Модели обменных связей, эффекты обращения намагниченности и обменного смещения петель гистерезиса в замещенных медных и никелевых оксиборатах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, доктор наук Софронова Светлана Николаевна

• Софронова Светлана Николаевна
• доктор наук
• 2024

Оглавление диссертации доктор наук Софронова Светлана Николаевна

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Оксибораты М3-хМх В206

1.2 Оксибораты (М, M')зBO5

Глава 2. Экспериментальные и теоретические методы

исследования

2.1 Экспериментальные методы исследования

2.1.1 Метод дифракции рентгеновских лучей на порошке и на монокристалле

2.1.2 Методы спектроскопии EXAFS, XANES, XMCD

2.1.3 Методы исследования магнитных и теплофизических свойств

2.2 Теоретические методы исследования

2.2.1 Полуэмпирическая модель для расчета косвенных обменных взаимодействий

2.2.2 Первопринципные расчёты свойств твёрдых тел

Глава 3. Анизотропия магнитных свойств и обменные

взаимодействия котоитов N133206 и С03В2О6

3.1 Магнитные свойства котоитов Ni3B2O6 и Co3B2O6

3.2 Первопринципные расчеты энергий различных магнитоупорядоченных структур с помощью программного

пакета «Wien2k»

Выводы к главе

Глава 4. Магнетизим в оксиборатах Cu2MeBO5 (Me = Fe, Mn,

Л], Ga)

4.1 Структурные, магнитные свойства и обменные взаимодействия

Cu2MnBO5

4.2 Исследование магнитных свойств людвигитов Сu2АlВO5 и

Cu2GaBO5

Выводы к главе

Глава 5. Эффект обращения намагниченности и обменные взаимодействия в оксиборатах Niз-хMnxB05 и (Ш, Мп, Си)зВ05

5.1 Реверсивная намагниченность и магнитные свойства Niз-хMnxBO5

5.2 Влияние легирования ян-теллеровскими ионами Си2+ на структурные и магнитные свойства квазидвумерного оксибората

(Ni,Cu)2MnBO5

Выводы к главе

Глава 6. Эффект обращения намагниченности и обменное смещение петель гистерезиса в оксиборатах №5-хМех(В05)2 (Ме

= Се, 8п, Та)

6.1 Анизотропия в парамагнитной области, обменное смещение

петель гистерезиса Ni5Ge(BO5)2

6.2 Магнитные свойства катионноупрядоченного Ni5Sn(BO5)2

6.3 Обращение намагниченность и обменного поля смещения в

поликристаллическом Ni5,ззTao,67B2Olo

Выводы к главе

Основные результаты и выводы

Публикации по результатам диссертации

Благодарности

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Модели обменных связей, эффекты обращения намагниченности и обменного смещения петель гистерезиса в замещенных медных и никелевых оксиборатах»

Актуальность

Обнаружение высокотемпературной сверхпроводимости существенно стимулировало синтез и исследование новых веществ на основе переходных металлов. Важное место среди них занимают соединения с различными видами магнитного упорядочения, с пониженной размерностью магнитной подсистемы и сильной конкуренцией обменных магнитных взаимодействий. Поиск, а также экспериментальное и теоретическое исследование новых низкоразмерных и фрустрированных магнетиков - одно из приоритетных направлений физики конденсированного состояния. Понимание физических основ таких кооперативных квантовых явлений, как неколлинеарный магнетизм, реверсивная намагниченность, формирование волн зарядовой и спиновой плотности, спиральных магнитных структур, способствует развитию современных технологий [1, 2].

В низкоразмерных системах ферромагнитное или антиферромагнитное упорядочение чаще всего вообще не достигается при низких температурах. Геометрические особенности кристаллической структуры могут приводить к конкуренции ферромагнитных и антиферромагнитных обменных взаимодействий между соседними спинами, в результате возникают фрустрации, которые, во-первых, осложняют нахождение основного состояния системы, а во-вторых, могут приводить к новым основным состояниям.

Оксибораты - прекрасные потенциальные кандидаты для поиска новых низкоразмерных магнетиков, поскольку геометрические особенности их кристаллических структур (людвигитов, котоитов, хантитов и других), а именно наличие разнообразных структурных элементов пониженной размерности (плоскости, лестницы, /-образные стенки), дают богатую почву для проявления уникальных физических свойств.

В оксиборатах со структурой котоита с общей химической формулой

соединения Me3B2O6 структурным низкоразмерным элементом являются

4

ленты [3, 4]. Ионы металла входят в соединения со структурой котоита в двухвалентном состоянии и занимают две неэквивалентные кристаллографические позиции. Благодаря тому, что структура котоита является одной из самых простых, соединения с данной структурой могут выступать в роли модельных объектов для теоретических расчетов из первых принципов.

Оксибораты со структурой людвигита - широкий класс соединений, представители которого обладают яркими и интересными физическими свойствами [5, 6, 7]. Химическая формула таких соединений - (Me, Me')3BO5. Исходя из условий электронейтральности, ионы металла должны быть представлены в соединениях со структурой людвигита в разном валентном состоянии.

Один из наиболее ярких представителей этого класса - людвигит Fe3BO5 [5, 6, 8], в котором ионы железа формируют две спиновые подсистемы, геометрически похожие на трехногие лестницы. Обменные связи между подсистемами формируют треугольные группы и, в случае железного людвигита, сильно фрустрированы. В результате магнитные моменты подсистем при низких температурах ориентируются ортогонально относительно друг друга. При высоких температурах в одной из подсистем, сформированной ионами Fe3+ - Fe2+ - Fe3+, локализованы ионы Fe3+, а один дополнительный электрон не локализован ни на одном из трех ионов триады. При температуре 283 К этот дополнительный электрон локализуется в одной из пар, формируя димеры. Поскольку расстояние между ионами в димере уменьшается, то трехногая лестница искажается, кристаллическая ячейка удваивается. В районе 283 К на температурной зависимости намагниченности наблюдается аномалия. Электронная природа фазового перехода в Fe3BO5 при 283 К подтверждена теоретическими расчетами.

В отличие от Fe3BO5, в Co3BO5 магнитный переход наблюдается при температуре 42 К. Магнитная структура Co3BO5 определялась в статье [7]

методом дифракции нейтронов. Было установлено, что ионы Со2+ находятся в

5

высокоспиновом состоянии, так как их магнитные моменты имеют величину 3,1 - 3,8 тогда как ионы Со3+ - в низкоспиновом состоянии, а их магнитный момент составляет всего 0,5 Магнитные моменты ионов ориентированы практически параллельно оси Ь и немного скошены в направлении оси а.

Таким образом, благодаря особенностям структуры, в оксиборатах могут быть обнаружены очень интересные эффекты, такие как зарядовое упорядочение, неколлинеарный магнетизм, переходы в низкоспиновое состояние и другие. Однако если оксибораты различных структурных типов на базе железа и кобальта достаточно широко изучены, особенно экспериментальными методами, то медные и никелевые оксибораты с различными замещениями исследованы в меньшей степени, хотя для систем с низкими значениями спина (медь, никель) в низкоразмерных системах могут быть обнаружены интересные квантовые эффекты. Несмотря на то что было синтезировано достаточно много никелевых оксиборатов с различными замещениями как магнитными, так и не магнитными ионами, экспериментальных исследований их физических свойств практически не проводилось, как нет и соответствующих теоретических исследований.

В связи с этим поиск новых соединений оксиборатов, в которых будут реализованы необычные основные состояния, является актуальным.

Цель работы - построение моделей магнитного упорядочения, установление взаимосвязи между кристаллической структурой и физическими свойствами соединений, определение природы основных электронных и магнитных состояний в низкоразмерных оксиборатах переходных металлов теоретическими и экспериментальными методами.

Объектами исследования являются: котоиты - Со3В206 и М3В206, людвигиты - М50еВ20ю, №3-хМпхВ05 (х = 0,86; 1; 1,2), М3-х-уСихМ%В05 (х = 0,11; 0,21; у = 1,04; 1,06; 1,22), Ni5SnB2Olo, СщМпВ05, СщА1В05, Сщ0аВ05, и халсит - М5.33Таа33В2010. Наличие во всех этих соединениях квазинизкоразмерных структурных элементов приводит к проявлению таких

эффектов, как неколлинеарный магнетизм, обращение намагниченности и обменное смещение петель гистерезиса.

