我们报告了“填充自旋冰”材料Ho 2 TiO 5(即,Ho 2(Ti1.33Ho0.67)O6.67),比较了两种不同合成路线的样品。中子粉末衍射和电子衍射表明,先前报道的缺陷萤石相具有短程烧绿石有序,在该结构域中Ho和Ho/Ti亚晶格是不同的。相比之下,通过浮区法制备的样品具有这些亚晶格的长程有序。尽管在晶体结构上的差异,两个版本的Ho 2 TiO 5显示类似的磁性。场依赖的磁化强度和测量恢复熵,然而,显示两种形式之间的差异,这表明填充的pyrophilares的磁特性取决于当地的结构。
英文摘要:
We report a structural and thermodynamic study of the "stuffed spin ice" material Ho2TiO5 (i.e., Ho2(Ti1.33Ho0.67)O6.67), comparing samples synthesized through two different routes. Neutron powder diffraction and electron diffraction reveal that the previously reported defect fluorite phase has short-range pyrochlore ordering, in that there are domains in which the Ho and Ho/Ti sublattices are distinct. By contrast, a sample prepared through a floating zone method has long range ordering of these sublattices. Despite the differences in crystal structures, the two versions of Ho2TiO5 display similar magnetic susceptibilities. Field dependent magnetization and measured recovered entropies, however, show a difference between the two forms, suggesting that the magnetic properties of the stuffed pyrochlores depend on the local structure.
Synthesis, crystal growth and characterization of the pyrochlore Er2Ti2O7
烧绿石铒钛酸盐样品的形式的粉末(与名义组成的Er 2 Ti 2 + xO 7)和散装单晶的制备,以阐明其组成,结构和转变温度的合成和生长条件的影响。所有样品的特征在于使用X射线衍射和比热测量。缺钛填充粉末Er 2(Ti 2-xErx)O 7-δ的晶格常数较大,而富钛填充粉末(Er 2-xTix)Ti 2 O 7 +δ的晶格常数减小。化学计量合成的粉末Er 2 Ti 2 O 7的晶格参数被测量为a = 10.07522(9)nm。通过传统的浮区(FZ)技术生长的单晶是Ti不足(填充)和颜色较暗,由于氧空位。采用移动式溶剂浮区法(TSFZ),在较低的温度下以TiO 2为溶剂生长出了高结构质量、透明的化学计量比的Er 2 Ti 2 O 7单晶。TSFZ生长的Er 2 Ti 2 O 7晶体和化学计量比粉末的热容测量显示出非常接近的磁转变温度TC ~ 1.23 K,在非化学计量比样品中被抑制,表明Er 2 Ti 2 O 7的化学计量比和基态磁性之间的相关性。
Evidence for percolation diffusion of cations and material recovery in disordered pyrochlore from accelerated molecular dynamics simulations
我们使用经典和加速分子动力学模拟来表征空位介导的扩散的阳离子在Gd $_2$ Ti $_2$ O $_7$烧绿石作为一个功能的微秒时间尺度上的无序。我们发现,在低水平的无序材料中,阳离子空位扩散是缓慢的。然而,更高水平的无序允许快速的阳离子扩散,然后还伴随着快速的反位湮灭和阳离子的有序化。因此,阳离子扩散率不是恒定的,而是随着材料重新排序而降低。结果表明,快速阳离子扩散是由反位的渗流网络的存在触发的。这与氧扩散形成鲜明对比,氧扩散显示出随着同一化合物中无序度的增加,离子扩散率平稳增加。无序的阳离子扩散系数的增加也与其他复杂氧化物和无序介质模型的观察相反,这表明无序和质量传输之间存在根本不同的关系。这些结果突出了快速阳离子扩散和无序恢复之间的动态相互作用,并具有重要的意义,了解辐射损伤的演变,烧结和老化,以及扩散的无序氧化物更普遍。
DFT study of La$_2$Ce$_2$O$_7$: disordered fluorite vs pyrochlore structure
用\textit{ab initio}密度泛函理论(DFT)计算了镧铈氧化物(La $_2$ Ce $_2$ O $_7$)的晶体结构.通过比较它们的形成能,研究了类萤石和类辉石岩结构的相对稳定性。这些形成能表明烧绿石结构优于萤石结构,显然与基于实验中子和X射线衍射(XRD)的结论相矛盾。通过计算和比较一组不同有序和随机结构的XRD谱,我们表明烧绿石结构与衍射实验是一致的。基于这些原因,我们建议烧绿石结构作为La $_2$ Ce $_2$ O $_7$的基态晶体结构。%,我们表明,在这项工作中考虑的结构,烧绿石的几何形状显然是有利的无序萤石的几何形状。
Large Low Temperature Specific Heat in Pyrochlore Bi$_2$Ti$_2$O$_7$
无定形和结晶材料经常表现出超过使用德拜模型预测的低温比热。该过量比热的特征是在$C/T^3$ \textit{versus} $T$中观察到的峰。为了理解烧绿石Bi $_2$ Ti $_2$ O $_7$晶体结构中局部畸变的长程有序的奇怪缺失,我们测量了晶体Bi $_2$ Ti $_2$ O $_7$和相关化合物的比热。我们发现,在$C/T^3$中的峰与在Bi $_2$ Ti $_2$ O $_7$中的$T$的峰在比其他类似化合物低得多的温度下下降,这与无序的存在一致。这种无序的晶体Bi $_2$ Ti $_2$ O $_7$的热力学证据是一致的猝灭的配置无序的Bi孤对几何挫折,这可能代表了一种可能的实现“电荷冰”。
Electronic structure by X-ray absorption spectroscopy and observation offield induced unusually slowspin relaxation from magnetic properties in pyrochlore Eu$_{2-x}$Fe$_x$Ti$_2$O$_7$