Низкоразмерный магнетизм в нитратах переходных металлов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.09 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени МБ. ЛОМОНОСОВА

Физический факультет

На правах рукописи

4000«"" У

I ■

Шутов Виктор Викторович

НИЗКОРАЗМЕРНЫЙ МАГНЕТИЗМ В НИТРАТАХ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

Специальность 01.04.09 - физика низких температур

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени

кандидата физико-математических наук _ 6 ОПТ 2011

Москва 2011

4855188

Работа выполнена на кафедре физики низких температур и сверхпроводимости физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор

Васильев Александр Николаевич

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Казин Павел Евгеньевич Химический факультет МГУ

кандидат физико-математических наук, доцент,

Попова Елена Арнольдовна Московский институт электроники и математики

Ведущая организация: Институт теоретической и прикладной

электродинамики РАН

Запита состоится «20» октября 2011 года в 17:00 на заседании диссертационного совета Д.501.001.70 при Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, д.1, стр. 35, конференц-зал Центра коллективного пользования физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан Л сентября 2011 года.

Ученый секретарь

Диссертационного совета Д.501.001.70 Доктор физико-математических наук, профессор

Г.С. Плотников

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Одним из основополагающих направлений исследований в физике низких температур является изучение квантовых кооперативных явлений в конденсированных средах. К данному классу явлений относятся: сверхпроводимость, сверхтекучесть, магнетизм, волны зарядовой плотности, Бозе-Эйнштейновская конденсация магнонов, которые происходят благодаря взаимно согласованному поведению макроскопически большого числа частиц. Изучая особенности согласованного взаимодействия такого количества частиц, можно обнаружить связь макроскопических явлений с микроскопическим строением вещества. Данная работа посвящена изучению явлений, связанных с проявлением низкоразмерного магнетизма в новых нитратах переходных металлов при низких температурах, в том числе определению квантовых основных состояний и исследованию их физических свойств.

Физика низкоразмерного магнетизма начала развиваться в 60-х годах прошлого века с работ, посвященных исследованию тригидрата нитрата меди Си(М03)2-2,5Н20, который принадлежит исследуемому семейству нитратов переходных металлов. В данном соединении, ионы меди Си2+ имеют спин Б = 1/2, для которого наиболее ярко выражены квантовые эффекты. Важным фактом для описания свойств Си(М0з)2-2,5Н20 явилась малость магнитокристаллической анизотропии ионов меди, которая существенно упрощает сопоставление теории и эксперимента. Поэтому, на примере тригидрата нитрата меди было достигнуто хорошее соответствие между экспериментальными и теоретическими представлениями.

На сегодняшний день низкоразмерные магнетики являются объектом интенсивного экспериментального и теоретического изучения [1]. Это связано с тем, что они демонстрируют весьма разнообразные квантовые основные состояния, которые в первую очередь обязаны пониженной размерности магнитной подсистемы, и конкурирующим обменным взаимодействиям. При

этом могут достигаться как упорядоченные магнитные состояния при низких и сверхнизких температурах, так и неупорядоченные состояния. Геометрическая фрустрация обменных взаимодействий является одним из эффектов, который может привести к неклассическим основным состояниям. Неклассические основные состояния могут даже существовать в чистом одномерном квантовом антиферромагнетике, который не упорядочивается при конечных температурах. Низкоэнергетические возбуждения такой системы являются спинонами, которые описываются дробными квантовыми числами [2]. Понимание того появляются ли такие состояния в низкоразмерных магнетиках более высокой размерности и реализуется ли состояние с резонансной валентной связью RVB (resonating valence bond) является фундаментальным вопросом. Концепция RVB состояния важна не только в физике фрустрированных взаимодействий, но также в контексте высокотемпературной сверхпроводимости слоистых купратов.

Физика нитратов переходных металлов очень разнообразна. В этих соединениях реализовано все многообразие физики низкоразмерного магнетизма. Так, в "тригидрате" нитрата меди Cu(N03)2-2,5H20 есть ближний порядок, обусловленный наличием альтернированных цепочек. В магнитных полях может реализоваться дальний магнитный порядок. В гидратарованных нитратах никеля Ni(N03)2-2H20, Ni(N03)r4H20 и Ni(N03)2-6H20 обнаружены расщепление в нулевом поле, анизотропия магнитной восприимчивости, ближний и дальний магнитный порядок взаимодействий, а также метамагнетизм.

Работа по определению квантовых основных состояний в веществе заключается в определении механизмов, посредством которых спиновая, зарядовая, орбитальная и упругая подсистемы вещества достигают упорядоченного или разупорядоченного состояния при низких температурах.

В настоящей работе в качестве объектов исследования были выбраны новые неорганические соединения - нитраты переходных металлов: моногидрат нитрата меди Cu(N03)2-H20, нитратокупрат нитрозония

(1Ч0)Си(М03)з, нитратоникелат рубидия ЯЬз№2(Н03)7, безводный нитрат никеля N¡(N03)2, синтезированные на химическом факультете МГУ. Ни квантовые основные состояния, ни даже основные физические параметры этих объектов ранее установлены не были. Вместе с тем, топология магнитной подсистемы в нитратах переходных металлов позволяет предположить существование в них как упорядоченных, так и неупорядоченных магнитных структур. Взаимодействие в данных соединениях между ионами переходных металлов рассматриваются с единых позиций: магнитные ионы взаимодействуют между собой через нитратные N03 группы.

Цель работы.

Целью работы являлось установление квантовых основных состояний и базовых магнитных характеристик новых низкоразмерных магнетиков на базе нитратов переходных металлов.

Методы исследования.

При выполнении данной работы использовался широкий спектр методик для исследования конденсированных сред. Для синтеза нитратов переходных металлов использовался метод кристаллизации из азотнокислых растворов над осушителем. Характеризация полученных образцов проводилась методом рентгенофазового анализа. Измерения магнитных свойств выполнялись в широком диапазоне температур и магнитных полей на СКВИД магнитометре и на вибрационном магнитометре. Тепловые измерения исследовались с помощью установки для измерения физических свойств (РРМБ) и квазиадиабатического калориметра. Резонансные свойства изучались с помощью метода ЭПР.

Научная новизна работы.

Впервые исследованы магнитные, тепловые и резонансные свойства большого семейства новых неорганических соединений на базе нитратов

переходных металлов: Си(Ш3)2Н20, (Ш)Си(Ш3)3, КЬ3№2(Ж)3)7, №(Ш3)2. Для исследованных веществ установлены квантовые основные состояния, определены магнитные фазовые диаграммы, а также основные магнитные характеристики. Найдено первое вещество - нитратокупрат нитрозония (1Ч0)Си(1Ч03)3 - отвечающее квантовомеханической модели "флага конфедераций".

Научная и практическая значимость работы.

Полученные результаты носят фундаментальный характер и могут служить для более глубокого понимания явлений, происходящих в низкоразмерных магнетиках при низких и сверхнизких температурах.

На защиту выносятся:

• Результаты экспериментальных исследований тепловых, магнитных и резонансных свойств Си(М0з)2Н20, сопоставление физических свойств с кристаллической структурой Си(М03)2-Н20 и их интерпретация, магнитная фазовая В - Т диаграмма, оценки на термодинамические и магнитные величины. Основное состояние - антиферромагнетик.

• Результаты анализа особенностей кристаллической структуры (ГГО)Си(ГТО3)3, результаты исследований тепловых, магнитных и резонансных свойств (НО)Си(Ж)3)3, связь наблюдаемых физических свойств с кристаллической структурой, оценки на параметр главного обменного взаимодействия и термодинамических и магнитных величин. Основное состояние - спиновая жидкость.

• Результаты тепловых и магнитных исследований Ю)3№2(М03)7, а также анализа и обработки полученных зависимостей с помощью термодинамических выражений. Сопоставление экспериментальных данных с кристаллической структурой и их интерпретация. Оценки на величину обменного взаимодействия в димере и критических полей. Основное состояние - спиновая жидкость.

• Результаты тепловых и магнитных исследований Ni(N03)2, особенности

кристаллической структуры. Основное состояние - ферромагнетик.

Структура н объем работы.

Диссертация состоит из оглавления; введения; литературного обзора, в котором рассмотрены особенности низкоразмерных систем; методической главы, описывающей способы получения и исследования низкоразмерных нитратов переходных металлов; четырех экспериментальных глав, описывающих исследованные физические свойства Cu(N03)2-H20, (N0)Cu(N03)3, Rb3Ni2(N03)7, Ni(N03)2; заключения; выводов; списка использованной литературы, списка публикаций и благодарностей. Диссертация содержит 174 страницы текста, включая 93 рисунка, 1 таблицу и 184 ссылки на литературные источники.

