Физическая энциклопедия




Физическая энциклопедия
АКТИНИДНЫЕ МАГНЕТИКИ -
АКТИНИДНЫЕ МАГНЕТИКИ
АКТИНИДНЫЕ МАГНЕТИКИ

- кристаллич. магнетики (металлы, сплавы, соединения), а также аморфные магнетики, содержащие элемент из ряда акти-нидов (актиноидов): Ac, Th, Pa, U, Np, Pu и др. В более узком смысле А. м.- вещества, содержащие актинид и обладающие магн. упорядочением (ферро-, ферри- и антиферромагнетизмом). Первое магнито-упорядоченное актинидное соединение - ферромагн. тригидрид урана 111992-429.jpg - обнаружено в 1952.

Природа магнетизма актинидов и их соединений. Магн. момент атомов актинидов обусловлен частичной незаполненностью их электронной 5f-оболочки. Эта оболочка (ср. радиус 0,7 111992-430.jpg) более протяжённа, чем частично заполненная 4f-оболочка атомов редкоземельных элементов (ср. радиус 0,5111992-431.jpg), но имеет меньшие размеры, чем неполностью заполненная 3d-оболочка атома элементов группы железа (ср. радиус 0,8-0,9111992-432.jpg). Т. о., актиниды занимают промежуточное положение между редкоземельными элементами, магнетизм к-рых хорошо описывается моделью локализованных 4f-электронов (см. Редкоземельные магнетики )и металлами группы железа, в магнетизме к-рых существ. роль играют эффекты, обусловленные коллективизацией 3d-электронов (см. Ферромагнетизм). В актинидных соединениях при достижении нек-рого критич. расстояния 111992-433.jpg между соседними атомами актинида в кристаллич. решётке (для соединений урана 111992-434.jpg , нептуния 111992-435.jpg, плутония 111992-436.jpg) происходит Momma переход5f-электронов из коллективизированного в локализованное состояние. В результате магнитоупорядоченными, как правило, являются соединения актинидов, у к-рых расстояние между соседними атомами актинида 111992-437.jpg, а в соединениях, где 111992-438.jpg, имеют место Паули парамагнетизм (рис.) и сверхпроводимость.

111992-440.jpg

Зависимость температуры Т магнитного упорядочения от расстояния между ближайшими атомами урана в кристаллической решетке соединений урана; 111992-441.jpg - ферромагнетики,111992-442.jpg- антиферромагнетики, 111992-443.jpg- парамагнетики (температура магнитного упорядочения отсутствует).

Магнитные свойства актинидов. В элементах Ра, U, Np и Pu 111992-439.jpg , поэтому 5f-электроны в них коллективизированы. Т. к. плотность состояний 5f-электронов на ферми-уровне невелика и критерий зонного ферромагнетизма не выполняется (см. Зонный магнетизм), эти металлы являются обменно-усилен-ными зонными парамагнетиками е магн. восприимчивостью 111992-444.jpg= (2-7)*104 см 3/моль. С увеличением ат. номера актинида радиус 5f-оболочки уменьшается, и, начиная с Am, 5f -электроны в атомах можно рассматривать как локализованные. В Am осн. состояние 5f6 является немагнитным (полное квантовое число J=0), и этот металл обладает ванфлековски. <п парамагнетизмом. 111992-445.jpg= Сm с гексагональной кристаллич. структурой переходит в антиферромагн. состояние ниже 52 К, 111992-446.jpg=Сm с кубич. кристаллич. структурой ниже 205 К, является либо ферримагнетиком, либо имеет неколлинеарную магн. структуру.

При низких темп-рах 111992-447.jpg становится антиферромагнитным (по разл. данным его темп-pa Нееля 111992-448.jpg 22-34 К), 111992-449.jpg ниже 51 К переходит к ферромагн. состоянию. В 111992-450.jpg -модификациях Bk и Cf, а также в Es магн. упорядочения не обнаружено. Приведённые данные предварительны, т. к. исследования магнетизма трансурановых элементов затруднены их высокой радиоактивностью. Сведения о магнетизме тяжёлых актинидов Fm, Md и т. д. отсутствуют.

