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Magnetic properties of the kagome staircase mixed system (CoxNi1-x)3V2O8

Qureshi, Navid :
Magnetic properties of the kagome staircase mixed system (CoxNi1-x)3V2O8.
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2009)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Magnetic properties of the kagome staircase mixed system (CoxNi1-x)3V2O8
Language: English
Abstract:

The orthooxovanadates of the 3d transition metals M3V2O8, known as kagome staircase systems, reveal interesting magnetic properties due to their crystal structure. Although these compounds are isostructural for M=Co, Ni, Mn, Cu, they differ considerably with respect to their magnetic phase transitions and magnetic structures. As the magnetic ions are situated on corners of cornersharing triangles, geometric frustration plays an important role in this system. This is not only connected to the fact, that the antiferromagnetic structures exhibit reduced magnetic moments, but apparently also to the ferromagnetic structure of Co3V2O8, which exhibits a strongly reduced Co moment of 1.54 Bohr magnetons. Within this work precisely this ferromagnetic structure has been investigated in detail and it could be shown that the relatively weak magnetic moment does not result from frustration, but is a consequence of the strong hybridization effects between the cobalt and oxygen orbitals. The pronounced covalent character of this Co ion leads to the fact that due to the charge transfer the oxygen ions signicantly contribute to the bulk magnetization when applying an external magnetic field. The second part of the presented work deals with the systematic investigation of the mixed system (CoxNi1-x)3V2O8. A detailed magnetic phase diagram could be drawn, in which the temperature and composition dependent magnetic phase transitions have been pinpointed. Furthermore, an interesting magnetic structure of a chosen composition of x=0.5 has been observed, which differs considerably from those of the end members.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Die Orthooxovanadate der 3d Übergangsmetalle M3V2O8, deren Kristallstruktur als kagome staircase bekannt ist, weisen gerade aufgrund dieser bemerkenswerten Struktur interessante magnetische Eigenschaften auf. Obwohl diese Verbindungen für M=Co, Ni, Mn, Cu isostrukturell zueinander sind, weichen sie in Bezug auf ihre magnetischen Phasenumwandlungen und Magnetstrukturen deutlich voneinander ab. Da die magnetischen Ionen auf den Eckpunkten von eckverknüpften Dreiecken liegen, spielt geometrische Frustration in diesem System eine große Rolle. Dies beschränkt sich nicht nur darauf, dass die antiferromagnetischen Strukturen verringerte geordnete magnetische Momente aufweisen, sondern anscheinend auch auf die ferromagnetische Struktur des Co3V2O8, da sie mit 1.54 Bohrschen Magnetonen ein stark vermindertes Cobalt-Moment aufweist. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eben jene ferromagnetische Struktur im Detail untersucht, und es konnte gezeigt werden, dass das verhältnismäßig schwache magnetische Moment nicht Folge der Frustration ist, sondern auf die starke Hybridisierung zwischen Cobalt- und Sauerstofforbitalen zurückzuführen ist. Der ausgeprägte kovalente Charakter jenes Cobalt-Ions führt auch dazu, dass die Sauerstoffionen infolge des Ladungstransfers mit Anlegen eines externen Magnetfelds signikant zur Magnetisierung beitragen. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde die Mischreihe (CoxNi1-x)3V2O8 systematisch untersucht. Es konnte ein detailliertes Phasendiagramm aufgestellt werden, in das die magnetischen Phasenumwandlungen in Abhängigkeit der Temperatur und der Zusammensetzung eingetragen wurden. Weiterhin konnte an einer ausgewählten Zusammensetzung von x=0.5 eine interessante Magnetstruktur beobachtet werden, die sich stark von denen der Endglieder unterscheidet.German
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Divisions: Fachbereich Material- und Geowissenschaften
Date Deposited: 17 Jun 2009 09:27
Last Modified: 07 Dec 2012 11:55
Related URLs:
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-14025
License: Creative Commons: Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0
Referees: Fueß, Prof. Dr. Hartmut and Alff, Prof. Dr. Lambert
Refereed: 26 September 2008
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/1402
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