Публикации.

По теме диссертационной работы опубликованы статьи в 3-ех ведущих российских и международных журналах: в журнале "Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики", в "Journal of low temperature physics" и в "Physical Review В", а также 12 трудов конференций. Полный список приведен в конце автореферата.

Апробация работы.

Основные результаты работы были представлены на шестом симпозиуме орбитальной физики и новых явлений в оксидах переходных металлов (Штутгарт, Германия, 10-11 октября 2007), на Московском международном симпозиуме по магнетизму (Москва, 20-25 июля 2008), на Международной конференции по квантовому транспорту и флуктуациям (Черногория, 1-5 сентября 2008), на XVI-ой международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов" (Москва, 13-18 апреля 2009), на Совместной европейско-японской конференции: фрустрации в физике конденсированного

состояния вещества (Лион, 12-15 мая 2009), на ХХХУ-ом совещании по физике низких температур, Черноголовка, 29 сентября - 2 октября 2009, на Европейской школе магнетизма (Тимишоара, Румыния, 1-10 сентября 2009), на 7-ой Курчатовской молодежной научной школе (Москва, 10 - 12 ноября 2009), на ХУП-ой международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов" (Москва, 12 - 15 апреля 2010), на 7-ой международной конференции 1СГО (Сендай, Япония, 1-3 ноября 2010).

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана краткая характеристика диссертационной работы: обоснована актуальность работы, сформулированы цели исследований, научная новизна, научная и практическая значимость работы, приведена структура работы и сведения о публикациях на тему диссертации.

Первая глава представляет собой обзор литературных данных, посвященный термодинамическим свойствам низкоразмерных систем. Вводятся основные понятия для описания низкоразмерных магнетиков. Указываются некоторые особенности реальных соединений и факторы, влияющие на вид достигаемого основного состояния. В первой части главы последовательно рассматривается теория квазиодномерных магнитных систем и систем, имеющих выделенные фрагменты магнитной структуры: кластеров (на примере димеров), однородных спиновых цепочек с полуцелочисленным спином, альтернированных цепочек, однородных спиновых цепочек с целочисленным спином и спиновых лестниц. В разделе, посвященном квазидвумерным системам, описываются модели плоской решетки модель плоской решетки с диагональным взаимодействием и модель "флага конфедераций", предложенная Нерсесяном и Цвеликом [3]. В следующих частях первой главы делается анализ литературных данных на базе кристаллической структуры и физических свойств, исследованных на данный момент низкоразмерных соединений на базе нитратов меди и никеля:

"тригидрата" нитрата меди Си(Ы0з)2-2,5Н20 и гидратов нитрата никеля Ni(N03)2-2H20, Ni(N03)2-4H20 и Ni(N03)2-6H20.

Одной из важнейших концепций в физике низкоразмерных систем является положение, известное как теорема Мермина-Вагнера. Согласно этой теореме, низкоразмерные системы не могут упорядочиться при конечных температурах [4]. Из-за неидеальности реальных низкоразмерных систем, однако, в некоторых из них наблюдается антиферромагнитное или ферромагнитное упорядочение при низких и сверхнизких температурах, связанное с анизотропией и межцепочечными взаимодействиями. Тип магнитного порядка зависит от знаков обменных взаимодействий. Для низкоразмерных систем характерен ряд особенностей, наблюдающихся на экспериментальных кривых. На температурных зависимостях магнитной восприимчивости и теплоемкости наблюдаются пологие корреляционные максимумы, которые связаны с установлением ближнего порядка, а не с фазовыми переходами [1, 5, 6]. Температуры максимумов определяют масштабы обменных взаимодействий. У димеров, альтернированных цепочек, цепочек с целочисленным спином (Халдейновских цепочек) и спиновых лестниц с четным числом направляющих в спектре магнитных возбуждений присутствует спиновая щель, тогда как у однородных цепочек с полуцелочисленным спином щель отсутствует. Для однородных цепочек полуцелочисленных спинов значение магнитной восприимчивости при приближении температуры к абсолютному нулю падает по отношению к максимальному примерно на 15% [5, 7]. Основное состояние цепочки с целочисленным спином (Халдейновская цепочка) является неупорядоченным с конечной длиной корреляции £ между магнитными ионами и в спектре магнитных возбуждений присутствует энергетическая щель Д [8]. Оценка на величину щели составляет А = 0,41 J [9]. В основном состоянии реализуются резонансные валентные связи (VBS, valence-bond solid), которые соединяют каждую пару электронов иона со S = 1 друг с другом [10].

Интерес к квазидвумерным системам вызван проблемой высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП). Медь-кислородные слои ВТСП купратов в недопированном состоянии служат хорошим примером квазидвумерных моделей с квадратной решеткой и антиферромагнитным взаимодействием между ионами меди. Модель плоской решетки J1-J2 предполагает расположение магнитных ионов в узлах квадратной решетки и наличие двух различных взаимодействий: Jt - вдоль стороны квадрата, J2 -вдоль диагонали [11]. Известно, что в зависимости от отношения J2/J1 может реализоваться одна из трех магнитных фаз [12]: ферромагнитная фаза (FM), фаза неелевского антиферромагнетика (NAF), либо фаза коллинеарного антиферромагнетика (CAF). Наиболее интересными являются области J2/IJ1I = 0,5. Природа основных состояний в этих областях не установлена. В качестве основного состояния рассматриваются различные фазы, такие как RVB состояние [13], фаза с дальним упорядочением димеров [14], а также другие экзотические фазы [15-16]. В случае, когда взаимодействие по вертикали квадрата J' и диагональное взаимодействие J2 слабы: J' « J, J2 « J, рассматриваются анизотропные модели квадратной решетки [17]. Если при этом выполняется соотношение J' = 2J2, то реализуется модель "флага конфедераций" с сильной конкуренцией взаимодействий [3]. Предполагается, что основным состоянием этой модели может быть как RVB фаза, так и VBC фаза (кристалл валентных связей, valence bond crystal). На сегодняшний день остается открытым вопрос об основном состоянии этой модели.

Кристаллическая структура нитратов меди и никеля предполагает реализацию низкоразмерных эффектов в этих системах. Структура Си(Ж)з)2-2,5Н20 включает цепочки из пирамид CuOs, соединенных между собой через нитратные группы NO3. Магнитная подсистема представляет собой альтернированные цепочки, которые не упорядочиваются вплоть до сверхнизких температур, однако, при приложении внешнего магнитного поля в этом соединении наблюдается Бозе-Эйнштейновская конденсация магнонов. Кристаллические структуры гидратированных нитратов никеля представляют

собой двумерные слои, в которых обменные пути между ионами никеля проходят через нитратные группы N03. В N¡(N03)2-21120 наблюдается антиферромагнитное упорядочение при Т = 4,2 К, описанное двухподрешеточной моделью, метамагнетизм и анизотропия магнитной восприимчивости. В этом слоистом материале спины никеля в пределах слоя ориентированы в одном и том же направлении, а в соседних слоях они направлены антипараллельно. В №^03)2-4Н20 большую роль играет одноионная анизотропия и низкосимметричное окружение. В N¡(N03)2-61120 наблюдается ближний порядок, связанный с тем, что величины обменных взаимодействий намного меньше величины расщепления в нулевом поле для иона №2+.

