56, 1997, 8265-8276.
• [13] Radaelli P.G., Marezio M., Hwang H.Y., Cheong S.-W., Batlogg B., Charge localization by static and dynamic distortions of the MnO6 octahedra in perovskite manganites, Physical Review B, 54, 1996, 8992-8995.
• [14] Bertaut E.F., Representation analysis of magnetic structures, Acta Crystallographica A24, 217, 1963.
• [15] Goodenough J.B., An interpretation of the magnetic properties of the perovskite – type mixed crystal La1-xSrxCoO3-x, Journal of Physics and Chemistry of Solids, 6, 1958, 287-297.
• [16] Kanamori J., Superexchange interaction and symmetry properties of electron orbitals, Journal of Physics and Chemistry of Solids, 10, 1959, 87-98.
• [17] Brinks H.W., Rodrigues-Carvajal J., Fjellvag H., Kjaksus A., Hauback B.C., Crystal and magnetic structure of orthorhombic HoMnO3, Physical Review B 63, 094411-094412, 2001.
• [18] Senff D., Link P., Hradil K., Hiess A., Regnault L.P., Sidis Y., Aliouane N., Argyrion D.V., Braden M., Magnetic excitations in multiferroic TbMnO3: evidence for a hybridized soft mode, Physical Review Letters, 98, 137206, 2007.