В связи с этим поставлены и решены следующие основные задачи:

- Построение моделей магнитного упорядочения котоитов ^^0(5 и N^^(5 на основе анализа ориентационных зависимостей намагниченности и параметров обменных связей между спинами.

- Установление кристаллической структуры, валентного состояния магнитных ионов, построение модели магнитного упорядочения в Си2МпБ05 на основе теоретического моделирования и экспериментальных данных, полученных методами рентгеновской дифракции и спектроскопии, рентгеновского магнитного кругового дихроизма, дифракции нейтронов, магнитометрии.

- Определение взаимосвязи «состав - магнитные свойства», построение модели магнитного упорядочения людвигитов: Ni3-хMnхB05 (х = 0,86; 1; 1,2), Niз-x-yCuxMnyB05 (х = 0,11; 0,21; у = 1,04; 1,06; 1,22), основыванное на исследовании структурных свойств методами рентгеновской дифракции, спектроскопии, магнитометрии, теоретических расчетов.

- Оценка влияния степени упорядочения немагнитного иона ^е, Sn) в кристаллографической позиции 4И на магнитные свойства людвигитов Ni5GeB2O10 и Ni5SnB2O10, построение модели магнитных связей на основе структурных, магнитных, теплофизических свойств и расчетов параметров обменных взаимодействий.

- Построение модели магнитного упорядочения халсита Ni5.ззTao.ззB20lo на основе данных температурных и полевых зависимостей намагниченности и расчетов параметров обменных связей.

Научная новизна диссертационной работы определяется тем, что в ней впервые:

- Предложена модель магнитной структуры изоструктурных

антиферромагнетиков Со^О!, и М^О!, на основании расчета параметров

обменных связей в рамкам полуэмпирической модели косвенной обменной

7

связи и расчетов из первых принципов (для М3В206); показано, что из-за сильной конкуренции обменных связей между магнитными моментами ближайших соседей магнитный порядок определяется обменными связями во второй координационной сфере, это согласуется с данными, полученными методом дифракции нейтронов; обнаружено изменение направления легкой оси намагничивания в котоитах в зависимости от типа магнитного катиона (кобальт или никель); в отличие от изоструктурного М3В206, в монокристалле Со3В206 обнаружена анизотропия намагниченности как в парамагнитной области, так и в области магнитного упорядочения; не обнаружено характерного скачка на полевых зависимостях намагниченности Со3В206 и М3В206, соответствующего полю спин-флопа, что также свидетельствует о сложной магнитной структуре и согласуется с предложенными моделями магнитной структуры.

- В людвигите Си2МпВ05 эффект Яна-Теллера, проявляющийся в понижении симметрии ближайшего окружения ионов меди, вызывает моноклинное искажение кристаллической решетки; установлено, что ионы марганца входят в состав соединения в трехвалентном состоянии; обнаружен переход в ферримагнитное состояние при 93 К; на основе анализа магнитных свойств и расчета параметров обменных связей предложена модель магнитной структуры, которая согласуется с магнитной структурой, полученной методом дифракции нейтронов.

- В людвигитах М3-хМпхВ05 (х = 0,86; 1; 1,2) ионы марганца входят в

состав в разных валентных состояниях, что значительно влияет на магнитные

свойства; во всех трех составах обнаружен переход в ферримагнитное

состояние при температурах 87 - 102 К; на основе расчета параметров

обменных связей предложена модель магнитной структуры и показано, что из-

за конкуренции обменных связей магнитная система разбивается на две

подсистемы; в соединении Мп12М18В05 в малых магнитных полях обнаружен

эффект обращения намагниченности, который наблюдается, когда две

ферримагнитно упорядоченные подсистемы связаны антиферромагнитно, что

8

согласуется с предложенной моделью; в соединении Ni2,14Mn0,86BO5 присутствие ионов марганца в четырехвалентном состоянии усиливает конкуренцию обменных связей между подсистемами и приводит к неколлинеарной ориентации магнитных моментов подсистем.

- Исследования состава и структурных свойств людвигитов (Niз-x-yCuxMnyB05 (х = 0,11; 0,21; у = 1,04; 1,06; 1,22) показали, что ионы марганца входят в состав соединений в двухвалентном и трехвалентном состоянии; включение меди с концентрацией, не превышающей 0,21, не приводит к моноклинным искажениям кристаллической решетки; во всех людвигитах (Niз-x-yCuxMnyB05 (х = 0,11; 0,21; у = 1,04; 1,06; 1,22) обнаружено два магнитных перехода; при увеличении концентрации меди и двухвалентного марганца температура магнитного упорядочения снижается; на основе расчета параметров обменных связей предложена модель магнитной структуры; показано, что конкуренция антиферромагнитных обменных связей приводит к неколлинеарной ориентации магнитных моментов и разбиению на две подсистемы.

- Выполнены исследования магнитных свойств людвигитов Ni5GeB2O10 и

обнаружено, что разупорядоченное распределение немагнитного иона в кристаллографической позиции 4И значительно влияет на установление магнитного порядка в изоструктурных соединениях Ni5GeB2O10 и Ni5SnB2O10; модель магнитного упорядочения, предложенная на основе расчетов параметров обменных связей, показала, что упорядоченное распределение немагнитного иона в одной из кристаллографических позиций может препятствовать возникновению дальнего магнитного порядка; в людвигите Ni5GeB2O10 обнаружено обменное смещение петель гистерезиса.

- В халсите М^^Та^^О^ обнаружены магнитный переход в ферримагнитное состояние при температуре ^ = 165 К, эффекты обращения намагниченности и знакопеременного обменного смещения петель гистерезиса; на основе расчета параметров обменных связей предложены

модели магнитного упорядочения, в рамках которых дано объяснение наблюдаемым эффектам.

Таким образом, научная и практическая значимость определяются тем, что в представленном исследовании решена важная научная проблема об установлении взаимосвязи между кристаллической структурой и физическими свойствами соединений, предложены модели магнитного упорядочения для оксиборатов различных структурных типов. Полученные результаты могут найти применение при создании квантовых компьютеров и магнитных сенсоров [9, 10].

Исследование оксиборатов переходных ионов с низким значением спина (медь и никель) в различных структурных типах (котоит, людвигит, халсит) показало, что наличие низкоразмерных элементов в кристаллической структуре (ленты, плоскости, стенки) существенно влияет на физические свойства соединений и их магнитное поведение. Результаты сформулированы в виде следующих положений, выносимых на защиту:

1. Физические свойства оксиборатов со структурами котоита Со3В206 и М3В2О6, людвигита СщМпВОз, М3-х-уСихМ%В05, Мз8пВ20ю, N1500 В2О10 и халсита №5.33Таа67В20ю обусловлены сложностью кристаллической структуры, включающей низкоразмерные элементы из ионов с незаполненными 3d- оболочками, и, как следствие этого, разнообразием проявлений косвенных обменных связей.

2. В антиферромагнетиках Со3В206 и М3В206 со структурой котоита магнитный порядок в низкоразмерных элементах (лентах) формируется обменными связями первой координационной сферы. Антиферромагнитные обменные связи второй координационной сферы способствуют антиферромагнитной ориентации магнитных моментов лент относительно друг друга, что приводит к удвоению магнитной ячейки относительно кристаллографической ячейки.

3. В соединениях со структурой людвигита наличие в структуре низкоразмерных структурных элементов (трехногих лестниц) оказывает значительное влияние на магнитные свойства соединений. Неколлинеарная магнитная структура Cu2MnB05 формируется двумя антиферромагнитными подсистемами, ориентированными под углом 60 градусов относительно друг друга, связанными с двумя трехногими лестницами в структуре. Магнитная система людвигитов Niз-x-yCuxMnyB05 ^ = 0,11; 0,21; у = 1,04; 1,06; 1,22) состоит из двух подсистем, которые упорядочиваются неколлинеарно в интервале температур 65-75 К. Магнитные моменты выстраиваются перпендикулярно оси с, а при температуре ниже 15 К магнитные моменты упорядочиваются вдоль оси с.

4. Магнитные подсистемы катионов в трехногих лестницах в структурах типа людвигита Ni2MnB05 и М2,14Мпа86ВО5 связаны слабо, что также приводит к возникновению эффекта реверсивной намагниченности в Mnl,2Nil,8B05 при Т = 65 К.