Вторая глава посвящена методам исследования низкоразмерных нитратов переходных металлов. Синтез всех изучаемых соединений в данной работе проводился методом кристаллизации из азотнокислых растворов над осушителем [18] в тесном сотрудничестве с группой И.В.Морозова на химическом факультете МГУ. Кристаллы нитратов имели различную форму и размеры. Кристаллы Си(Ж)з)2-Н20 имели форму голубых прозрачных пластинок, нормаль к плоскости которых ориентирована вдоль оси а. Поперечные размеры пластин составляли 1-3 мм, а их толщина была намного меньше (ОД - 0,3 мм). Кристаллы (МО)[Си^Оз)3] представляли собой крупные (до 1 см) изумрудно-зеленые прозрачные вытянутые параллелепипеды. Мелкие кристаллы №(N03)2 имели светло-зеленый цвет, а Ш>$№2ШОз)7 - зеленый цвет. Образцы на базе нитратов меди являлись монокристаллами, в то время как на базе никеля - поликристаллами. Все полученные соединения являются очень гигроскопичными и быстро гидратируются на открытом воздухе, образуя кристаллогидраты. Поэтому исследование их свойств возможно только в условиях, исключающих доступ влаги из воздуха. Образцы для магнитных, тепловых и резонансных исследований готовились в специальном боксе в атмосфере сухого азота. Далее они помещались в тонкостенные стеклянные ампулы, которые запаивались. В случае с №(N03)2 из мелкокристаллических

образцов прессовались таблетки. Фазовый состав полученных образцов проверялся методом рентгенофазового анализа (РФА). Съёмка образцов проводилась на дифрактометре ДРОН-ЗМ и Радиан ДР-02, при использовании излучения CuK« в режиме на отражение. Обработка экспериментальных данных осуществлялась с помощью пакета программ фирмы STOE (программа WinXPOW). Идентификация фаз проводилась с использованием банка данных ICDD. В случае отсутствия рентгенограмм в банке данных строились теоретические рентгенограммы с помощью программы Diamond, рассчитанные по рентгеноструктурным данным. Магнитные свойства изучаемых образцов исследовались в диапазоне температур 2 - 300 К на СКВИД - магнитометре "Quantum Design" MPMS XL 5 в магнитных полях до В < 5 Тл, и на вибрационном магнитометре "EG&G PARC" Ml55 в магнитных полях до В < 15 Тл в Институте Физики Твердого Тела в Дрездене, Германия. Теплоемкость Cu(N03)2-H20, (N0)Cu(N03)3 и Rb3Ni2(N03)7 измерялась с помощью установки для измерения физических свойств "Quantum Design" PPMS Р640 в низкотемпературной области от 0,5 - 25 К в интервале магнитных полей 0 -9 Тл в Институте Физики Твердого Тела в Дрездене, Германия. Измерения при сверхнизких температурах до 0,5 К проводились с помощью Не-3 системы. Теплоемкость нитрата никеля Ni(N03)2 измерялась на квазиадиабатическом калориметре "Термис" на кафедре физики низких температур и сверхпроводимости физического факультета МГУ. Резонансные свойства образцов изучались методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) в интервале температур Т = 3,4 - 300 К в Х-диапазоне (X-band, f = 9,5 ГГц) на ЭПР-спектрометре Bruker EMX-Series в Институте Физики Твердого Тела в Дрездене, Германия и на ЭПР-спектрометре ADANI CMS 8400 в интервале температур Т = 95-300 К в Х-диапазоне при различных ориентациях монокристаллов Cu(N03)2H20 относительно магнитного поля в резонаторе на кафедре физики низких температур физического факультета МГУ.

Третья глава посвящена исследованиям магнитных, тепловых и резонансных свойств Cu(N03)2-H20. В его кристаллической структуре (Рис. 1)

катионы меди Си2+ находятся в квадратном окружении четырех анионов кислорода О2" на расстояниях от 1,928 до 1,986 А. Пятый апикальный кислород находится на расстоянии 2,332 А. Квадраты Си04 соединяются между собой в зигзагообразные однородные, с магнитной точки зрения, цепочки с полуцелочисленным спином 8 = 1/2 посредством треугольных нитратных групп N03. Эти цепочки связываются в слои в плоскости Ьс с помощью длинных Си-О связей. Вдоль оси а магнитоактивные слои взаимодействуют через водородные связи. На температурной зависимости теплоемкости С обнаружен Х-пик при Т = 3,6 К, характерный для формирования дальнего порядка. При температурах Т ~ 2 К обнаружено плечо, которое обусловлено избыточным вкладом в теплоемкость типа Шотгки. Из сравнения вклада типа Шотгки и экспериментальных данных по Си(М0з)2-2,5Н20 можно заключить, что вклад аномалии Шотгки, по-видимому, обусловлен наличием Си(Г*Юз)2-2,5Н20, образующегося на поверхности исследуемого образца в процессе его монтажа. Общая теплоемкость Си(1^0з)2Н20 выражается суммой фононного и магнонного вкладов и вкладом, обусловленным аномалией Шотгки: С) = ^Т3 и С2 = к2(Д/Т)2ехр(-Д/Т). Дана оценка на величину энергетической щели, связанной с аномалией Шотгки А = 3,8 К. В широком интервале температур зависимость магнитной восприимчивости % подчиняется закону Кюри-Вейсса

./К ^ °'45

0,40,

о 0,35 г

® 0,30 |о,25

0,20

/Ч 1

1*0.38 ^ 0,37 ' —•—0,1Тл =0.36 —•»— 0,02 Тп — - —* - 0,01 Тл "0.35 ' -О-0.01 Тя,/(\ ^ т ^ зтлЕ*03^ 1 N <5

2,4 ,3,2 т (К) 4.0

2,0

2,5

3,0 Т(К)

3,5

4,0

Рис. 1. Кристаллическая структура Си(Ы0з)2'Н;0 в Рис. 2. Температурные зависимости магнитной

плоскости Ьс в полиэдрическом представлении. Катионы восприимчивости Си^ХО;);-!!/) в плоскости Ьс

меди (светлые шары) находятся в квадратном окружении в слабых магпитных полях при низких

анионов кислорода. Квадраты с11о4 соединены между температурах. На вставке показана

собой через нитратные N0} группы (треугольники) в температурная зависимость магнитной

цепочки. Цепочки взаимодействуют между собой через восприимчивости вдоль оси а. пятый апикальный катион кислорода (показано пунктиром).

со следующими параметрами: хо = 3-10"5 э.м.е./моль, С = 0,49 э.м.е.-К/моль, © = 6,5 К. Положительная величина температуры Вейсса 0 свидетельствует о доминировании в системе ферромагнитного обменного взаимодействия при высоких температурах. Эффективный магнитный момент составил р^г = 1,97 цв- При низких температурах зависимость обратной магнитной восприимчивости Х~'(Т) существенно нелинейна, что указывает на проявление антиферромагнитного обменного взаимодействия. При низкотемпературных измерениях магнитной восприимчивости %ьс в слабых магнитных полях, направленных вдоль плоскости Ьс, совпадающей с плоскостью плакеток С1Ю4 наблюдается ярко выраженный пик при Тц = 3,6 К, который согласуется с измерениями теплоемкости и указывает на установление дальнего антиферромагнитного порядка (Рис. 2). Кроме того, видна аномалия при температуре Т5я> = 2,7 К, связанная, по-видимому, со спин-переориентационным переходом, которая практически полностью подавляется слабым магнитным полем - 5-Ю"2 Тл. Из сравнения магнитных восприимчивостей вдоль плоскости плакеток Хьс и перпендикулярно к ним Ха (см. вставку Рис. 2), можно заключить, что магнитные моменты катионов меди Си2+ направлены в плоскости Ьс. Из полевых зависимостей намагничивания при Т = 1,8 К установлены значения моментов насыщения вдоль плоскости плакеток М5,ьс = 1,1 Цц/ф. ед. (формуль-

„ 1,8 ч

ш 1,5

о. 1,2 и

□

Р 0,9

-•-1,8 К -Д— 2,8 К -■-2,2К -□—ЗК -А-2.4К —О—3,2К с -¿>-2,6 К

А-о-й-*8®*

рДаЯ

0,6-^0, 0,3-"

0,01

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 В (Тл)

2,4 2,8 Т(К)

Рис. 3. Производные полевых зависимостей Рис. 4. Магнитная фазовая диаграмма Си(М0з)2Н20 намагниченности Си(К03)2Н;0 в плоскости Ьс при в плоскости Ьс. Незакрашенные точки получены из различных температурах. На вставке показана измерений кривых намагничивания при производная полевой зависимости намагниченности фиксированной температуре, закрашенные - из вдоль оси а при Т= 1,8 К. температурных зависимостей намагниченности в

фиксированном магнитном поле.

ная единица) и перпендикулярно Ms,a = 0,9 Цц/ф- сд. Различие связано с анизотропией g-фактора. Наиболее ярко особенности проявляются на производных магнитных восприимчивостей dM/dB (Рис. 3). В магнитном поле в плоскости Ьс магнитная подсистема Cu(N03)2-H20 испытывает сначала спин-флоп переход при BCi = 0,06 Тл, а затем спин-флип переход при ВС2 = 1Д Тл. В

магнитном поле вдоль направления а виден только спин-флип переход, что

2+

косвенно подтверждает гипотезу о том, что магнитные моменты ионов Си расположены в плоскости плакеток Си04. Оценка на величину обменного поля составила ВЕ = 1,1 Тл, поле анизотропии составило ВА = 3-10 3 Тл. Построена магнитная фазовая диаграмма В - Т для направлений магнитного поля вдоль плоскости плакеток С1Ю4 (Рис. 4). Основными фазами являются антиферромагнитные фазы AFj и AF2, различающиеся направлением магнитного момента вдоль плоскости Ьс, SF - скошенное магнитное состояние и РМ - парамагнитная фаза. Из изучения резонансных свойств установлена анизотропия g-фактора, среднее значение составило g = 2,18. В Cu(N03)2-H20 основное состояние - упорядоченное. Антиферромагнитное упорядочение наступает за счет слабого взаимодействия между слоями Ьс.