Магнетизм соединений, содержащих актиниды. Свойства магнитоупорядоченных соединений актинидов исключительно разнообразны. Обычно рассматривают две разл. группы А. м.:

1. Соединения с коллективизированными 5f-элект-ронами (для них, как правило, 111992-451.jpg ), в ряде случаев они содержат наряду с актинидами переходные d-металлы. Для этих магнетиков характерна малая по сравнению с рассчитанной в приближении локализованных магн. моментов величина намагниченности насыщения, подавление ферромагнетизма при наложении умеренного всестороннего давления, большая величина коэф. электронной теплоёмкости, отклонения от Кюри - Вейсса закона для парамагн. восприимчивости и т. д. Примеры зонных актинидных магнетиков: интерметаллические соединения типаАnМ 2 (где An - U, Np, Pu; М-переходной металл группы железа), UPt, NpRu2, NpOS2 и т. д.

2. Соединения с почти локализованными 5f-электронами. У А. м. такого типа величины магн. моментов в магнитоупорядоченном состоянии близки к теоретически рассчитанным, выполняется закон Кюри - Вейсса для парамагн. восприимчивости, наблюдаются гигантские значения магнитной анизотропии и магнитострикции. Характерными для актинидных антиферромагнетиков являются сложные магнитные атомные структуры (геликоидальные, типа спиновой волны, неколлинеарные структуры и т. д.), переходы между разл. магн. структурами при изменении темп-ры.

Предпринимались попытки описать магнетизм соединений с лёгкими актинидами (на основе аналогии с редкоземельными магнетиками) в модели полностью локализованных 5f-электронов, обменное взаимодействие между к-рыми осуществляется через электроны проводимости (см. Косвенное обменное взаимодействие). Однако исследования монопниктидов с хим. ф-лой АnХ (X - N, Р, As, Sb, Bi) и монохаль-когенидов AnY (Y - S, Se, Те) урана, нептуния и плутония (эта группа соединений изучена наиб. подробно) показали, что в них 5/-электроны не локализованы полностью и существенны эффекты перекрытия 5f- и 6d-орбиталей актинида, приводящие к возникновению сильноанизотропного обменного взаимодействия. Альтернативным механизмом, привлекаемым для объяснения магн. свойств моносоединений лёгких актинидов, является механизм смешивания 5f-электронов атома актинида с р-состояниями второго компонента (S, Se и др.).

Магн. свойства ряда А. м. приведены в табл.

Магнитные свойства некоторых актинидных магнетиков

Соединения

Тип кристаллич. структуры

Темп-pa магн. упорядочения, К

Магн. момент в упорядоченном состоянии,m Б

Эфф. магн. момент в парамагн. состоянии,m Б

Тип магн. упорядочения

UFe2

MgCu2

170

0,6

2,0

ФМ

NpFe2

500

2,7

?

ФМ

PuFu2

600

?

?

ФМ

AmFe2

350-400

3,3

?

ФМ

UO2

CaF2

30,8

1,8

3,8

АФМ

NpO2

25

R0,01

2,95

АФМ

PuO2



-

ПМ

AmO2 I

8,5

?

1,32

АФМ

BkO2

3

?

7,66

АФМ

UN

NaCl

52

0,75

3,1

АФМ

NpN

87

1,4

2,4

ФМ

PuN

13

<0,3

1,5

АФМ

AmN

-

-

1,4

ПМ

CmN

109

?

?

ФМ

UAs

NaCl

124;62

1,92

3,4

АФМ (2 структуры)

NpAs

172;

155; 142

2,5

2,6

АФМ (3 структуры)

PuAs

129

0,35

0,97

ФМ

AmAs

13

?

1,1

АФМ

CmAs

140

?

6,6

ФМ

111992-452.jpg -UH3

BiF3 b-W

182

0,9

2,8

ФМ

111992-453.jpg -UH2

168-174

0,9-1,2

2,44

ФМ

UPt

CrB

27

?

?

ФМ

PuPt

19

0,22

?

ФМ

В табл. приняты следующие обозначения: ФМ - ферромагнетик, АФМ - антиферромагнетик, ПМ - парамагнетик; ? -данных нет; значение магн. момента (в магнетонах Вора 111992-454.jpg )дано на формулу (UFe2 и т. д.).

Лит.:Handbook on the Physics and Chemistry of the Actinides, v. 1-2. Editors A. J. Freeman and G. H. Lander, North-Holland Publ. Сотр., 1984-85. P. 3. Левитин.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

МАГНИТНАЯ АНИЗОТРОПИЯ МАГНИТНАЯ АНИЗОТРОПИЯ МАГНИТНАЯ АНИЗОТРОПИЯ - зависимость магн. свойств (в узком смысле - намагниченности )от выделенного направления в образце (магнетике). Существуют разл. виды М. а. Зависимость намагниченности от её направления относительно кристал
,
АКТИНИДНЫЕ МАГНЕТИКИ

- кристаллич. магнетики (металлы, сплавы, соединения), а также аморфные магнетики, содержащие элемент из ряда акти-нидов (актиноидов): Ac, Th, Pa, U, Np, Pu и др. В более узком смысле А. м.- вещества, содержащие актинид и обладающие магн. упорядочением (ферро-, ферри- и антиферромагнетизмом). Первое магнито-упорядоченное актинидное соединение - ферромагн. тригидрид урана 111992-429.jpg - обнаружено в 1952.