5. В людвигите Ni5SnB2O10 упорядоченное распределение немагнитного иона олова в кристаллографической позиции 4 и наличие конкуренции обменных связей приводит к формированию магнитоупорядоченных плоскостей, которые слабо связаны друг с другом, что препятствует возникновению дальнего трехмерного магнитного порядка, тогда как разупорядоченное распределение ионов германия в позиции 4 в Ni5GeB2O10 приводит к формированию двух магнитных подсистем, характерных для людвигитов, что является причиной возникновения обменного смещения петель гистерезиса.

6. В халсите Ni5.ззTao.67B20lo наличие в кристаллической структуре двух типов плоскостей, в которых магнитные связи формируют квадратную и треугольную решетки, приводит к разделению магнитной системы на несколько магнитных подсистем. Этим объясняются экспериментально обнаруженные эффекты обращения намагниченности и знакопеременного

обменного смещения петель гистерезиса в этом соединении.

11

Достоверность полученных в диссертации результатов обеспечивается использованием апробированных методов теории конденсированных сред, строгой обоснованностью принятых допущений, совпадением результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, использованием сертифицированного оборудования для экспериментальных исследований.

Апробация работы

Основные результаты работы были представлены в виде устных и стендовых докладов на следующих конференциях и симпозиумах: Объединенный Европейский симпозиум (2018, Майнц, Германия), Специализированные курсы «Геркулес» (ШС18): Нейтронное и синхротронное излучение в магнетизме (2015, Гренобль, Франция), Третья Международная конференция по моделированию материалов и семинар <^1еп2К» (2014, Нант, Франция), VI Евроазиатский симпозиум «Тенденции в магнетизме» (2016, Красноярск, Россия), Международная виртуальная конференция по магнетизму (2021, Франция), VII Евроазиатский симпозиум «Тенденции в магнетизме» (2019, Екатеринбург, Россия), 20-я Международная конференция по твердым соединениям переходных элементов (2016, Сарагоса, Испания), 24-й семинар <^1еп2К» (2017, Вена, Австрия), Московский международный симпозиум по магнетизму (2017, Москва, Россия), VIII Евроазиатский симпозиум «Тенденции в магнетизме» (2022, Казань, Россия).

Личный вклад автора

Задачи научного исследования, изложенного в работе, сформулированы автором, выполнены теоретико-групповой анализ возможных магнитных структур, расчёт параметров обменных связей в рамках полуэмпирической модели косвенной связи для людвигитов, котоитов и халсита, расчеты энергий различных катионноупорядоченных и спиновых конфигураций людвигитов и котоитов из первых принципов. Автором выполнены: обработка

экспериментальных данных, полученных на сертифицированном стандартном оборудовании; анализ намагниченности; интерпретация всех экспериментальных данных по исследованию магнитных свойств, магнитного кругового дихроизма. Автором проведены обобщение и интерпретация всех полученных экспериментальных и теоретических результатов, подготовлены научные статьи с результатами исследований.

Структура работы

Диссертация состоит из введения и шести глав. В первой главе дается обзор литературы, в котором рассмотрены особенности физических свойств оксиборатов с различными кристаллическими структурами (котоиты, людвигиты). Во второй главе представлено описание используемых экспериментальных и теоретических методов исследования. В следующих четырех главах представлены результаты оригинальных исследований. Диссертация изложена на 245 страницах машинописного текста, включая 43 таблицы и 111 рисунков. Список цитируемой литературы содержит 163 наименования.

Глава 1. Обзор литературы.

Оксиборатами принято называть соединения, в состав которых входят бор-кислородные группы ^Оз). Оксибораты кристаллизуются в различных структурных типах: пиробораты, варвикиты, хантиты, людвигиты, котоиты, кальциты и т.д. [11-17]. Наличие в структуре низкоразмерных элементов: лент, лестниц, плоскостей, зигзагообразных стенок и т.п. - является основной чертой оксиборатов [18]. Эти низкоразмерные элементы значительно влияют на физические свойства соединений. В зависимости от состава, в оксиборатах наблюдается большое разнообразие физических свойств [5, 6, 19, 20], таких как квазиодномерный магнетизм, спин-стекольное состояние, зарядовое упорядочение, неколлинеарный магнетизм. Некоторые соединения могут найти применение в практических приложениях в качестве детекторов ионизирующего излучения, анодов для аккумуляторов [21, 22]. 1.1. Оксибораты М3-ХМ'Х В206

Структурная формула оксиборатов семейства котоитов имеет вид

Mз-xM'xB206 (где М и М' - Со, Mn, М, Mg, Си, Сё). В зависимости от состава

оксибораты могут иметь различную сингонию: орторомбическую, с

пространственной группой симметрии Рппт, триклинную - ^1(2),

моноклинную - Р2/с. Интересной особенностью кристаллической структуры

данных соединений являются ленты, сформированные кислородными

октаэдрами металлических ионов. Орторомбические гомометаллические

оксибораты кристаллизуются в структуре минерала котоита. На данный

момент известны четыре гомометаллических котоита, в которых

металлический ион представлен кобальтом, никелем, магнием и марганцем [з,

4, 23, 24]. Для трех из них (с магнием, кобальтом и никелем) проведены

исследования кристаллической структуры [4] и магнитных свойств [3]. Все

три состава - Mnз(B0з)2, Соз^0з)2 и Мз^0з)2 - являются

антиферромагнетиками. Методом дифракции нейтронов решалась магнитная

структура котоитов Мз^0з)2 и Соз^0з)2 [3, 25]. Полностью расшифровать

14

магнитную структуру и определить магнитный момент каждого магнитного иона в ячейке не удалось, однако авторы предположили, что магнитная ячейка Со3(В03)2 больше элементарной кристаллографической в 4 раза (2ах&*2с). Магнитные моменты ионов кобальта формируют ленты. Магнитные моменты внутри лент ориентированы вдоль оси Ь ферромагнитно, между собой ленты ориентированы антиферромагнитно. В котоите М3(В03)2 магнитная структура такая же, как в Со3(В03)2. Авторы работы [26] провели исследования спектров ЕХА^ на К-крае поглощения ионов кобальта и спектров XANES для монокристаллов Со3В206, что позволило установить валентное состояние ионов кобальта, которое оказалось двухвалентным.

Исследования динамики кристаллической решетки антиферромагнетика М3(В03)2 в центре зоны Бриллюэна показали, что появление нескольких новых фононных мод и аномальное поведение некоторых «старых» фононов при температуре антиферромагнитного упорядочения и ниже обусловлено существованием структурного фазового перехода, связанного с магнитным упорядочением М3(В03)2 [27]. В работе [28] исследовалась динамика решетки котоита Со3(В03)2 методами инфракрасной и рамановской спектроскопии. Низкоэнергетическая часть фононных спектров сильно различается в М3(В03)2 и Со3(В03)2 со сдвигом частоты до 55 см-1. Никаких признаков магнитоструктурного фазового перехода в Со3(В03)2 при низкотемпературных рентгенодифракционных исследованиях не наблюдалось. Влияние магнитного упорядочения на фононную динамику, наблюдаемое в М3(В03)2, также должно представлять интерес и может дать информацию о проблеме связи между фононной динамикой и магнитным упорядочением [28].

Последние исследования показали, что М3(В03)2 имеет большой потенциал в качестве анодного материала для натрий-ионных аккумуляторов. Электрод М3(В03)2 обладает высокой обратимой емкостью 428,9 мА ч г-1 при 200 мА г-1. Даже при очень высокой плотности тока 2000 мА г-1 удельная емкость М3(В03)2 остается 304,4 мА ч г-1 [29].

Авторы работ [30, 31] получили кобальтовые оксибораты, замещённые никелем - Co2NiB2O6 и CoNi2B2O6. Были выполнены только структурные исследования полученных соединений и показано, что эти соединения обладают структурой котоита и изоморфны гомометаллическим котоитам C03B2O6, №зВ2Об.

Включение меди в состав оксиборатов приводит к понижению симметрии до триклинной [32, 33]. Исследования физических свойств, а также магнитной структуры методом дифракции нейтронов показали, что в Cu3B2O6 сложная магнитная структура. Корреляция магнитных моментов в плоскостях развивается от ~50 К при понижении температуры, приводя к трехмерному антиферромагнитному фазовому переходу при 10 К. Магнитные моменты в Cu3B2O6 упорядочиваются в плоскости bc [33]. Кроме мономедного состава, был получен ряд соединений, в которых помимо меди содержатся другие двухвалентные ионы: кобальт, никель, кадмий [14, 34, 35, 36]. В отличие от Cu3B2O6, симметрия кристаллической решётки в этих соединениях моноклинная.