Четвертая глава посвящена изучению магнитных, тепловых и резонансных свойств нитратокупрата нитрозония (N0)Cu(N03)3. На основе анализа кристаллической структуры обнаружены особенности, которые позволяют предположить, что (N0)Cu(N03) может явиться первой известной реализацией модели "флага конфедераций". Кристаллическая структура (N0)Cu(N03)3 представлена слабо взаимодействующими слоями (см. Рис. 5), расположенными в плоскости Ьс. Наиболее сильное обменное взаимодействие J, отмеченное темной линией, между катионами Си2+ обеспечивается взаимодействием через нитратные N03~ группы и формирует бесконечные горизонтальные цепочки вдоль оси Ь. Эти цепочки взаимодействуют между собой через N03~ и NO+ группы и формируют слои Ьс. Обменное взаимодействие по вертикали между ближайшими катионами Си2+ обозначено как J', а обменное взаимодействие по диагонали - как J2. Обменное

взаимодействие Г должно быть в два раза больше, чем диагональное обменное взаимодействие 32 в силу геометрической симметрии в расположении ]ЧО+ и ИОз" групп. Взаимодействием между катионами меди Си2+ в различных цепочках через две треугольные нитратные группы N0," пренебрегаем, так как они развернуты в разные стороны по отношению к плоскости Ьс. Межслоевое взаимодействие вдоль направления а мало из-за более длинных обменных

путей и магнитной неактивности орбитали 2) ориентированной вдоль оси а. Таким образом, топология магнитной подсистемы (1ТО)Си(МОз)з предполагает двумерный характер взаимодействия и выполнение соотношений 1 » I' = 2]2-Температурная зависимость теплоемкости (ЫО)Си(ЫОз)з демонстрирует нарастание при самых низких температурах. Общая теплоемкость в нулевом магнитном поле складывается из линейного вклада уТ, связанного с тепловыми возбуждениям одномерных антиферромагнитных магнонов, кубического слагаемого (ЗТ3, связанного с фононами, а также вклада от аномалии Шоттки, отражающего заселенность дискретных уровней энергии. Величина энергетической щели Д = 5 К. Изменение аномалии Шоттки во внешнем магнитном поле указывает на ее магнитное происхождение. На температурной зависимости магнитной восприимчивости в магнитном поле, ориентированном

Рис. 5. Кристаллическая структура (ЫО)Си(Юз)з в плоскости Ьс. Рис. 6. Схематическое

Светлыми большими сферами показаны катионы (лг\ находящиеся в представление модели "флага

квадратном окружении четырех анионов О2", представленных конфедераций". Светлыми кругами

маленькими светлыми сферами. Ионы N показаны черными сферами, показаны ионы меди, 1 - сильный

Предполагаемые обменные пути между ближайшими катионами Си2+ обмен вдоль цепочек, и 12 -

вдоль цепочек (направление Ъ) показаны дугами и обозначаются вдоль слабые обмены по вертикали и

направления с (обозначаются .Г) и по диагонали (обозначаются 32)- диагонали, Г = 112.

вдоль Ьс (Рис. 7), наблюдается широкий максимум при Т - 100 К, что может рассматриваться как признак низкоразмерной системы. При низких температурах магнитная восприимчивость показывает Кюри-Вейссовское поведение, которое не может быть объяснено наличием примесей и аномалией Шоттки с величиной Д = 5 К. Для более детального изучения магнитного вклада, обусловленного внутренними свойствами системы, были выполнены измерения резонансных свойств (ЭПР) монокристаллических образцов (>ГО)Си(Ж)з)з при двух ориентациях магнитного поля: вдоль плоскости квадратов Си04 (II) и перпендикулярно к плоскости квадратов Си04 (±). Эти измерения позволили выделить магнитную восприимчивость матрицы, как показано на Рис. 7. Магнитная восприимчивость матрицы при низких температурах спадает до ~0,4Хпмх> что не позволяет установить наличие или отсутствие энергетической щели в спектре магнитных возбуждений. Намагниченность, измеренную при Т = 2 К, можно разделить на два вклада: один насыщается при высоких магнитных полях - вклад дефектов и примесей, а второй зависит линейно от магнитного поля и соответствует парамагнитному поведению матрицы. ЭПР спектры содержат одну линию по форме близкую к лоренцевой. Величина §-фактора при ориентациях магнитного поля вдоль плоскости квадратов Си04 (II) составила g,= 2,06, перпендикулярно к плоскости квадратов Си04 (1): 2,36, которые являются типичными для катионов Си2+ в квадратном окружении кислорода [20]. С помощью метода точной диагонализации модели "флага конфедераций" дана оценка на величину обмена в цепочке I = 170 К и обмена между цепочками

восприимчивости, измеренная в магнитном поле В = 0,1 Тл (о), ориентированном вдоль направления Ьс, и приведенная магнитная восприимчивость из данных ЭПР (•) (ЫО)Си(КО.ч)з. Линией черного цвета приведен Кюри-Вейссовский вклад, а линией серого цвета сумма Кюри-Вейссовского вклада и магнитной восприимчивости из ЭПР.

-0,05< УIJ < 0,09, подразумевающего взаимодействие ферромагнитного или антиферромагнитного типа. Таким образом, (N0)Cu(N03)3 вероятно, является первой реализацией двумерной модели "флага конфедераций" благодаря уникальности топологии магнитной подсистемы. Исследования физических свойств не дают указаний на установление дальнего магнитного порядка во всем исследованном температурном интервале, что подкрепляет предположение о низкоразмерности магнитной подсистемы, содержащей полуцелочисленные гейзенберговские спины S = 1/2, основным состоянием которой является спиновая жидкость.

В пятой главе изучаются магнитные и тепловые свойства нитратоникелата рубидия Rb3Ni2(N03)7. Катионы Ni2+ находятся в октаэдрическом окружении шести анионов кислорода 02~. Октаэдры Ni06 соединяются между собой треугольными нитратными группами NO3" и образуют зигзагообразные лестничные структуры с двумя направляющими. Исходя из мотивов кристаллической структуры, можно предположить два сценария реализации магнитного поведения при низких температурах: димеры из двух катионов с S = 1 или слабо взаимодействующие цепочки с S = 1. На температурной зависимости магнитной восприимчивости обнаружен широкий корреляционный максимум при Тм = 11 К, связанный с низкоразмерной природой магнитной подсистемы. Из анализа высокотемпературной части установлено, что преобладают антиферромагнитные взаимодействия. Эффективный момент составил Pefr = 3,02рв/№2+ и находится в хорошем согласии с теорией. При низких температурах магнитная восприимчивость демонстрирует щелевое поведение и хорошо описывается соответствующей зависимостью для димеров со спином S = 1, что нельзя сказать про случай цепочек. Оценка на величину обменного взаимодействия в димере составляет J = 5,4 К. Поведение в магнитных полях имеет особенности, обусловленные строением энергетических уровней димера со S = 1. Имеются три уровня энергии: 0, 2J, 6J, которые расщепляются до девяти уровней в магнитном поле. На кривой намагничивания, измеренной при Т = 2,4 К, наблюдается ярко

выраженный максимум при значении В - 8,3 Тл, связанный с "кроссовером" уровней Б = 1, = -1 и 5 = 0, т$ = 0 в димере. Теоретическая оценка подтверждает это и предсказывает следующее пересечение при В - 28 Тл. Из температурных зависимостей теплоемкости видно хорошее соответствие с моделью димеров 8 = 1 с обменом I = 5,4 К. В магнитных полях температурные зависимости теплоемкости немонотонны, что может быть связано с расщеплением уровней димера. Таким образом, в КЬз№2(1ЧОз)7 не наблюдается дальнего упорядочения в исследованном интервале температур, магнитная подсистема представляет собой слабо взаимодействующие димеры, расположенные на перекладинах лестниц, основным состоянием которой является спиновая жидкость.

