Тип публикации: отчёт о НИР
Год издания: 2018
Ключевые слова: спиновый кроссовер, обменное взаимодействие, возбужденные состояния, высокие давления, оптическая накачка, редкоземельные кобальтиты, кроссовер в неравновесных условиях
Аннотация: В рамках LDA+GTB подхода построен эффективный гамильтониан с помощью унитарного преобразования для исключения виртуальных перескоков между валентной зоной и зоной проводимости по методу, предложенному нами в [Gavrichkov V.A., Polukeev S.I. and Ovchinnikov S.G. Contribution from optically excited many-electron states to the superexcПоказать полностьюhange interaction in Mott-Hubbard insulators// 2017, Phys.Rev.B 95, 144424]. В рамках общего подхода рассмотрены три случая: 1) обменное взаимодействие для основного высокоспинового состояния FeO, 2) обменное взаимодействие для основного состояния FeBO3 в низкоспиновом основном состоянии при давлениях выше 50ГПа, 3) обменное взаимодействие для возбужденного состояния FeBO3, когда один из ионов железа переходит в промежуточно спиновое состояние за счет фемтосекундного импульса света. Получены следующие результаты. Для основного состояния FeO с конфигурацией d6 и спином S=2 предварительные результаты расчетов показали, что перескоки электронов в основное и близко лежащее первое возбужденное состояние d7 конфигурации дают ферромагнитный и антиферромагнитный вклады. Знак обменного взаимодействия ионов Fe+3 в FeBO3, один из которых находится в основном состоянии со спином S=5/2 , а другой в возбужденном со спином S=3/2, оказался ферромагнитным , вклад в величину анизотропного обмена Дзялошинского- Мория в этом случае появляется уже в первом порядке теории возмущений по спин-орбитальному взаимодействию. Эти результаты использованы при анализе экспериментов, выполненных в ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН (Писарев Р.В.) совместно с группой А.Кимеля (университет Наймеген. нидерланды), по терагерцовой спектроскопии при резонансном возбуждении FeBO3. При резонансной фемтосекундной накачке происходит возбуждение высокоспинового терма (S=5/2) в промежуточно спиновое состояние (S=3/2), что по сути есть спиновый кроссовер в неравновесных условиях и сопровождается инверсией знака сверхобменного взаимодействия от антиферромагнитного до ферромагнитного. По результатам совместной работы готовится статья в журнал Phys.Rev.Lett.?Для кристаллов FeBO3 при давлениях выше спинового кроссовера, когда все ионы имеют основное низкоспиновое состояние S=1/2, вычисленный сверхобмен оказался ферромагнитным. Этот результат опубликован в 2018г. в журнале ЖЭТФ [Гавричков В.А., Полукеев С.И., Овчинников С.Г. Суперобменное взаимодействие в магнитных диэлектриках со спиновым кроссовером //ЖЭТФ, 2018, Том 154 , Вып. 4 (10) , стр. 835-843 ]. ?Получены поликристаллические образцы высокого качества мало исследованных кобальтитов ( SmCoO3 и NdCoO3).