Несмотря на то что соединения CU2C0B2O6 и CU2MB2O6 изоморфны, их магнитные свойства кардинально различаются [14, 34]. В соединении Cu2CoB2O6 при температуре Tsf = 5 K происходит переход в спин-стекольное состояние [34]. Авторы [34, 35] предполагают, что спин-стекольное поведение магнитных свойств в этом материале возникает вследствие геометрических фрустраций из-за особенностей решетки. Соединение CU2N1B2O6 ниже Tn = 15 K переходит в магнитоупорядоченное состояние [31]. Различия в свойствах Cu2NiB2O6 и Cu2CoB2O6 возникают из-за конкуренции обменных взаимодействий в треугольных группах, сформированных металлическими ионами.

В Cu2CdB2O6 наблюдалось плато намагниченности в магнитных полях

выше 23 Тл и антиферромагнитный дальний порядок в слабых полях. Две

кристаллографические позиции ионов меди [Cul и Cu2] расположены рядом

друг с другом. Спины на узлах Cul находятся в почти синглетном состоянии,

16

для разрыва которого необходима конечная энергия. Спины на позициях Cu2 почти поляризованы в области плато, тогда как в слабых полях они образуют антиферромагнитный порядок. Следовательно, почти спин-синглетное состояние и антиферромагнитный порядок сосуществуют рядом в слабых полях, но обменным взаимодействием между спинами Cul и Cu2 можно пренебречь [36]. Таким образом, магнитные свойства оксиборатов М3-хМ'хВ2Об в значительной степени зависят от типа магнитных ионов.

1.2 Оксибораты (M, M'>bBO5

Структурная формула оксиборатов со структурой людвигита имеет вид (M, M')3BO5. Пространственная группа - Pbam (55) [11]. Однако, включение в состав ионов меди приводит к понижению сингонии до моноклинной, хотя общий мотив структуры сохраняется. Химическая формула соединения предполагает, что металлические ионы должны иметь различную валентность по условию электронейтральности. Из-за того, что металлические ионы должны быть представлены ионами в разном валентном состоянии, в состав людвигитов могут входить различные металлические ионы: двухвалентные (Mg, Co, Zn, Ni, Fe), трёхвалентные (Al, Ga, V, Mn, Fe, Cr, Co), четырёхвалентные (Ti, Ge, Zr, Mn, Sn), и даже пятивалентные ионы (Sb, Nb) [19, 20, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45]. Кроме этого, существуют людвигиты, в которых один тип металлического иона входит в разных валентных состояниях (гомометаллические) [5, 37]. Металлические ионы расположены в центрах кислородных октаэдров, ионы бора находятся в центре треугольников. Каждый угол треугольника является углом разных октаэдров МеО6. Октаэдры, соединяясь между собой ребрами и углами, формируют зигзагообразные стенки (рис. 1). На рисунке 1 представлена структура людвигита, неэквивалентные позиции металлического иона обозначены цифрами 1-4. В большинстве соединений двухвалентные ионы заселяют позиции 1-3, а ионы с другими валентностями (M+3, M+4, M+5) заселяют позицию 4, реже позицию 2 (табл. 1) [46].

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Софронова Светлана Николаевна, 2024 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[1] Experimental realization of long-distance entanglement between spins in antiferromagnetic quantum spin chains / S. Sahling, G. Remenyi, C. Paulsen [et al] // Nature Physics. - 2016. - Vol. 11. - No. 3. - P. 255-260.

[2] Controlling the state of quantum spins with electric currents / S. Loth, K. von Bergmann, M. Ternes [et al] // Nature Physics. - 2010. - Vol. 6. - No. 5. - P. 340344.

[3] Antiferromagnetism in Mn3B2O6, Co3B2O6, and Ni3B2O6 / R. E. Newnham, R. P. Santoro, P. F. Seal, G. R. Stallings // Physica Status Solidi (b). - 1966. - Vol. 16. - P. K17-K19.

[4] Effenberger, H. Verfeinerung der Kristallstrukturen der isotypen Verbindungen M3(BO3)2 mit M = Mg, Co und Ni (Strukturtyp: Kotoit) / H. Effenberger, F. Pertlik // Zeitschrift für Kristallographie. - 1984. - Bd. 166. - Pp. 129-140.

[5] Attfield, J. P. Magnetic and crystal structures of iron borates / J. P. Attfield, J. F. Clarke, D. A. Perkins // Physica B: Condensed Matter. - Vols. 180-181. -Pp. 581-584.

[6] Bordet, P. Magnetic structure and charge ordering in Fe3BO5: A single-crystal x-ray and neutron powder diffraction study / P. Bordet, E. Suard // Physical Review

B. - 2009. - Vol. 79. - P. 144408.

[7] Magnetism and charge order in the ladder compound Co3O2BO3 / D. C. Freitas,

C. P. C. Medrano, D. R. Sanchez [et al] // Physical Review B. - 2016. - Vol. 94. -P. 174409.

[8] Cation-mediated interaction and weak ferromagnetism in Fe3O2BO3 / R. B. Guimaraes, M. Mir, J. C. Fernandes [et al] // Physical Review B. - 1999. -Vol. 60. - P. 6617.

[9] Quantum cryptography / N. Gisin, G. Ribordy, W. Tittel, H. Zbinden // Reviews of Modern Physics. - 2002. - Vol. 74. - P. 145.

[10] Quantum repeaters based on atomic ensembles and linear optics / N. Sangouard, C. Simon, H. de Riedmatten, N. Gisin // Reviews of Modern Physics. - 2011. - Vol. 83. - P. 33.

[11] Takéuchi, Y. The crystal structures of warwickite, ludwigite and pinakiolite / Y. Takéuchi, T. Watanabé, T. Ito // Acta Crystallographica. - 1950. - Vol. 3. - Pp. 98-107.

[12] Wiedenmann, A. Untersuchungen zum magnetischen Verhalten von quasi-1 dimensionalen Spinglassystemen FeMgBO4 und FeMg2BO5 /

A. Wiedenmann. - 1979. - Hamburg.

[13] Magnetic properties of M3B2O6 and Co3B2O6 single crystals / L. N. Bezmaternykh, S. N. Sofronova, N. V. Volkov [et al] // Physica Status Solidi

B. - 2012. - Vol. 249. - Pp. 1628-1633.

[14] Long-range antiferromagnetic ordering in Cu2NiB2O6 / Z. He, T. Kyômen, T. Taniyama, M. Itoh // Journal of Solid State Chemistry. - 2006. - Vol. 179. - Pp. 3937-3941.

[15] Crystal structure refinement of huntite, CaMgr(COr)4, with X-ray powder data / W. A. Doness, R. J. Rpsoen // American Mineralogist. - 1986. - Vol. 71. - Pp. 163-166.

[16] Synthesis, crystal structure and characterization of iron pyroborate Fe2B2O5 single crystals / T. Kawano, H. Morito, T. Yamada [et al] // Journal of Solid State Chemistry. - 2009. - Vol. 182. - Pp. 2004-2009.

[17] Wang, S. Flux Growth and Crystal Structure Refinement of Calcite Type Borate GaBOs / S. Wang, N. Ye, K. R. Poeppelmeier // Crystals. - 2015. - Vol. 5 - Pp. 252-260.

[18] Magnetic interactions in the ludwigite Ni2FeO2BO3 / J. C. Fernandes, R. B. Guimaräes, M. A. Continentino [et al] // Physical Review B. - 1998. - Vol. 58. - P. 287.

[19] Partial magnetic ordering and crystal structure of the ludwigites Co2FeO2BO3 and Ni2FeO2BO3 / D. C. Freitas, M. A. Continentino, R. B. Guimaräes [et al] // Physical Review B. - 2009. - Vol. 79. - P. 134437.

[20] Structural and magnetic properties of the oxyborate Co5Ti(O2BO3)2 / D. C. Freitas, R. B. Guimaräes, D. R. Sanchez [et al] // Physical Review B. - 2010. - Vol. 81. - P. 024432.

[21] Growth and ultraviolet application of Li2B4O7 crystals: Generation of the fourth and fifth harmonics of Nd:Y3Al5O12 lasers / R. Komatsu, N. Sarukura, Z. Liu [et al] // Applied Physics Letters. - 1997. - Vol. 70. - Pp. 3492-3494.