В шестой главе изучаются магнитные и тепловые свойства безводного нитрата никеля N¡(N03)2- В кристаллической структуре катионы №2+ находятся в октаэдрах №Об и соединены между собой в трехмерный каркас с помощью треугольных нитратных ИОз групп. Имеется два неэквивалентных положения ионов №2+. Соотношение между количеством ионов №2+ №1:№2 = 3:1. При более детальном анализе кристаллической структуры №(N03)2 в плоскости аЬ можно увидеть слои, напоминающие кагоме решетку, составленную из ионов №2+ в положении 1. Рассмотрение всех магнитных ионов в плоскости аЪ дает треугольную решетку. Магнитная восприимчивость, измеренная в режимах Х¥С и ГС, одна и та же, что говорит об отсутствии спин-стекольных эффектов. Исследования на порошке №(N03)2 низкотемпературной части восприимчивости показали ферромагнитный ход с температурой Кюри Тс - 5 К. Обработка высокотемпературной части дает температуру Вейсса 0 = 3 К, означающую доминирование ферромагнитных взаимодействий, а ее сильное отличие от Тс может говорить о наличии конкурирующих антиферромагнитных обменных взаимодействий, начинающих играть заметную роль при низких температурах. Установлен магнитный момент = 2,71 При температуре Т = 2 К наблюдалась петля гистерезиса. На кривых намагничивания заметна редукция магнитного момента, которая, по-видимому,

связана с близостью температур упорядочения и измерений. С другой стороны, факт расположения ионов №2+ в виде решетки кагоме предполагает квантовую редукцию магнитного момента. На температурных зависимостях теплоемкости наблюдается пик при Т = 5,1 К, соответствующий магнитным измерениям и свидетельствующий о фазовом переходе в ферромагнитное состояние, наступающее за счет взаимодействий трехмерного каркаса из ионов №2+.

В конце работы приводятся основные результаты и выводы, заключение, список благодарностей, списки цитируемой литературы и публикаций.

Основные результаты работы:

1. Синтезирован ряд нитратов переходных металлов: моногидрат нитрата меди Си(М03)2-Н20, нитратокупрат нитрозония (Ы0)Си(Ы03)3, нитратоникелат рубидия КЬ3№2(М03)7 и безводный нитрат никеля N¡(N03)3, и впервые исследованы их магнитные, тепловые и резонансные свойства.

2. Для моногидрата нитрата меди Си(М0з)2-Н20 установлено, что основное состояние является двумерным гейзенберговским антиферромагнетиком с температурой Нееля Тм = 3,6 К. Переход в состояние с дальним магнитным порядком наступает за счет взаимодействия между слоями Ьс. Для моногидрата нитрата меди Си(М)з)2Н20 на кривых намагничивания обнаружены спин-флоп и спин-флип переходы. Также установлены базовые параметры: обменное поле Ве = 1,1 Тл, поле анизотропии ВА = ЗТО"3 Тл и определено, что магнитные моменты лежат в плоскости Ьс. Обнаружен максимум на температурный зависимости магнитной восприимчивости при Т5К = 2,7 К вдоль направления Ьс, который подавляется внешним магнитным полем. Установлена магнитная фазовая диаграмма В - Т для магнитных полей вдоль плоскости Ьс для моногидрата нитрата меди Си(М0з)2Н20.

3. Установлено, что основное состояние для безводного нитрата никеля N¡(N03)2 является ферромагнитным с температурой Кюри Тс ~ 5 К и определены базовые магнитные характеристики этого вещества.

4. На основе магнитных и тепловых измерений установлено, что в нитратоникелате рубидия Шэз№2(МОз)7 реализуется состояние спниовой жидкости по сценарию димеров, составленных из ионов №2+ со спином Б = 1, расположенных на перекладинах лестничной структуры. В магнитном поле В = 8,3 Тл в нитратоникелате рубидия Ш>з№2(МОз)7 наблюдается "кроссовер" уровней энергии димера, что выражается в виде максимума на производной намагниченности (1М/с1В.

5. На основе анализа кристаллической структуры нитратокупрата нитрозония (МО)Си(Ж)з)з установлена уникальность топологии магнитной подсистемы: обменное взаимодействие между ионами меди Си2+ в плоскости Ьс по вертикали в два раза больше, чем обменное взаимодействие между ионами Си2* в плоскости Ьс по диагонали в силу соображений симметрии. Это позволяет рассматривать данное соединение как первую экспериментальную реализацию двумерной модели "флага конфедераций", предложенную Нерсесяном и Цвеликом. Основное состояние нитратокупрата нитрозония - спиновая жидкость. Из численного моделирования даны оценки на параметр главного обменного взаимодействия вдоль цепочек (направление Ь) I = 170 К и на отношение главного обменного взаимодействия к обменному взаимодействию между цепочками (направление с) -0,05 < З'П < 0,09.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. О.С. Волкова, И.В. Морозов, Е.А. Лаптева, В.В. Шутов, А.Н.Васильев, Р. Клингелер, Б. Бюшиер. Дальний магнитный порядок в моногидрате нитрата меди Cu(N03)2H20 // Письма в ЖЭТФ 89,98 - 102 (2009).

2. М. Yehia, Е. Vavilova, V. Kataev, R. Klingeler, О. Volkova, E. Lapsheva, V. Shutov, O. Savelieva, A. N. Vasiliev, B. Bücher. High field ESR study of the new low dimensional S = Уг system: Cu(N03>2H20 // J. Low, Temp. Phys. 159,96-100(2010).

3. O. Volkova, I. Morozov, V. Shutov, E. Lapsheva, P. Shinzingre, O. Cepas, M. Yehia, V. Kataev, R. Klingeler, В. Bücher, and A. Vasiliev. Realization of the Nersesyan-Tsvelik model in (N0)[Cu(N03)3] // Phys. Rev. В 82, 054413 (2010).

4. О. Volkova, I. Morozov, E. Lapsheva, N. Tristan, R. Klingeler, В. Büchner, V. Shutov, A.N. Vasiliev. Long - range magnetic order in quasi - one -dimensional copper nitrate Cu(N03)2-H20 // Orbital 2007 6th Workshop on orbital physics and novel phenomena in transition metal oxides, October 10-11, Stuttgart, Germany, 2007, p. 80.

5. O. Volkova, I. Morozov, E. Lapsheva, V. Shutov, R. Klingeler, В. Buchner, A. Vasiliev. Thermodynamic properties of new quasi - one dimensional cuprate Cu(N03)2-H20 // Moscow International Symposium on Magnetism, June 20-25, Moscow, 2008, p. 681.

6. O. Volkova, E. Lapsheva, V. Shutov, O. Savelieva, I. Morozov, M. Yehia, V. Kataev, R. Klingeler, В. Buchner. New low - dimensional transition metal based nitrates // International Conference on Quantum transport and fluctuations at nanoscale, September 1-5, Montenegro, 2008, p. 20.

7. E.H. Лаптева, B.B. Шутов. Синтез и термодинамические свойства новых нитратов переходных элементов // XVI Международная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов», 13-18 апреля, Москва, 2009.

8. A.N. Vasiliev, O.S. Volkova, V.V. Shutov, E.A. Lapsheva, I.V. Morozov, R. Klingeler, and B. Biicher. Magnetic order in copper nitrate monohydrate Cu(N03)2-H20 // Joint European Japanese conference: Frustration In Condensed Matter, May 12-15, Lyon, 2009, PS-71.

9. 0. Volkova, V. Shutov, E. Lapsheva, I. Morozov, A. Vasiliev, M. Yehia, V. Kataev, O. Kataeva, R. Klingeler, B. Biicher, P. Sindzingre, and O. Cepas. Disordered ground state in low dimensional (Ж))Си(Ж)з)з // Joint European Japanese conference: Frustration In Condensed Matter, May 12-15, Lyon,

2009, PS-72.

10.V.V. Shutov, O.S. Volkova, A.N. Vasiliev, E.A. Lapsheva, I.V. Morozov, N. Leps, R. Klingeler, B. Biichner, M. Yehia, V.E. Kataev. Spin-liquid behavior in (N0)Cu(N03)3 // XXXV Совещание по физике низких температур, 29 сентября - 2 октября, Черноголовка, 2009, L50.

11.0. Volkova, V. Shutov, Е. Lapsheva, I. Morozov, A. Vasiliev, M. Yehia, V. Kataev, O. Kataeva, R. Klingeler, B. Biicher, P. Sindzingre, and O. Cepas. Disordered magnetic ground State in (N0)Cu(N03>3 // European School on Magnetism, September 1-10, Timisoara, 2009.

