High pressure enhanced magnetic ordering and magnetostructural coupling in the geometrically frustrated spinel Mn3O4

四方晶系 铁磁性 正交晶系 反铁磁性 类型(生物学) 结晶学 凝聚态物理 磁性 联轴节(管道) 物理 顺磁性 材料科学 中子衍射 晶体结构 磁化 化学 磁场 量子力学 地质学 冶金 古生物学
作者
Д. П. Козленко,N. T. Dang,С. Е. Кичанов,Lê Thị Phương Thảo,A. V. Rutkauskas,Е. В. Лукин,Б. Н. Савенко,Ngo Tran,Dinh Thanh Khan,L. V. Truong-Son,L. H. Khiem,B.W. Lee,The‐Long Phan,Ngoc‐Loan Phan,Nguyen Truong Tho,Nguyen N. Hieu,Tuan Anh Tran,Manh‐Huong Phan
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:105 (9) 被引量:10
标识
DOI:10.1103/physrevb.105.094430
摘要

${\mathrm{Mn}}_{3}{\mathrm{O}}_{4}$ represents a model system for probing geometrically frustrated magnetism, and studying the magnetic behavior of the material under high pressure could yield new insights into the magnetostructural coupling and structurally driven magnetic ordering transitions that are otherwise not observable at ambient pressure. We report here a systematic study of the crystal and magnetic structures of ${\mathrm{Mn}}_{3}{\mathrm{O}}_{4}$ at high pressure up to 37 and 20 GPa using x-ray and neutron powder diffraction techniques, respectively. We find that upon compression, the crystal structure transforms from the initial tetragonal hausmannite phase of $I{4}_{1}/amd$ symmetry into the orthorhombic ${\mathrm{CaMn}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}$-type ($Pbcm$ symmetry) phase via the intermediate orthorhombic ${\mathrm{CaTi}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}$-type ($Bbmm$ symmetry) phase. In the tetragonal phase, the application of pressure, $P>2$ GPa, leads to the suppression of low-temperature incommensurate and commensurate antiferromagnetic (AFM) orders with a propagation vector $k=(0,\ensuremath{\sim}0.5,0)$, and the expansion of the Yafet-Kittel-type ferrimagnetic phase, becoming the only ground state. As a result, the magnetic ordering temperature ${T}_{\mathrm{N}}$ increases rapidly, from \ensuremath{\sim}43 K at $P=0\phantom{\rule{0.16em}{0ex}}\mathrm{GPa}$ to \ensuremath{\sim}100 K at $P=10\phantom{\rule{0.16em}{0ex}}\mathrm{GPa}$. In the orthorhombic ${\mathrm{CaMn}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}$-type phase, the AFM ordering on the sublattice of ${\mathrm{Mn}}^{3+}$ spins with a propagation vector $k=(1/2,0,0)$ occurs below ${T}_{\mathrm{N}}=275\phantom{\rule{0.16em}{0ex}}\mathrm{K}$ for $P=20\phantom{\rule{0.16em}{0ex}}\mathrm{GPa}$. This value of ${T}_{\mathrm{N}}$ is about six times greater than that obtained at ambient pressure for the tetragonal phase, indicating a strong pressure enhancement of the magnetic ordering temperature in ${\mathrm{Mn}}_{3}{\mathrm{O}}_{4}$. These experimental observations have been complemented by density functional theory calculations, which shed light on the underlying mechanisms of the structurally coupled magnetic phenomena in geometrically frustrated magnetic systems under high pressure.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
我是老大应助cathy采纳,获得10
1秒前
冷静雪枫完成签到,获得积分10
1秒前
随缘来一个吧完成签到 ,获得积分10
1秒前
2秒前
2秒前
2秒前
彭于晏应助zmh采纳,获得10
3秒前
木子应助欢喜的尔烟采纳,获得10
3秒前
科研通AI6.4应助傅宣采纳,获得10
4秒前
SciGPT应助念姬采纳,获得10
4秒前
科研通AI6.4应助傅宣采纳,获得10
4秒前
小马甲应助Garlicdog采纳,获得10
4秒前
5秒前
5秒前
自然的猫咪完成签到,获得积分20
5秒前
冷静雪枫发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
不学无术发布了新的文献求助10
6秒前
3120221053发布了新的文献求助10
6秒前
1825822526完成签到 ,获得积分10
6秒前
团团发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
旧青年发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
7秒前
陆沉发布了新的文献求助10
7秒前
颜小超发布了新的文献求助40
7秒前
8秒前
又又完成签到,获得积分10
8秒前
AA发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
追寻灵寒完成签到 ,获得积分10
9秒前
豆芽面包完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
DRYAN完成签到,获得积分10
11秒前
YY发布了新的文献求助10
11秒前
霍允发布了新的文献求助10
11秒前
一一完成签到,获得积分10
11秒前
赘婿应助动听千山采纳,获得10
12秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Nondestructive Testing Handbook: Vol. 4, Thermal and Infrared Testing (IR), 4th ed 800
作者名:Kristopher P. Plain,悉尼大学的,目前只能查到其四篇论文,想找到其博士论文 590
Évora na Idade Média 555
Soil mites of the family Rhagidiidae (Actinedida: Eupodoidea). Morphology, Systematics, Ecology 520
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Stratospheric Ozone: A Textbook 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7359774
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8969641
关于积分的说明 19064198
捐赠科研通 7006574
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3223024
关于科研通互助平台的介绍 2386843
邀请新用户注册赠送积分活动 2203849