[22] Transient hole-polaron optical absorption in LiôGd(BO3)3 crystals / I. N. Ogorodnikov, N. E. Poryvaî, V. A. Pustovarov [et al] // Physics of the Solid State. - 2009. - Vol. 51. - Pp. 1160-1166.

[23] Berger, S. V. The Crystal Structure of the Isomorphous Orthoborates of Cobalt and Magnesium / S. V. Berger // Acta Chemica Scandinavica. - 1949. - Vol. 3. -Pp. 660-675.

[24] Pardo, J. The crystal structure of nickel orthoborate, Ni3(BO3)2 / J. Pardo, M. Martinez-Ripoll, S. García-Blanco // Acta Crystallographica B. - 1974. - Vol. 30. - Pp. 37-40.

[25] Newnham, R. Neutron-diffraction study of Co3B2O6 / R. Newnham, M. Redman, R. Santoro // Zeitschrift für Kristallographie. - 1965. - Crystalline Materials. - Vol. 121. - Pp. 418-424.

[26] Crystal structure and magnetization of a Co3B2O6 single crystal / N. V. Kazak, M. S. Platunov, N. B. Ivanova [et al] // Journal of Experimental and Theoretical Physics. - 2013. - Vol. 117. - P. 94-107.

[27] Lattice dynamics and a magnetic-structural phase transition in the nickel orthoborate Ni3(BO3> / R. V. Pisarev, M. A. Prosnikov, V. Y. Davydov [et al] // Physical Review B. - 2016. - Vol. 93. - P. 134306.

[28] Lattice dynamics of cobalt orthoborate Co3(BO3)2 with kotoite structure / A. Molchanova, M. Prosnikov, V. Petrov [et al] // Journal of Alloys and Compounds. - 2021. - Vol. 865. - P. 158797.

[29] Ni3(BO3)2 as anode material with high capacity and excellent rate performance for sodium-ion batteries / B. Xu, Yao Liu, Jianliya Tian [et al] // Chemical Engineering Journal. - 2019. - Vol. 363. - P. 285.

[30] Tekin, B. Synthesis and crystal structure of dicobalt nickel orthoborate, Co2Ni(BO3)2 / B. Tekin, H. Güler // Materials Chemistry and Physics. - 2008. - Vol. 108. - Pp. 88-91.

[31] Güler, H. Synthesis and crystal structure CoNi2(BO3)2 / H. Güler, B. Tekin // Inorganic Materials - 2009. - Vol. 45. - P. 538-542.

[32] Behm, H. Pentadecacopper (II) bisdiborate hexaorthoborate dioxide / H. Behm // Acta Crystallographica Section B. - 1982. - Vol. 38. - Pp. 2781-2784.

[33] Synthesis and magnetic properties of Cu3B2O6 single crystals / G. A. Petrakovskii, K. A. Sablina, A. M. Vorotynov [et al] // Physics of the Solid State. - 1999. - Vol. 41. - Pp. 610-612.

[34] He, Z. Spin-glass behavior in the ordered ribbon borate Cu2CoB2O6 / Z. He, T. Kyômen, M. Itoh // Physical Review B. - 2004. - Vol. 70. - P. 134431.

[35] Schaefer, J. Ein neues Kupfercobaltboratoxid mit isolierten B2Os-Baugruppen: Cu2Co(B2O5)O / J. Schaefer, K. Bluhm // Zeightschrift für anorganische und allgemeine Chemie. - 1994. - Bd. 620. - Pp. 1051-1055.

[36] Magnetic structure of Cu2CdB2O6 exhibiting a quantum-mechanical magnetization plateau and classical antiferromagnetic long-range order / M. Hase, A. Dönni, V. Y. Pomjakushin [et al] // Physical Review B. - 2009. - Vol. 80. - P. 104405.

[37] Structure and magnetism of homometallic ludwigites: Co3O2BO3 versus Fe3O2BO3 / D. C. Freitas, M. A. Continentino, R. B. Guimaräes [et al] // Physical Review B. - 2008. - Vol. 77. - P. 184422.

[38] Nonmagnetic ions enhance magnetic order in the ludwigite CosSn(O2BO3)2 / C. P. C. Medrano, D. C. Freitas, D. R. Sanchez [et al] // Physical Review B. - 2015. - Vol. 91. - P. 054402.

[39] Neuendorf, H. Transition from quasi-one-dimensional to spin-glass behaviour in insulating FeMg2BO5 / H. Neuendorf, W. Gunßer // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 1997. - Vol. 173. - Pp. 117-125.

[40] Magnetization pole reversal of ferrimagnetic ludwigites Mn3-xNixBO5 / L. N. Bezmaternykh, E. M. Kolesnikova, E. V. Eremin [et al] // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2014. - P. 55-59.

[41] Spin-Lattice Coupling and Peculiarities of Magnetic Behavior of Ferrimagnetic Ludwigites Mn0.52M1.52Mn3+BO5(M=Cu, Ni) / L. Bezmaternykh, E. Moshkina, E. Eremin [et al] // Solid State Phenomena. - 2015. - Vols. 233-234. - Pp. 133-136.

[42] Crystal structure and magnetic anisotropy of ludwigite Co2FeO2BO3 / N. B. Ivanova, N. V. Kazak, Y. V. Knyazev [et al] // Journal of Experimental and Theoretical Physics. - 2011. - Vol. 113. - Pp. 1015-1024.

[43] Effect of the diamagnetic dilution on the magnetic ordering and electrical conductivity in the Co3O2BO3: Ga ludwigite / N. B. Ivanova, M. S. Platunov, Y. V. Knyazev [et al] // Physics of the Solid State. - 2012. - Vol. 54. - Pp. 22122221.

[44] Bluhm, K. A Contribution about Oxometallates Containing Trigonal Planar BO3-Polyhedra M2MBO5 (M = Ga, Fe, Al, Cr) / K. Bluhm, H. Müller-Buschbaum // Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. - 1990. - Vol. 582. - Pp. 1520.

[45] Bluhm, K. Zur Kristallstruktur von Cu2M(BO3)O2 (M = Fe3+, Ga3+) / K. Bluhm, J. Schaefer // Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. - 1995. -Bd. 621. - P. 571-575.

[46] Synthesis and crystal structure of a novel ludwigite borate: Mg2InBO5 / L. Wang, G. M. Cai, J. J. Fan [et al] // Journal of Alloys and Compounds. - 2013. -Vol. 575. - Pp. 104-108.

[47] Norrestam, R. The crystal structure of magnesium-aluminium ludwigite, Mg2.11Al0.31Fe0.53Ti0.05Sb0.01BO5, a combined single crystal X-ray and HREM study / R. Norrestam, S. Dahl, J.-O. Bovin // Zeitschrift für Kristallographie. - 1989. -Vol. 187. - Pp. 201-211.

[48] Takeuchi, Y. The structure type of ludwigite / Y. Takeuchi, T. Kogure // Zeitschrift für Kristallographie. - 1992. - Vol. 200. - Pp. 161-167.

[49] Brovkin, A. A. Cation distribution in the structure of titanium-containing ludwigite / A. A. Brovkin, I. V. Rozhdestvenskaya, E. A. Rykova // Crystallography Reports. - 2002. - Vol. 47. - Pp. 412-414.

[50] Irwin, M. B. The crystal structure of ludwigite / M. B. Irwin, R. C. Peterson // Canadian Mineralogist. - 1999. - Vol. 37. - Pp. 939-943.

[51] Burns, P. C. Jahn-Teller distorted Mn3+O6 octahedra in fredrikssonite, the fourth polymorph of Mg2Mn3+(BO3)O2 / P. C. Burns, M. A. Cooper, F. C. Hawthorne // Canadian Mineralogist. - 1999. - Vol. 32. - Pp. 397-403.

[52] Structural investigation of two synthetic oxyborates: The mixed magnesium-manganese and the pure cobalt ludwigites Mgi.93Mni.07O2BO3 and Co3O2BO3 / R. Norrestam, K. Nielsen, I. S0tofte, N. Thorup // Zeitschrift für Kristallographie.

- 1989. - Vol. 189. - Pp. 33-41.

[53] Kawano, T. Redetermination of synthetic warwickite Mg5TiO4(BO3)2 / T. Kawano, H. Yamane // Acta Crystallographica. - 2010. - Vol. C66. - P. i92-i94.

