Научная сессия и заседание Учёного совета

Повестка дня:

1. Мухамедшин Ирек Рафкатович (Институт физики КФУ)

«Исследование натриевых кобальтатов Na_xCoO₂ методами ЯМР, ЯКР и мюонной спектроскопии» (по материалам докторской)

Натриевые кобальтаты Na_xCoO₂ представляют собой сложный оксид кобальта, основу кристаллической структуры которых составляют слои CoO₂, разделенные плоскостями, содержащими атомы натрия. В зависимости от содержания натрия формальное зарядовое состояние атомов кобальта меняется от Co³⁺ (S=0) до Co⁴⁺ (S=1/2), при этом атомы кобальта образуют треугольную подрешетку – типичный элемент фрустрированных магнитных систем. Это приводит к тому, что сложная фазовая диаграмма натриевых кобальтатов включает, кроме сверхпроводящей области, различные упорядоченные состояния. Сверхпроводимость, высокая подвижность ионов натрия, большой коэффициент термо-ЭДС при низком удельном сопротивлении, неоднозначность зарядового состояния кобальта в треугольной кристаллической решетке, возможность существования магнитной фрустрации – все эти факты делают исследования кобальтатов весьма актуальными в современной физике конденсированного состояния.

Нами проводились исследования методами ЯМР/ЯКР различных фаз соединения Na_xCoO₂ с различным содержанием натрия, а также сверхпроводящей фазы Na_0.35CoO₂•1.3H₂O с T_C~4К. Показано, что в фазе с x=0.35 и сверхпроводящей фазе наблюдается единое зарядовое состояние атомов кобальта и отсутствие упорядочения атомов натрия. Во всех же фазах с содержанием натрия x>0.45 наблюдается упорядочение атомов натрия. Используя метод ЯМР, мы полностью определили структуру упорядочения атомов натрия в соединении Na_2/3CoO₂ и Na_0.77CoO₂. Это упорядочение в Na_2/3CoO₂ приводит к зарядовому расслоению атомов кобальта в плоскостях на две подрешетки: треугольной решетки из немагнитных Со³⁺ и решетки типа “кагомэ”, состоящей из магнитных атомов Со с зарядовым состоянием 3.44+, для которых экспериментально обнаружена необычно большая анизотропия магнитных свойств. Подобное зарядовое расслоение атомов кобальта на немагнитное состояние Co³⁺ и магнитное с зарядом кобальта ~3.5+ оказалось характерным для различных фаз натриевых кобальтатов с x>0.55, причем различия в структуре упорядочения атомов натрия обуславливают отличия магнитных свойств различных фаз. Однако, в отличие от ВТСП купратов, в кобальтатах допирование не приводит к увеличению беспорядка в системе, а упорядочение атомов допанта (натрия) приводит к упорядоченному зарядовому расслоению в плоскостях CoO₂, допированных дырками. 

2.  Премия им. М.Л. Блатта. Вручение диплома