Jahn–Teller Ordering Dynamics in the Paraelectric BiMn7O12 Phase: 57Fe Probe Mössbauer Diagnostics

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The electrical hyperfine interactions of the 57Fe probe nuclei stabilized in the structure of the BiMn7O12 manganite are studied by Mössbauer spectroscopy. Mössbauer spectra are measured in the para-electric temperature range, which includes the structural phase transitions I2/m ↔ Im3¯">3¯ (T1 ≈ 600 K) and Im ↔ I2/m (T2 ≈ 450 K). The calculation of the parameters of the electric field gradient tensor with allowance for the dipole contributions of Bi3+ cations in the range of the first phase transition allowed us to confirm a random orientation of the dipole moments pBi in the cubic phase of the manganite (Im3¯">3¯). Based on an analysis of the Mössbauer spectra recorded at T2 < T < T1, we considered various scenarios for the manifestation of the dynamic Jahn–Teller effect, which leads to the “melting” of the orbital order in the manganese sublattice, in terms of a two-level relaxation model.

About the authors

A. V. Sobolev

Moscow State University

Email: janglaz@bk.ru
199991, Moscow, Russia

V. I. Nitsenko

Moscow State University

Email: janglaz@bk.ru
Moscow, 119991 Russia

A. A. Belik

National Institute for Materials Science (NIMS)

Email: janglaz@bk.ru
Tsukuba 305-0044, Namiki 1-1, Ibaraki, Japan

Ya. S. Glazkova

Moscow State University

Email: janglaz@bk.ru
Moscow, 119991 Russia

M. S. Kondrat'eva

Shenzhen MSU-BIT University Shenzhen

Email: janglaz@bk.ru
Shenzhen 518115, Guangdong province, China

I. A. Presnyakov

Moscow State University;Shenzhen MSU-BIT University Shenzhen

Author for correspondence.
Email: janglaz@bk.ru
Moscow, 119991 Russia; Shenzhen 518115, Guangdong province, China