[54] Hriljac, J. A. The synthesis and crystal structures of the related series of aluminoborates: Co2.1Al0.9BO5, Ni2AlBO5, and Cu2AlBO5 / J. A. Hriljac, R. D. Brown, A. K. Cheetham // Journal of Solid State Chemistry. - 1990. - Vol. 84.

- Pp. 289-298.

[55] Utzolino, A. Synthesis and X -Ray Characterization of Two New Compounds with Ludwigite-Structure: CosSn(BO3)2O4 and CosMn(BO3)2O4 / A. Utzolino, K. Bluhm // Zeitschrift für Naturforschung B: A Journal of Chemical Sciences. -1996. - Vol. 51. - Pp. 305-308.

[56] Busche, S. Synthesis and Crystal Structure of Zinc Borate Oxides Containing Isolated Trigonal Planar BO3 Units: ZnsMn(BO3)2O4 and ZnFe(BO3)O / S. Busche, K. Bluhm // Zeitschrift für Naturforschung B: Journal of Chemical Sciences. - 1995.

- Vol. 50. - Pp. 1450-1454.

[57] Stenger, C. G. The crystal structure of NisTiB2O10 / C. G. Stenger, G. C. Verschoor, D. J. Ijdo // Materials Research Bulletin. - 1973. - Vol. 8. - Pp. 1285-1292.

[58] Bluhm, K. About the Stabilization of the Oxidation State MIV in the M5MB2O10-Type (M=V4+, Mn4+) / K. Bluhm, H. Müller-Buschbaum // Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. - 1989. - Vol. 579. - Pp. 111-115.

[59] Bluhm, K. Oxometallate mit inselförmigen bor-einlagerungen Ni5MB2O10 / K. Bluhm, H. Müller-Buschbaum // Journal of the Less Common Metals. - 1989. -Vol. 147. - Pp. 133-139.

[60] Perkins, D. A. Resonant powder X-ray determination of the cation distribution in FeNi2BO5 / D. A. Perkins, J. P. Attfield // Journal of the Chemical Society, Chemical Communications. - 1991. - Vol. 4. - Pp. 229-231.

[61] Structural Characterizations of Two Synthetic Ni-Ludwigites, and Some Semiempirical EHTB Calculations on the Ludwigite Structure Type / R. Norrestam, M. Kritikos, K. Nielsen [et al] // Journal of Solid State Chemistry. - 1994. - Vol. 111. - Pp. 217-223.

[62] Wiedenmann, A. Magnetic Behaviour of Imperfect Quasi One Dimensional Insulators FeMgBO4 and FeMg2BO5: Spin Glass System? / A. Wiedenmann, P. Burlet // Journal de Physique. - 1978. - Vol. 39. - Pp. 720-722.

[63] Bertaut, E. F. Structures des boroferrites / E. F. Bertaut // Acta Crystallographica. - 1950. - Vol. 3. - Pp. 473-474.

[64] Wiedenmann, A. Mössbauer study of imperfect one dimensional magnetic systems FeMgBO4 and FeMg2BO5 / A. Wiedenmann, P. Burlet, R. Chevalier // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 1980. - Vols. 15-18. - Pp. 216218.

[65] Magnetism and charge ordering in Fe3O2BO3 studied by Fe57 Mössbauer spectroscopy / J. J. Larrea, D. R. Sánchez, F. J. Litterst [et al] // Physical Review B. - 2004. - Vol. 70. - P. 174452.

[66] Latgé, A. Transverse charge density waves in ladder systems / A. Latgé, M. A. Continentino // Physical Review B. - 2002. - Vol. 66. - P. 094113.

[67] Specific heat of Fe3O2BO3: Evidence for a Wigner glass phase / J. C. Fernandes, R. B. Guimaräes, M. A. Continentino [et al] // Physical Review B. - 2000. - Vol. 61. - P. R850.

[68] Uniaxial magnetic anisotropy in Co2.2sFe0.7sO2BO3 compared to Co3O2BO3 and Fe3O2BO3 ludwigites / J. Bartolomé, A. Arauzo, N. V. Kazak [et al] // Physical Review B. - 2011. - Vol. 83. - P. 144426.

236

[69] First principles calculation of magnetic order in a low-temperature phase of the iron ludwigite / M. Matos, J. Terra, D. E. Ellis, A. S. Pimentel // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2015. - Vol. 374. - P. 148-152.

[70] Theoretical Investigation of the Spin Exchange Interactions and Magnetic Properties of the Homometallic Ludwigite Fe3O2BO3 / M.-H. Whangbo, H.-J. Koo, J. Dumas, M. A. Continentino // Inorganic Chemistry. - 2002. - Vol. 41. - P. 21932201.

[71] Vallejo, E. Spin ordering in three-leg ladders in Ludwigite systems / E. Vallejo, M. Avignon // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2007. - Vol. 310. -P. 1130-1132.

[72] Magnetic and electrical properties of cobalt oxyborate Co3BO5 / N. B. Ivanova, A. D. Vasil'ev, D. A. Velikanov [et al] // Physics of the Solid State. - 2007. -Vol. 49. - Pp. 651-653.

[73] Magnetic, electronic, structural, and thermal properties of the Co3O2BO3 ludwigite in the paramagnetic state / C. Galdino, D. Freitas, C. Medrano [et al] // Phys. Rev. B. - 2019. - Vol. 100. - P. 165138.

[74] Different Look at the Spin State of Co3+ Ions in a CoO5 Pyramidal Coordination / Z. Hu, H. Wu, M. Haverkort [et al] // Phys. Rev. Lett. - 2004. - Vol. 92. -P. 207402.

[75] Local electronic structure and magnetic properties of LaMn0.5Co0.5O3 studied by x-ray absorption and magnetic circular dichroism spectroscopy / T. Burnus, Z. Hu, H. Hsieh [et al] // Phys. Rev. B. - 2008. - Vol. 77. - P. 125124.

[76] Spin state crossover in Co3BOs / N. Kazak, M. Platunov, Y. Knyazev [et al] // Phys. Rev. B. - 2021. - Vol. 103. - P. 094445.

[77] Magnetic interactions in the monoclinic ludwigite Cu2FeO2BO3 / M. A. Continentino, J. C. Femandes, R. B. Guimarâes [et al] // European Physical Journal B. - 1999. - Vol. 9. - Pp. 613-618.

[78] Goodenough, J. B. Direct Cation - Cation Interactions in Several Oxides / J. B. Goodenough // Physical Review. - 1960. - Vol. 117. - P. 1442.

[79] Identification of Local Magnetic Contributions in a Co2FeBO5 Single Crystal by XMCD Spectroscopy / M. S. Platunov, S. G. Ovchinnikov, N. V. Kazak [et al] // Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters. - 2012. - Vol. 96. -Pp. 650-654.

[80] Structure and magnetism of copper-substituted cobalt ludwigite Co3O2BO3 / N. B. Ivanova, N. V. Kazak, Y. V. Knyazev [et al] // Low Temperature Physics. - 2013.

- Vol. 39. - P. 709.

[81] Crystal structure and magnetic properties of Mn substituted ludwigite Co3O2BO3 / Y. V. Knyazev, N. B. Ivanova, N. V. Kazak [et al] // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2012. - Vol. 324. - Pp. 923-927.

[82] Spin-glass behavior in Co3Mn3(O2BO3)2 ludwigite with weak disorder / M. A. V. Heringer, D. L. Mariano, D. C. Freitas [et al] // Phys. Rev. Materials. - 2020. -Vol. 4. - P. 064412.

[83] Spin-glass magnetic ordering in CoMgGaO2BO3 ludwigite / N. B. Ivanova, M. S. Platunov, Y. V. Knyazev [et al] // Low Temperature Physics. - 2012. - Vol. 38.

- P. 172.

[84] Sheldrick, G. M. Crystal structure refinement with SHELXL / G. M. Sheldrick // Acta Crystallographica Section C. - 2015. - Vol. C71. - P. 3.

[85] Spek, A. L. PLATON SQUEEZE: a tool for the calculation of the disordered solvent contribution to the calculated structure factors / A. L. Spek // Acta Crystallographica Section C. - 2015. - Vol. 71. - P. 9-18.

[86] Chernyshov, A. A. Structural Materials Science end-station at the Kurchatov Synchrotron Radiation Source: Recent instrumentation upgrades and experimental results / A. A. Chernyshov, A. A. Veligzhanin, Y. V. Zubavichus // Nuclear Instruments and Methods Phys. Res., Sect. A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. - 2009. - Vol. 603. - P. 95-98.