12.A.H. Васильев, O.C. Волкова, E.H. Лапшева, И.В, Морозов, B.B. Шутов. Ближний и дальний магнитный порядок в нитратах никеля при низких температурах // 7-ая Курчатовская молодежная научная школа, 10 - 12 ноября, Москва, 2009, с. 317.

13.В.В. Шутов. Новые низкоразмерные металлооксиды на основе нитратов меди и никеля // XVII Международная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов», 12 - 15 апреля, Москва,

2010, с. 225.

14.V.V. Shutov, O.S. Volkova, E.N. Lapsheva, I.V. Morozov. Magnetic properties of Rb3Ni2(N03)7 and Ni(N03)2 // IV Euro-Asian Symposium "Trends in MAGnetism" EASTMAG-2010, June 28 - July 2, Ekaterinburg, 2010, c. 350.

15. О. Volkova, I. Morozov, V. Shutov, H. Miki, P. Sindzingre, O. Cepas, M. Yehia, V. Kataev, R. Klingeler, B. BUcher and A. Vasiliev. Spin Liquid Behavior in Low-Dimensional Magnetic Systems // 7th International Conference on Flow Dynamics, November 1-3, Sendai, Japan, 2010, p. 400.

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. L.J. de Jongh and A.R. Miedema. Experiments on simple magnetic model systems II Adv. Phys. 50,947 (2001).

2. A. M. Tsvelik. Confinement and deconfinement of spinons in a frustrated spin-1/2 Heisenberg model // arXiv: 0404541v2 (2004).

3. A.A. Nersesyan and A.M. Tsvelik. Spinons in more than one dimension: Resonance valence bond state stabilized by frustration // Phys. Rev. В 67, 024422 (2003).

4. N.D. Mermin, H. Wagner. Absence of ferromagnetism or antiferromagnetism in one- or two-dimensional isotropic Heisenberg models // Phys. Rev. Lett. 17, 1133 (1966), N.D. Mermin, H. Wagner. Erratum // Phys. Rev. Lett. 17,1307 (1966).

5. J.C. Bonner, M.E. Fisher. Linear Magnetic Chains with Anisotropic Coupling // Phys. Rev. 135, A640 (1964).

6. P. Карлин. Магнетохимия (Москва, Мир. 1989).

7. W.E. Hatfield. New magnetic and structural results for uniformly spaced, alternatingly spaced, and ladder-like copper (II) linear chain compounds (invited) // J. Appl. Phys. 52,1985 (1981).

8. F.D.M. Haldane. 0(3) Nonlinear a Model and the Topological Distinction between Integer- and Half-Integer-Spin Antiferromagnets in Two Dimensions // Phys. Rev. Lett. 61,1029 (1988).

9. M. Takahashi. Monte Carlo calculation of elementary excitation of spin chains // Phys. Rev. Lett. 62,2313 (1989).

10.1. Affleck, T. Kennedy, E. H. Lieb, and H. Tasaki. Rigorous results on valence-bond ground states in antiferromagnets // Phys. Rev. Lett. 59,799 (1987).

11. H.T. Diep. Frustrated Spin Systems (Singapore, World Scientific Publishing, 2004).

12. B. Schmidt and P. Thalmeier, Nic Shannon. Magnetocaloric effect in the frustrated square lattice JrJ2 model // arXiv: 0705.3094v2 (2007).

13. P. Chandra, B. Doucot. Possible spin-liquid state at large S for the frustrated square Heisenberg lattice // Phys. Rev. B 38,9335 (1988).

14. N. Read and S. Sachdev. Valence-bond and spin-Peierls ground states of low-dimensional quantum antiferromagnets // Phys. Rev. Lett. 62,1694 (1989).

15. P. Chandra, P. Coleman and A. I. Larkin. Ising transition in frustrated Heisenberg models // Phys. Rev. Lett. 64, 88 (1990).

16. X. G. Wen, Frank Wilczek, and A. Zee. Chiral spin states and superconductivity // Phys. Rev. B 39,11413 (1989).

17. P. Sindzingre. Spin-1/2 frustrated antiferromagnet on a spatially anisotropic square lattice: Contribution of exact diagonalizations II Phys. Rev. B 69, 094418 (2004).

18. K.O. Znamenkov, I.V. Morozov, and S.I. Troyanov. Synthesis and Crystal Structure of CopperQI) Nitrato Complexes N0[Cu(N03)3], Na2[Cu(N03)4], and Ag2[Cu(N03)4] // Rus. J. Inorg. Chem. 49,172 (2004).

19. H. Benner, J.P. Boucher. Magnetic Properties of Layered Transition Metal Compounds (Kluwer Academic, Dordrecht, 1990).

20. J.R. Pilbrow. Transition Ion Electron Paramagnetic Resonance (Clarendon Press, Oxford, 1990).

Подписано в печать: 16.09.11

Объем: 1,5 усл.п.л. Тираж: 100 экз. Заказ № 810 Отпечатано в типографии «Реглет» 119526, г. Москва, пр-т Вернадского,39 (495) 363-78-90; www.reglet.iu

Введение.

Глава 1. Термодинамические свойства низкоразмерных магнетиков

1.1. Квазиодномерные модели взаимодействия.

1.1.1. Димеры.

1.1.2. Однородные цепочки с полуцелочисленным спином.

1.1.3. Альтернированные цепочки.

1.1.4. Однородные цепочки с целочисленным спином.

1.1.5. Спиновые лестницы.

1.2. Квазидвумерные модели взаимодействия.

1.2.1. Модель плоской решетки 1г12.

1.2.2. Модель плоской решетки с диагональным взаимодействием и модель "флага конфедераций".

1.3. Низкоразмерные соединения на базе нитрата меди.

1.3.1. Альтернированная цепочка в Си(К0з)2-2,5Н20:.

1.4. Низкоразмерные соединения на базе нитрата никеля.

1.4.1. Антиферромагнетик №(К03)2-2Н

1.4.2. Одноионная-анизотропия в-№(1ЧЮз)2-4Н20.

1.4.3. Антиферромагнитные взаимодействия в №(Н03)2-6Н20.

Глава 2. Экспериментальные методики.

2.1. Синтез и характеризация,образцов.

2.1.1. Кристаллизация из азотнокислых растворов над фосфорным ангидридом.

2.1.2. Рентгенофазовый анализ.

2.2. Магнитные измерения.

2.2.1. СКВИД-магнитометр.

2.2.2. Вибрационный магнитометр.

2.3. Тепловые измерения.

2.3.1. Установка для измерения физических свойств РРМ8.

2.3.2. Квазиадиабатический калориметр.

2.4. Методика измерения резонансных свойств.

Глава 3. Дальний антиферромагнитный порядок в моногидрате нитрата меди Си(1Ч0з)2-Н20.

3.1. Кристаллическая структура Си(К0з)2'Н20.

3.2. Термодинамические свойства СиСКОз^'НгО.

3.2.1. Теплоемкость Си(М0з)2-Н20.

3.2.2. Намагниченность Си^Оз^-НгО-.

3.3. Магнитная фазовая диаграмма Си(К0з)г'Н20.Л.110'

3.4. Резонансные свойства Си(К03)2-Н20.

Глава 4: Спиновая жидкость в нитратокупрате нитрозония (Ж»Си(Ж)з)з.

4.1. Кристаллическая структура (МЭ)Си(1<Юз)з.

4.2. Термодинамические свойства (КО)Си(1<Юз)з.

4.2.1. Теплоемкость (ЫО)Си(Ш3)з.

4.2.2. Намагниченность (Ш)Си(Ш3)з.

4.3. Ширина линии ЭПР.

4.4. Оценка обменных взаимодействий из модели "флага конфедераций".

Глава 5. Ближний порядок.в нитратоникелате рубидия Ш>3№2(1ЧОз)7.129'

5.1. Кристаллическая структура.

5.2. Термодинамические свойства КЬз№2(Н03)7.

5.2.1. Намагниченность КЬ3№2(№)з)7.130'

5.2.2. Теплоемкость КЬ3№2(Ш3)7.

Глава 6. Дальний ферромагнитный порядок в безводном нитрате никеля №(ж)з)2.

6.1. Кристаллическая структура №(N03)2.

6.2. Термодинамические свойства №(ЫОз)2.

6.2.1. Намагниченность №(N03)2.

6.2.2. Теплоемкость №(N03)2.