Природа магнетизма актинидов и их соединений. Магн. момент атомов актинидов обусловлен частичной незаполненностью их электронной 5f-оболочки. Эта оболочка (ср. радиус 0,7 111992-430.jpg) более протяжённа, чем частично заполненная 4f-оболочка атомов редкоземельных элементов (ср. радиус 0,5111992-431.jpg), но имеет меньшие размеры, чем неполностью заполненная 3d-оболочка атома элементов группы железа (ср. радиус 0,8-0,9111992-432.jpg). Т. о., актиниды занимают промежуточное положение между редкоземельными элементами, магнетизм к-рых хорошо описывается моделью локализованных 4f-электронов (см. Редкоземельные магнетики )и металлами группы железа, в магнетизме к-рых существ. роль играют эффекты, обусловленные коллективизацией 3d-электронов (см. Ферромагнетизм). В актинидных соединениях при достижении нек-рого критич. расстояния 111992-433.jpg между соседними атомами актинида в кристаллич. решётке (для соединений урана 111992-434.jpg , нептуния 111992-435.jpg, плутония 111992-436.jpg) происходит Momma переход5f-электронов из коллективизированного в локализованное состояние. В результате магнитоупорядоченными, как правило, являются соединения актинидов, у к-рых расстояние между соседними атомами актинида 111992-437.jpg, а в соединениях, где 111992-438.jpg, имеют место Паули парамагнетизм (рис.) и сверхпроводимость.

111992-440.jpg

Зависимость температуры Т магнитного упорядочения от расстояния между ближайшими атомами урана в кристаллической решетке соединений урана; 111992-441.jpg - ферромагнетики,111992-442.jpg- антиферромагнетики, 111992-443.jpg- парамагнетики (температура магнитного упорядочения отсутствует).

Магнитные свойства актинидов. В элементах Ра, U, Np и Pu 111992-439.jpg , поэтому 5f-электроны в них коллективизированы. Т. к. плотность состояний 5f-электронов на ферми-уровне невелика и критерий зонного ферромагнетизма не выполняется (см. Зонный магнетизм), эти металлы являются обменно-усилен-ными зонными парамагнетиками е магн. восприимчивостью 111992-444.jpg= (2-7)*104 см 3/моль. С увеличением ат. номера актинида радиус 5f-оболочки уменьшается, и, начиная с Am, 5f -электроны в атомах можно рассматривать как локализованные. В Am осн. состояние 5f6 является немагнитным (полное квантовое число J=0), и этот металл обладает ванфлековски. <п парамагнетизмом. 111992-445.jpg= Сm с гексагональной кристаллич. структурой переходит в антиферромагн. состояние ниже 52 К, 111992-446.jpg=Сm с кубич. кристаллич. структурой ниже 205 К, является либо ферримагнетиком, либо имеет неколлинеарную магн. структуру.

При низких темп-рах 111992-447.jpg становится антиферромагнитным (по разл. данным его темп-pa Нееля 111992-448.jpg 22-34 К), 111992-449.jpg ниже 51 К переходит к ферромагн. состоянию. В 111992-450.jpg -модификациях Bk и Cf, а также в Es магн. упорядочения не обнаружено. Приведённые данные предварительны, т. к. исследования магнетизма трансурановых элементов затруднены их высокой радиоактивностью. Сведения о магнетизме тяжёлых актинидов Fm, Md и т. д. отсутствуют.

Магнетизм соединений, содержащих актиниды. Свойства магнитоупорядоченных соединений актинидов исключительно разнообразны. Обычно рассматривают две разл. группы А. м.:

1. Соединения с коллективизированными 5f-элект-ронами (для них, как правило, 111992-451.jpg ), в ряде случаев они содержат наряду с актинидами переходные d-металлы. Для этих магнетиков характерна малая по сравнению с рассчитанной в приближении локализованных магн. моментов величина намагниченности насыщения, подавление ферромагнетизма при наложении умеренного всестороннего давления, большая величина коэф. электронной теплоёмкости, отклонения от Кюри - Вейсса закона для парамагн. восприимчивости и т. д. Примеры зонных актинидных магнетиков: интерметаллические соединения типаАnМ 2 (где An - U, Np, Pu; М-переходной металл группы железа), UPt, NpRu2, NpOS2 и т. д.