[87] Anderson, P. W. New Approach to the Theory of Superexchange Interactions / P. W. Anderson // Physical Review. - 1959. - Vol. 115. - P. 2.

[88] Sawatzky, G. A. Magnetic interactions and covalency effects in mainly ionic compounds / G. A. Sawatzky, W. Geertawa, C. Haas // J. Magn. and Magn. Mater.

- 1976. - Vol. 3. - P. 37.

[89] Anderson, P. W. Theory of magnetic interactions: Exchange in isolators and semiconductors / P. W. Anderson // Solid St. Phys. - 1963. - Vol. 14. - P. 99.

[90] Гуденаф, Д. Магнетизм и химическая связь / Д. Гуденаф; перевод с английского Д. М. Мазо, Б. Е. Левина; Под ред. Б. Е. Левина, С. С. Горелика.

- Москва: Металлургия, 1968. - 325 с.

[91] Еремин, М. В. К теории косвенного обменного взаимодействия ионов в диэлектриках / М. В. Еремин // Физика твёрдого тела. - 1982. - Т. 24. - № 2. -С. 423-432.

[92] Еремин, М. В. Двухмостиковые механизмы косвенного обмена / М. В. Еремин // Физика твердого тела. - 1982. - Т. 24. - С. 3216.

[93] Еремин, М. В. Обменные взаимодействия ионов V2+, Mn2+, Ni2+ в кубических кристаллических полях / М. В. Еремин // Физика твердого тела. -1983. - Т. 25. - С. 1754.

[94] Born, M. Zur Quantentheorie der Molekeln / M. Born, R. Oppenheimer // Annalen der Physik. - 1927. - Vol. 389. - S. 457.

[95] Echenique, P. A mathematical and computational review of Hartree-Fock SCF methods in quantum chemistry / P. Echenique, J. L. Alonso // Molecular Physics. -2007. - Vol. 105. - Pp. 3057-3098.

[96] Hohenberg, P. Inhomogeneous Electron Gas / P. Hohenberg, W. Kohn // Physical Review. - 1984. - Vol. 136. - P. B864.

[97] Ilanko, S. The Rayleigh-Ritz Method for Structural Analysis / S. Ilanko, L. E. Monterrubio, Y. Mochida. - Wiley, 2014.

[98] Kohn, W. Self-Consistent Equations Including Exchange and Correlation Effects / W. Kohn, L. J. Sham // Physical Review. - 1965. - Vol. 140. - P. A1133.

[99] Slater, J. A Simplification of the Hartree-Fock Method / J. Slater // Phys. Rev.

- 1951. - Vol. 385. - P. 385.

[100] Slater, J. The self-consistent field for Molecules and Solids / J. Slater. - New York: MacGraw-Hill, 1974.

[101] Perdew, J. Accurate and simple analytic representation of the electron-gas correlation energy / J. Perdew, Y. Wang // Physical Review B. - 1992. - Vol. 45. -P. 13244.

[102] Perdew, J. P. Generalized Gradient Approximation Made Simple / J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof // Physical Review Letters. - 1996. - Vol. 77. - N 18. - Pp. 3865-3868.

[103] Langreth, D. The gradient approximation to the exchange-correlation energy functional: A generalization that works / D. Langreth, J. Perdew // Solid State Communications. - 1979. - Vol. 31. - P. 567.

[104] Bachelet, G. B. Pseudopotentials that work: From H to Pu / G. B. Bachelet, D. R. Hamann, M. Schlüter // Physical Review B. - 1984. - Vol. 26. - Pp. 41994228.

[105] Hamann, D. Semiconductor Charge Densities with Hard-Core and Soft-Core Pseudopotentials / D. Hamann // Physical Review Letters. - 1978. - Vol. 42. -P. 662.

[106] Kerker, G. P. Non-singular atomic pseudopotentials for solid state applications / G. P. Kerker // Journal of Physics C: Solid State Physics. - 1980. - Vol. 13. -P. L189.

[107] Troullier, N. Efficient pseudopotentials for plane-wave calculations / N. Troullier, J. L. Martins // Physical Review B. - 1991. - Vol. 43. - P. 1993.

[108] Troullier, N. Efficient pseudopotentials for plane-wave calculations. II. Operators for fast iterative diagonalization / N. Troullier, J. L. Martins // Physical Review B. - 1991. - Vol. 43. - P. 8861.

[109] Loukes, T. The Augmented-Plane Wave method / T. Loukes. - New York: Benjamin, 1967.

[110] Andersen, O. K. Linear methods in band theory / O. K. Andersen // Physical Review B. - 1975. - Vol. 12. - P. 3060.

[111] Sjöstedta, E. An alternative way of linearizing the augmented plane-wave method / E. Sjöstedta, L. Nordströma, D. Singhb // Solid State Communications. -2000. - Vol. 114. - Pp. 15-20.

[112] An Augmented Plane Wave + Local Orbitals Program for Calculating Crystal Properties / P. Blaha, K. Schwarz, G. Madsen [et al]. - Vienna: Vienna University of Technology Inst. of Physical and Theoretical Chemistry, 2015.

[113] WIEN2k: An APW+lo program for calculating the properties of solids / P. Blaha, K. Schwarz, F. Tran [et al] // J. Chem. Phys. - 2020. - Vol. 152. - P. 074101.

[114] YCa3(VO)3(BO3)4: A Kagome Compound Based on Vanadium (III) with a Highly Frustrated Ground State / W. Miiller, M. Christensen, A. Khan [et al] // Chemistry of Materials. - 2011. - Vol. 23. - Pp. 1315-1322.

[115] Goff, R. J. Spin, charge, and orbital order in Mn2OBO3 / R. J. Goff, A. J. Williams, P. J. Attfield // Physical Review B. - 2004. - Vol. 70. - P. 014426.

[116] Spin dynamics of triangular lattice antiferromagnet CuFeO2: Crossover from spin-liquid to paramagnetic phase / K. Hayashi, T. Nozaki, R. Fukatsu [et al] // Physical Review B. - 2009. - Vol. 80. - P. 144413.

[117] Bayukov, O. A. The Prognostication Possibility of Some Magnetic Properties for Dielectrics on the Basis of Covalency Parameters of Ligand-Cation Bonds / O. A. Bayukov, A. F. Savitskii // Physica Status Solidi b. - 1989. - Vol. 155. -Pp. 249-255.

[118] Bayukov, O. A. The dielectrics magnetic properties forecast is possible /

0. A. Bayukov, A. F. Savitskii // Fizika Tverdogo Tela. - 1994. - Vol. 36. - P. 1923.

[119] Anisimov, V. I. Band theory and Mott insulators: Hubbard U instead of Stoner I / V. I. Anisimov, J. Zaanen, O. K. Andersen // Physical Review B. - 1991. - Vol. 44. - P. 943.

[120] Density-functional theory and NiO photoemission spectra / V. I. Anisimov,

1. V. Solovyev, M. A. Korotin [et al] // Physical Review B. - 1993. - Vol. 48. - P. 16929.

[121] Blochl, P. E. Improved tetrahedron method for Brillouin-zone integrations / P. E. Blochl, O. Jepsen, O. K. Andersen // Physical Review B. - 1994. - Vol. 49. -P. 16223.

[122] Magnetic properties of M3B2O6 and C03B2O6 single crystals / L. N. Bezmaternykh, S. N. Sofronova, N. V. Volkov [et al] // Physica Status Solidi b. - 2012. - Vol. 249. - Pp. 1628-1633.

[123] Magnetic Properties of Ludwigite Monocrystals CU2MBO5 (M = Fe3+, Ga3+) / G. A. Petrakovsky, L. N. Bezmaternykh, D. A. Velikanov [et al] // Solid State Physics. - 2009. - Vol. 51. - Pp. 2077-2083.

[124] Ковалев, О. В. Неприводимые представления пространственных групп / О. В. Ковалев. - Киев: Академия наук УССР, 1961.

[125] Назаренко, И. И. Зависимость магнитного упорядочения от распределения ионов железа в людвигите Cu2FeBO5 / И. И. Назаренко, С. Н. Софронова, Е. М. Мошкина // Журнал экспериментальной и теоретической физики. - 2018. - Т. 153. - C. 809.