Одним из основополагающих направлений исследований в физике низких температур является изучение квантовых кооперативных явлений в конденсированных средах. К данному классу относятся такие явления как сверхпроводимость, сверхтекучесть, магнетизм, волны зарядовой плотности, Бозе-Эйнштейновская конденсация магнонов, которые происходят благодаря взаимно согласованному поведению громадного количества частиц. Изучая особенности согласованного взаимодействия такого количества« частищ можно» обнаружить« связь макроскопических явлений; с микроскопическим; строением вещества. Данная работа посвящена изучению явлений, связанных с проявлением низкоразмерного магнетизма в нитратах переходных металлов при низких температурах.

Физика низкоразмерного магнетизма начала развиваться в 60-х годах прошлого века с работ, посвященных исследованию тригидрата нитрата меди

Си(]Ч0з)2'2,5Н20, который- принадлежит исследуемому семейству нитратов переходных металлов:. В'данном соединении, ионы меди Си2+ имеют спин Б = • 172, для которого^ наиболее ярко выражаются квантовые эффекты. Важным фактом для описания свойств Си(ТчЮз)2-2,5Н2С) явилась малость магнитокристаллической анизотропии меди*, которая^ существенно упрощает сопоставление теории и эксперимента. Поэтому, именно на примере тригидрата нитрата меди было достигнуто хорошее- соответствие между экспериментальными и теоретическими представлениями.

На сегодняшний день низкоразмерные магнетики являются объектом интенсивного экспериментального и теоретического изучения. Это связано с тем, что они демонстрируют весьма разнообразные квантовые основные состояния, которые в. первую очередь обязаны пониженной размерности магнитной подсистемы, и конкурирующим обменным взаимодействиям. При этом могут достигаться как упорядоченные магнитные состояния при низких и сверхнизких температурах, так и неупорядоченные состояния. Геометрическая фрустрация обменных взаимодействий является одним^В. эффектов, который может привести к неклассическим основным состояниям. Неклассические основные состояния могут даже существовать в чистом одномерном квантовом антиферромагнетике, который не упорядочивается при конечных температурах. Низкоэнергетические возбуждения такой системы являются спинонами, которые описываются дробными квантовыми числами. Фундаментальным вопросом является понимание того, появляются ли такие состояния в низкоразмерных магнетиках более высокой размерности и реализуется ли состояние с резонансной валентной связью RVB (resonating valence bond). Концепция RVB состояния.важна не только в физике фрустрированных взаимодействий, но также в, контексте высокотемпературной сверхпроводимости слоистых купратов.

Физика нитратов переходных металлов очень разнообразна-. В этих соединениях реализовано все многообразие физики низкоразмерного магнетизма. Так, в тригидрате нитрата меди Cu(N03)2-2,5H20 есть, ближний", порядок, обусловленный наличием альтернированных цепочек. В магнитных полях может реализоваться дальний магнитный, порядок. В гидратированных нитратах никеля, Ni(N03)2-2H20, Ni(NO3)2-4H20 и Ni(N03)2-6H20 обнаружены. расщепление в нулевом- поле, анизотропия магнитной восприимчивости, ближний и дальний магнитный порядок взаимодействий, а- также метамагнетизм.

Работа по определению квантовых основных состояний в веществе заключается в определении механизмов, посредством,- которых спиновая, зарядовая, орбитальная и упругая подсистемы вещества достигают упорядоченного или разупорядоченного состояния при низких температурах. По сути, каждый новый объект демонстрирует те или иные особенности в путях достижения квантового основного состояния.

В настоящей работе в качестве объектов исследования были выбраны новые неорганические соединения - нитраты переходных металлов: моногидрат нитрата меди Cu(N03)rH20, нитратокупрат нитрозония (N0)Cu(N03)3, нитратоникелат рубидия Rb3Ni2(N03)7, безводный нитрат никеля N10103)2. Ни квантовые основные состояния, ни даже основные физические параметры этих объектов ранее установлены не были. Вместе с тем, топология магнитной подсистемы в нитратах переходных металлов позволяет предположить существование в них как упорядоченных, так и неупорядоченных магнитных структур. Взаимодействие в данных | соединениях между ионами переходных металлов рассматриваются с единых позиций: магнитные ионы взаимодействуют между собой через нитратные I N03 группы. Из всего вышесказанного, очевидно; вытекает актуальность работы, которая, был а посвящена» определению квантовых основных состояний и исследованию физических свойств новых низкоразмерных нитратов переходных элементов.

Цель работы.

Целью работы являлось установление квантовых основных состояний № базовых характеристик новых низкоразмерных магнетиков на базе нитратов переходных металлов. г %

Научная новизна работы.

I Впервые исследованы магнитные, тепловые и резонансные свойствабольшого семейства новых неорганических соединений на- базе нитратов

Г переходных металлов. Для исследованных веществ установлены квантовые Й

I основные состояния и определены магнитные фазовые диаграммы. Найдено, первое вещество - нитратокупрат нитрозония (Ш)Си(М)з)з - отвечающее квантовомеханической модели "флага конфедераций". I г

Научная и практическая значимость работы.

Полученные результаты носят фундаментальный характер и могут служить для более глубокого понимания явлений, происходящих в V низкоразмерных магнетиках при низких и сверхнизких температурах. 3 4

Структура работы.

Диссертация состоит из введения; литературного обзора, в котором рассмотрены особенности низкоразмерных систем; методической главы, описывающей способы получения и исследования низкоразмерных нитратов переходных металлов; четырех экспериментальных глав, описывающих исследованные физические свойства Cu(N03)2-H20, (N0)Cu(N03)3, Rb3Ni2(N03)7, Ni(N03)2; заключения; выводов; списка использованной литературы, списка публикаций, и благодарностей. Диссертация* содержит 173 страницы и 184 ссылки, на литературу.

Заключение.

В нитратах переходных металлов проявляется все богатство явлений физики низкотемпературного магнетизма. Так, было обнаружено соединение Си(М03)2-Н20, которое упорядочивается антиферромагнитно при Тк = 3,6 К. Для этого соединения была установлена магнитная фазовая В — Т диаграмма вдоль плоскости Ьс, а также определено направление, в котором находятся магнитные моменты. Безводный нитрат никеляг №(N©3)2 упорядочивается ферромагнитно при Тс ~ 7 К. Нитратоникелат рубидия; КЬ3№2(р^03)7 не упорядочивается до температуры 1,8 К и демонстрирует ближний порядок. Однако, в его магнитной подсистеме обнаруживаются признаки формирования спиновой щели благодаря наличию димеров с целочисленным спином? 8 = 1. Вероятно, самым интересным соединением явился нитратокупрат нитрозония (МО)Си(ЫОз)з, не упорядочивающийся до температуры 1,8 К и демонстрирующий спин-жидкостное поведение. В силу особенностей его кристаллической структуры можно предположить,, что оно может явиться, первой; известной реализацией- модели "флага конфедераций",. предложенной Нёрсесяном и Цвеликом для двумерной системы.

При; удалении 1,5 Н20 из тригидрата нитрата меди? Си(Н03)2-2,5Н20 происходит формирование очень неустойчивого на воздухе соединения Си(Ж>з)2-Н20, магнитные свойства которого в корне отличаются от исходного соединения; В тригидрате* нитрата меди катионы Си находятся в квадратном? окружении четырех анионов * О2", два из которых принадлежат нитратным группам N03, а два; других - молекулам воды Н20. При дегидратации тригидрата нитрата меди удаляются молекулы воды, .расположенные—между—магнитоактивными~~сло~ямй~ а также по одной молекуле воды у каждого катиона меди, участвующей в организации основного обменного взаимодействия. Из-за этого происходит перестройка о ■ структуры магнитоактивного слоя таким образом, что ионы Си оказываются координированными по-прежнему четырьмя анионами О2", но в моногидрате нитрата меди Cu(N03)2-H20 три из них принадлежат нитратным группам N03, а один - молекуле воды Н20.

Из магнитных и тепловых измерений видно, что это соединение упорядочивается антиферромагнитным образом за счет взаимодействия между слоями при Tn = 3,6 К. В отсутствие прямых исследований магнитной структуры моногидрата нитрата меди Cu(N03)2-H20 с помощью рассеяния нейтронов, из приведенных экспериментальных данных молено предположить, что магнитные моменты катионов Си2+ ориентированы в, плоскости Ъс и связаны между собой ферромагнитным образом. Вдоль оси я магнитоактивные слои связаны между собой, по-видимому, антиферромагнитным взаимодействием. При TSr = 2,7 К происходит спин-переориентационный переход, связанный со спонтанным изменением направления вектора намагниченности в магнитоактивном слое. В полях Hei = 0,06 Тл происходит спин-флоп переход, а в поле Вс2 = 1,1 Тл — спин-флип переход. На основе магнитных измерений установлена магнитная фазовая диаграмма В — Т для магнитного поля, направленного вдоль плоскости Ъс.