References

  1. F. Mezzandri, G. Calestani, M. Calicchio et al., Phys. Rev. B 79, 100106 (2009).
  2. A. Gauzzi, G. Rousse, F. Mezzandri et al., J. Appl. Phys. 113, 043920 (2013).
  3. A. A. Belik, Y. Matsushita, Y. Kumagai et al., Inorg. Chem. 56, 12272 (2017).
  4. W. A. Slawinski, H. Okamoto, and H. Fjellwag, Acta Cryst. 73, 313 (2017).
  5. A. A. Belik, Y. Matsushita, and D. D. Khalyavin, Angew. Chem. Int. Ed. 56, 10423 (2017).
  6. D. D. Khalyavin, R. D. Johnson, F. Orlandi et al., Science 369, 680 (2020).
  7. D. I. Khomskii, Transition Metal Compounds, Cambridge Univ. Press, Cambridge (2014).
  8. C. В. Стрельцов, Д. И. Хомский, УФН 187, 1205 (2017).
  9. A. V. Sobolev, V. S.Rusakov, A. M. Gapochka et al., Phys. Rev. B 101, 224409 (2020).
  10. А. В. Соболев, А. В. Боков, В. И и др., ЖЭТФ 156, 972 (2019).
  11. J. B. Goodenough, Phys. Rev. 100, 564 (1955).
  12. P. G. Radaelli, D. E. Cox, M. Marezio et al., Phys. Rev. B. 55, 3015 (1997).
  13. R. D. Johnson, D. D. Khalyavin, P. Manuel et al., Phys. Rev. B 93, 180403 (2016).
  14. R. D. Johnson, D. D. Khalyavin, P. Manuel et al., Phys. Rev. B 96, 054448 (2017).
  15. А. П. Пятаков, А. К. Звездин, УФН 182, 593 (2012).
  16. J. G. Park, M. D. Le, J. Jeong et al., J. Phys.: Condens. Matter 26, 433202 (2014).
  17. D. Khomskii, Physics 2, 20 (2009).
  18. E. Jo, S. Park, J. Lee et al., Sci. Rep. 7, 2178 (2017).
  19. M. Prinz-Zwick, T. Gimpel, K. Geirhos et al., Phys. Rev. B 105, 014301 (2022).
  20. A. V. Zalessky, A. A. Frolov, T. A. Khimich et al., Europhys. Lett. 50, 547 (2000).
  21. M. Pregelj, P. Jegliˇc, A. Zorko et al., Phys. Rev. B 87, 144408 (2013).
  22. A. M. L. Lopes, G. N. P. Oliveira, T. M. Mendonc¸a, Phys. Rev. B 84, 014434 (2011).
  23. A. A. Belik, Y. S. Glazkova, Y. Katsuya et al., J. Phys. Chem. C 120, 8278 (2016).
  24. A. Sobolev, V.Rusakov, A. Moskvin et al., J. Phys.: Condens. Matter 29, 275803 (2017).
  25. В. И. Ниценко, А. В. Соболев, А. А. Белик и др., ЖЭТФ 163, 698 (2023).
  26. F. Izumi, T. Ikeda, Mater. Sci. Forum 321-324, 198 (2000).
  27. M. E. Matsnev and V. S.Rusakov, AIP Conf. Proc. 1489, 178 (2012).
  28. Я. С. Глазкова, А. А. Белик, А. В. Соболев и др., Неорг. материалы 52, 546 (2016).
  29. Y. S. Glazkova, N. Terada, Y. Matsushita et al., Inorg. Chem. 54, 9081 (2015).
  30. D. P. E. Dickson and F. J. Berry, M¨ossbauer Spectroscopy, Cambridge Univ. Press, Cambridge (1986).
  31. M. E. Lines and A. M. Glass, Principles and Applications of Ferroelectrics and Related Materials, Oxford Univ. Press, Oxford (1977).
  32. B. A. Strukov and A. P. Levanyuk, Ferroelectric Phenomena in Crystals, Springer, Berlin, Heidelberg (1998).
  33. S. Hussain, S. K. Hasanain, G. H. Ja ari et al., J. Amer. Ceram. Soc. 96, 3141 (2013).
  34. T. Lottermoser and D. Meier, Phys. Sci. Rev. 6, 20200032 (2021).
  35. Z. C. Xia, L. X. Xiao, C. H. Fang et al., J. Magn. Magn. Mater. 297, 1 (2006).
  36. M. D. Kaplan and B. G. Vekhter, Cooperative Phenomena in Jahn-Teller Crystals, Springer, New York (1995).
  37. J. A. Alonso, M. J. Martinez-Lope, M. T. Casais et al., Inorg. Chem. 39, 917 (2000).
  38. M. Tachibana, T. Shimoyama, H. Kawaji et al., Phys. Rev. B 75, 144425 (2007).
  39. T. Chatterjee, Indian J. Phys. 80, 665 (2006).
  40. L. Mart'ın-Carr'on and A. de Andr'es, Eur. Phys. J. B 22, 11 (2001).
  41. A. Trokiner, S. Verkhovskii, A. Gerashenko et al., Phys. Rev. B 87, 125142 (2013).
  42. S. Schaile, H.-A. Krug von Nidda, J. Deisenhofer et al., Phys. Rev. B 90, 054424 (2014).
  43. J. Rodr'ıguez-Carvajal, M. Hennion, F. Moussa et al., Phys. Rev. B 57, R3189(R) (1998).
  44. F. Ham, J. Phys. Colloq. 35, C6-121 (1974).
  45. M. Blume and J. A. Tjon, Phys. Rev. 165, 446 (1968).
  46. M. Capone, D. Feinberg, and M. Grilli, AIP Conf. Proc. 554, 395 (2001).
  47. I. Bersuker, The Jahn-Teller E ect, Cambridge Univ. Press, Cambridge (2006).
  48. H. Okamoto, M. Karppinen, H. Yamauchi et al., Sol. St. Sci. 11, 1211 (2009).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».