[126] Ravel, B. ATHENA, ARTEMIS, HEPHAESTUS: data analysis for X-ray absorption spectroscopy using IFEFFIT / B. Ravel, M. Newville // Journal of Synchrotron Radiation. - 2005. - Vol. 12. - P. 537.

[127] Newville, M. IFEFFIT: interactive XAFS analysis and FEFF fitting / M. Newville // Journal of Synchrotron Radiation. - 2001. - Vol. 8. - P. 322.

[128] Description of the new I1011 beamline for magnetic measurements using synchrotron radiation at MAX-lab / I. A. Kowalik, G. Ohrwall, B. Jensen [et al] // Journal of Physics: Conference Series. - 2010. - Vol. 211. - P. 012030.

[129] Rodríguez-Carvajal, J. Recent advances in magnetic structure determination by neutron powder diffraction / J. Rodríguez-Carvajal // Physica B: Condensed Matter. - 1993. - Vol. 192. - P. 55.

[130] Symmetry-Based Computational Tools for Magnetic Crystallography / J. Perez-Mato, S. Gallego, E. Tasci [et al] // Annual Review of Materials Research. - 2015. - Vol. 45. - P. 217.

[131] Flux crystal growth of Cu2GaBO5 and CU2AIBO5 / E. Moshkina, T. Gavrilova, I. F. Gilmutdinov [et al] // Journal of Crystal Growth. - 2020. - Vol. 545. -P. 125723.

[132] Anisotropic exchange in LiCuVO4 probed by ESR / H.-A. Krug von Nidda, L. E. Svistov, M. V. Eremin [et al] // Physical Review B. - 2002. - Vol. 65. - P. 134445.

[133] Eremina, R. Anisotropic exchange and effective crystal field parameters / R. Eremina // Magnetic Resonance in Solids. Electronic Journal. - 2014. - Vol. 16. - P. 14102.

[134] Menyuk, N. Magnetization reversal and asymmetry in cobalt vanadate (IV) / N. Menyuk, K. Dwight, D. Wickham // Physical Review Letters. - 1960. - Vol. 4. -P. 119.

[135] Design and preparation of a novel magnet exhibiting two compensation temperatures based on molecular field theory / S.-I. Ohkoshi, Y. Abe, A. Fujishima, K. Hashimoto // Physical Review Letters. - 1999. - Vol. 82. - P. 1285.

[136] Element-specific magnetometry on negatively magnetized NdMnO3+s / F. Bartolomé, J. Herrero-Albillos, L. García, J. Bartolomé // Journal of Applied Physics. - 2005. - Vol. 97. - P. 10A503.

[137] Yusuf, S. M. Temperature- and magnetic-field-controlled magnetic pole reversal in a molecular magnetic compound / S. M. Yusuf, A. Kumar, J. Yakhmi // Applied Physics Letters. - 2009. - Vol. 95. - P. 182506.

[138] Microscopic Understanding of Negative Magnetization in Cu, Mn, and Fe Based Prussian Blue Analogues / A. Kumar, S. M. Yusuf, L. Keller, J. Yakhmi // Physical Review Letters. - 2008. - Vol. 101. - P. 207206.

[139] Weak ferrimagnetism, compensation point, and magnetization reversal in Ni(HCOO)2*2H2O / H. Kageyama, D. Khomskii, R. Levitin, A. Vasil'ev // Physical Review B. - 2003. - Vol. 67. - P. 224422.

[140] Adiabatic calorimetric study of the intense magnetocaloric effect and the heat capacity of (La04Eu06)0.7Pb0.3MnO3 / A. Kartashev, I. Flerov, N. Volkov, K. Sablina // Physics of the Solid State. - 2008. - Vol. 50. - P. 2115.

243

[141] Fisher, M. E. Relation between the specific heat and susceptibility of an antiferromagnet / M. E. Fisher // Philosophical Magazine. - 1962. - Vol. 7. -P. 1731.

[142] Nogues, J. Exchange bias / J. Nogues, I. K. Schuller // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 1999. - Vol. 192. - P. 203.

[143] Bluhm, K. Eine neue Verbindung vom M5TiB2O10 -Typ mit geordneter Metallverteilung: Ni5SnB2O10 / K. Bluhm, H. Müller-Buschbaum // Monatshefte für Chemie. - 1989. - Vol. 120. - P. 85.

[144] Krupicka, S. Physik der Ferrite / S. Krupicka. - Prague : Academis, 1973.

[145] Bluhm, K. Synthesis and structure of Ni5.33Ta0.67B2O10 and Ni5.33Nhi67B2O10 / K. Bluhm, H. Müller-Buschbaum // Solid State Ionics. - 1990. - Vol. 43. - P. 1.

[146] Kumar, A. The phenomenon of negative magnetization and its implications / A. Kumar, S. Yusuf // Physics Reports. - 2015. - Vol. 556. - P. 1.

[147] Meiklejohn, W. H. New Magnetic Anisotropy / W. H. Meiklejohn, C. P. Bean // Phys. Rev. - 1956. - Vol. 102. - P. 1413.

[148] Stamps, R. Mechanisms for exchange bias / R. Stamps // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2000. - Vol. 33. - P. R247.

[149] Kiwi, M. Exchange bias theory / M. Kiwi // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2001. - Vol. 234. - P. 584.

[150] Yoshii, K. Positive exchange bias from magnetization reversal in Lai-xPrxCrO3 (x ~ 0.7-0.85) / K. Yoshii // Applied Physics Letters. - 2011. - Vol. 99. - P. 142501.

[151] Bora, T. Sign reversal of magnetization and exchange bias field in LaCr0.85Mn0.15O3 / T. Bora, S. Ravi // Journal of Applied Physics. - 2013. - Vol. 114. - P. 183902.

[152] Coexistence of sign reversal of both magnetization and exchange bias field in the core-shell type La02Ce08CrO3 nanoparticles / P. Manna, S. Yusuf, R. Shukla, A. Tyagi // Applied Physics Letters. - 2010. - Vol. 96. - P. 242508.

[153] Lai-xCexCrO3 (0.0 < x < 1.0): A New Series of Solid Solutions with Tunable Magnetic and Optical Properties / R. Shukla, J. Manjanna, A. Bera [et al] // Inorg. Chem. - 2009. - Vol. 48. - P. 11691.

[154] Positive and negative exchange bias effects in the simple perovskite manganite NdMnOs / F. Hong, Z. Cheng, J. Wang [et al] // Applied Physics Letters. - 2012. -Vol. 101. - P. 102411.

[155] Magnetization reversal and inverse exchange bias phenomenon in the ferrimagnetic polycrystalline compound Er2CoMnO6 / A. Banerjee, J. Sannigrahi, S. Giri, S. Majumdar // Physical Review B. - 2018. - Vol. 98. - P. 104414.

[156] Negative magnetization and exchange bias effect in Fe-doped CoCr2O4 / C. Li, T. Yan, G.O. Barasa [et al] // Ceramics International. - 2018. - Vol. 44. - P. 15446.

[157] Coexistence of magnetization reversal and exchange bias in Mn-substituted CuCrO2 / L. Xia, H. Zhang, H. Huang [et al] // Journal of Alloys and Compounds. -2019. - Vol. 772. - P. 703.

[158] Positive exchange bias in FeF2-Fe bilayers / J. Nogues, D. Lederman, T. Lederman, I. K. Schuller // Physical Review Letters. - 1996. - Vol. 76. - P. 4624.

[159] Reversals of magnetization and exchange-bias in perovskite chromite TmCrO3 / L. Wang, G. Rao, X. Zhang [et al] // Ceramics International. - 2016. - Vol. 42. -P. 10171.

[160] Large Exchange Bias after Zero-Field Cooling from an Unmagnetized State / B. Wang, Y. Lui, P. Ren [et al] // Phys. Rev. Lett. - 2011. - Vol. 106. - P. 077203.

[161] Xia, L. Zero-field cooled exchange bias and magnetization reversal in La1.5Sr0.5Co0.4Fe0.6MnO6 / L. Xia, H. Zhang // Current Applied Physics. - 2018. -Vol. 18. - P. 261.

[162] Cooling field tuned magnetic phase transition and exchange bias-like effect in Y0.9Pr0.1CrO3 / D. Deng, J. Zheng, D. Yu [et al] // Applied Physics Letters. - 2015. - Vol. 107. - P. 102404.

[163] Criteria for saturated magnetization loop / A. Harres, M. Mikhov, V. Skumryev [et al] // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2016. - Vol. 402. - P. 76.