2. Соединения с почти локализованными 5f-электронами. У А. м. такого типа величины магн. моментов в магнитоупорядоченном состоянии близки к теоретически рассчитанным, выполняется закон Кюри - Вейсса для парамагн. восприимчивости, наблюдаются гигантские значения магнитной анизотропии и магнитострикции. Характерными для актинидных антиферромагнетиков являются сложные магнитные атомные структуры (геликоидальные, типа спиновой волны, неколлинеарные структуры и т. д.), переходы между разл. магн. структурами при изменении темп-ры.

Предпринимались попытки описать магнетизм соединений с лёгкими актинидами (на основе аналогии с редкоземельными магнетиками) в модели полностью локализованных 5f-электронов, обменное взаимодействие между к-рыми осуществляется через электроны проводимости (см. Косвенное обменное взаимодействие). Однако исследования монопниктидов с хим. ф-лой АnХ (X - N, Р, As, Sb, Bi) и монохаль-когенидов AnY (Y - S, Se, Те) урана, нептуния и плутония (эта группа соединений изучена наиб. подробно) показали, что в них 5/-электроны не локализованы полностью и существенны эффекты перекрытия 5f- и 6d-орбиталей актинида, приводящие к возникновению сильноанизотропного обменного взаимодействия. Альтернативным механизмом, привлекаемым для объяснения магн. свойств моносоединений лёгких актинидов, является механизм смешивания 5f-электронов атома актинида с р-состояниями второго компонента (S, Se и др.).

Магн. свойства ряда А. м. приведены в табл.

Магнитные свойства некоторых актинидных магнетиков

Соединения

Тип кристаллич. структуры

Темп-pa магн. упорядочения, К

Магн. момент в упорядоченном состоянии,m Б

Эфф. магн. момент в парамагн. состоянии,m Б

Тип магн. упорядочения

UFe2

MgCu2

170

0,6

2,0

ФМ

NpFe2

500

2,7

?

ФМ

PuFu2

600

?

?

ФМ

AmFe2

350-400

3,3

?

ФМ

UO2

CaF2

30,8

1,8

3,8

АФМ

NpO2

25

R0,01

2,95

АФМ

PuO2



-

ПМ

AmO2 I

8,5

?

1,32

АФМ

BkO2

3

?

7,66

АФМ

UN

NaCl

52

0,75

3,1

АФМ

NpN

87

1,4

2,4

ФМ

PuN

13

<0,3

1,5

АФМ

AmN

-

-

1,4

ПМ

CmN

109

?

?

ФМ

UAs

NaCl

124;62

1,92

3,4

АФМ (2 структуры)

NpAs

172;

155; 142

2,5

2,6

АФМ (3 структуры)

PuAs

129

0,35

0,97

ФМ

AmAs

13

?

1,1

АФМ

CmAs

140

?

6,6

ФМ

111992-452.jpg -UH3

BiF3 b-W

182

0,9

2,8

ФМ

111992-453.jpg -UH2

168-174

0,9-1,2

2,44

ФМ

UPt

CrB

27

?

?

ФМ

PuPt

19

0,22

?

ФМ

В табл. приняты следующие обозначения: ФМ - ферромагнетик, АФМ - антиферромагнетик, ПМ - парамагнетик; ? -данных нет; значение магн. момента (в магнетонах Вора 111992-454.jpg )дано на формулу (UFe2 и т. д.).

Лит.:Handbook on the Physics and Chemistry of the Actinides, v. 1-2. Editors A. J. Freeman and G. H. Lander, North-Holland Publ. Сотр., 1984-85. P. 3. Левитин.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.

МАГНИТНАЯ АНИЗОТРОПИЯ МАГНИТНАЯ АНИЗОТРОПИЯ МАГНИТНАЯ АНИЗОТРОПИЯ - зависимость магн. свойств (в узком смысле - намагниченности )от выделенного направления в образце (магнетике). Существуют разл. виды М. а. Зависимость намагниченности от её направления относительно кристал

Заказать работу



наверх страницынаверх страницы на верх страницы





© Библиотека учебной и научной литературы, 2012-2016 Рейтинг@Mail.ru Яндекс цитирования