Wpływ wodoru na właściwości fizyczne związków $RMn_{2}$ o strukturze typu heksagonalnej fazy Lavesa

Abstract

Celem pracy byłozbadanie wpływu wodoru na właściwości strukturalne i magnetyczne wodorków związków $RMn_{2}Hx(R=Er, Nd, Ho)$. Jednocześnie podjęto próbę odpowiedzi na pytanie o rolę wodoru w zmianach lokalnych oddziaływań magnetycznych. W pracy przedstawiono wyniki pomiarów strukturalnych uzyskanych za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej oraz wyniki pomiarów magnetycznych otrzymane przy wykorzystaniu magnetometru wibracyjnego, magnetometru AC/DC oraz SQUID. Z uwagi na złożony charakter przemian krystalograficznych zachodzących w niskich temperaturach ograniczono się wyłącznie do skonstruowania strukturalnych diagramów fazowych. Magnetyzm tych układów jest niewątpliwie interesujący, ale na tym etapie badań, niemożliwe jest wyciągnięcie jednoznacznych wniosków odnośnie struktur magnetycznych dla szerokiego zakresu temperatur 70 - 385 K i koncentracji wodoru 0 < x < 4.3. Dla serii związków $ErMn_{2}H_{x}$ i $HoMn_{2}Hx$ potwierdzono rozpad spinodalny na fazę ubogą w wodór i fazę bogatą dla koncentracji wodoru 0 < x < 1.7. W przypadku układu $NdMn_{2}H_{x}$ brak stabilnych wodorków w omawianym zakresie. Zaobserwowano szereg dystorsji strukturalnych zachodzących w niskich temperaturach i prowadzących do znacznego obniżenia symetrii komórki elementarnej. W pracy pokazano przejścia strukturalne do układów jednoskośnych: P21/m, C2/m oraz C2/c. Dodatkowo układ $HoMn_{2}H_{x}$ posiada strukturę romboedryczną typu R-3m dla koncentracji wodoru x= 4.3. Stwierdzono korelacje pomiędzy stosunkiem parametrów sieciowych c/a komórki elementarnej, a wartościami współczynników rozszerzalności temperaturowej αT. Obserwuje się również silną zależność stosunku c/aod koncentracji wodoru, zwłaszcza powyżej x ≈3. Pomiary magnetyczne potwierdziły przemiany obserwowane w pomiarach strukturalnych. Wzrost odległości dMn-Mn, będący wynikiem obecności wodoru w próbce, okazał się czynnikiem wywierającym znaczący wpływ na porządkowanie się podsieci ziemi rzadkiej R. Efekt ten okazał się niezależny od atomu R, co potwierdziło, że magnetyzm związków $RMn_{2}$ zdominiwany jest przez podsieć manganową. Porównanie temperatur porządkowania magnetycznego oraz temperatur dystorsji strukturalnych, pokazało silne, wzajemne sprzężenie tych zjawisk, a tym samym znaczący wpływ wodoru na te przemiany. Uzyskane w pracy wyniki dają wkład do lepszego opisu przemian fazowych zachodzących w układach $RMn_{2}H_{x}$ oraz pozwalają zrozumieć wpływ wodoru na właściwości fizyczne tych związków.