Нитратокупрат нитрозония (N0)Cu(N03)3, вероятно, является первой реализацией двумерной модели Нерсесяна-Цвелика, в которой главное обменное взаимодействие вдоль цепочки (направление Ъ) J много больше, чем обменное взаимодействие между цепочками J' (направление с). гу .

Обменное взаимодействие по диагонали между катионами меди Си J2 = J'/2. Из теоретических расчетов1 получено значение J = 170 К и оценка -0,05 <a = J7J< 0,09.

Из измерений температурных зависимостей теплоемкости и магнитной восприимчивости следует, что вплоть до температур1,8Квнитратокупрате нитрозония (N0)Cu(N03)3 не наблюдается дальний магнитный порядок. Из тепловых измерений в магнитных полях следует, что имеется вклад в общую теплоемкость, отражающий заселенность дискретных уровней энергии. Изменение аномалии Шоттки внешним магнитным полем указывает на ее магнитный источник, обусловленный наличием двухуровневой системы.

Однако, большая величина весового множителя а не позволяет однозначно приписать этот вклад к внешним или внутренним свойствам исследуемого вещества. Отсутствие на температурных зависимостях теплоемкости и магнитной восприимчивости острых аномалзигй свидетельствует о том, что система не испытывает фазового перехода, в магнитоупорядоченное состояние в исследованном интервале температур э тогда как корреляционные максимумы на этих зависимостях характерны для низкоразмерных систем.

Из измерений ЭПР очевидна анизотропия g-фaктopa, а также анизотропия ширины ЭПР линии АВРР при температурах выше Т > 100- К-Анизотропия ширины ЭПР линии АВРР при низких температурам уменьшается, что может быть связано с уменьшением вклада, длинноволновых мод. Следует обратить внимание на то, что имеетсхя сходство температурной зависимости ширины линии ЭПР для нитратокупрата нитрозония с некоторыми квазиодномерными системами с 3 = 1/2, такими как.КСиБз [175-176], СивеОз [177]'и МаУ205 [178]. Во всех перечисленных соединениях имеется сильная температурная зависимости» ширины- ЭПР линии АВРР, которая связана с взаимодействииехч/г Дзялошинского-Мория, которое может существовать в этих соединениям: исходя из анализа кристаллической симметрии.

В модели анизотропной квадратной решетки, где главный обмен -Г вдоль цепочки спинов существенно превышает как взаимодействие по рангу Ть так и взаимодействие по диагонали возможны коллинеарные неелевские решения либо по рангу либо по диагонали в зависимости от соотношения:

• Спин-жидкостные состояния реализуются в интервале0,4<^Я1^0,6—В— этой ситуации магнитного упорядочения не наступает и обсуждается либо наличие состояния спиновой жидкости либо УВС состояния.

На основе имеющихся экспериментальных данных трудно установить, природу основного состояния в нитратокупрате нитрозония (1ЧО)Си(1чЮ3)3. 3 соответствии с моделью Нерсесяна-Цвелика основное состояние должно быть разупорядочено и при нулевой температуре реализуется состояние либо спиновой Ю/В жидкости [124, 179], либо УВС кристалла [180-181]. В некоторых работах [182] не поддерживается идея о формировании УВС состояния, тогда как в других работах [183] утверждается, что это состояние может являться основным состоянием, особенно если межцепочечный обмен является ферромагнитным [184], что не исключается для нитратокупрата нитрозония (ЫО)Си(ТЧОз)з. Бесщелевое состояние спиновой, жидкости должно быть нестабильно по отношению к другим взаимодействиям; таким как нефрустрированные межплоскостные взаимодействия, • взаимодействия Дзялошинского-Мория, которые могут привести к формированию дальнего магнитного порядка при более низких температурах.

По- нитратоникелату рубидия КЬз№2(НОз)7 можно сделать следующие выводы. Из двух сценариев возможных на основе5анализа кристаллической-структуры этого соединения - димеры по рангам спиновой лестницы и почти изолированные Халдейновские цепочки — реализуется, по-видимому, случай димеров с 8 = 1. Подобные структуры являются относительно редкими В -физике низкоразмерного магнетизма и менее изученными по отношению* к димерам с 8 = 1/2, ввиду особой-структуры энергетических уровней димера с 8 = 1, что делает их интересным объектом для изучения. В таких системах в спектре спиновых возмущений должна присутствовать щель, что должно проявляться на температурных зависимостях магнитной восприимчивости, которая при понижении температуры, ниже Тм должна быстро спадать: до нуля при Т = 0 К. Из измерений магнитной восприимчивости установлено значение обменного взаимодействия 1/кв = 5,4 К в димере. Из полевой. зависимости намагниченности в высокихполяхустановленошоле-В-=-8,3-Тл, так называемого "кроссовера" уровней, при котором уровень энергии димера с 8 = 1, т3 = — 1 пересекает уровень энергии 8 = 0, ш5 = 0. Также дана оценка на магнитное поле следующего пересечения уровней В ~ 28 Тл. Из температурной зависимости теплоемкости в нулевом магнитном поле видно хорошее согласие с моделью димеров. При измерениях в различных магнитных полях видно немонотонное поведение теплоемкости при низких температурах. Описание теплоемкости в магнитных полях требует учета девяти уровней энергии, что делает выражения для теплоемкости очень громоздкими.

Безводный нитрат никеля №(Ж)3)2 упорядочивается ферромагнитным образом при Тс ~ 5 К. Измеренная петля гистерезиса при Т = 2 К подтверждает это. Ферромагнитное трехмерное упорядочение наступает за

• Гу I счет взаимодействия трехмерного каркаса- из ионов, никеля № . Вместе" с этим- наблюдается существенная редукция магнитного момента, которая обязана, по-видимому, близости температуры фазового перехода- и температуры магнитных измерений. Тепловые измерения подтверждают наблюдаемый, фазовый переход в ферромагнитное состояние. В структуре безводного нитрата никеля обнаружено два неэквивалентных

0-4- « кристаллографических положения* ионов № , которые формируют в плоскости аЪ треугольную решетку. Можно также предположить, что эти два* обстоятельства*лежат в основе наблюдаемой редукции магнитного момента.

Данная работа распространяет представление физики низкоразмерных систем'на нитраты переходных металлов. В ней рассматривается«» косвенное обменное взаимодействие, между ионами'переходных металлов как,обменное взаимодействие через промежуточные группы атомов — треугольные группы N03. Дальнейшие исследования в данной области должны быть направлены на усовершенствование существующих физических моделей, а также на более глубокое понимание механизмов взаимодействия через промежуточные группы. Дальнейшие исследования этой группы материалов могут привести к наблюдению квантовых критическихпереходов—присравнительно слабых изменениях внешних управляющих параметров.

Результаты и выводы.

По результатам проведенных исследований нитратов переходных металлов можно сделать следующие выводы:

1. Синтезирован ряд нитратов переходных металлов: моногидрат нитрата меди Си(КЮ3)2-Н20, нитратокупрат нитрозония (>ГО)Си(Ж)з)3, нитратоникелат рубидия Шэ3№2(МОз)7 и безводный нитрат никеля №(N03)2, и впервые исследованы- их магнитные, тепловые и резонансные свойства.

2. Для моногидрата- нитрата меди Си(МО3)2'Н20 установлено; что основное состояние является двумерным гейзенберговским антиферромагнетиком с температурой Нееля = 3,6 К. Переход в состояние с дальним магнитным порядком наступает за счет взаимодействия между слоями Ъс. Для* моногидрата нитрата1 меди еи(Ж)3)2-Н20 на кривых^ намагничивания обнаружены спин-флоп и спин-флип переходы. Также установлены базовые параметры: о обменное поле Ве = 1,1 Тл, поле анизотропии? ВА = 3-10" Тл> и определено, что магнитные моменты лежат в плоскости ¿с. Обнаружен максимум на температурный зависимости магнитной восприимчивости при Т8я = 2,7 К вдоль направления Ъс, который подавляется внешним магнитным полем. Установлена магнитная фазовая диаграмма В — Т для магнитных полей' вдоль плоскости Ъс для моногидрата нитрата меди Си(Ж>02-Н2О.

3. Установлено, что, основное состояние для безводного нитрата, никеля

ЖЬ~Ь является ферромагнитным^с-температурой-Кюри-Тп-^-б-К-и определены базовые магнитные характеристики этого вещества.

4. На основе магнитных и тепловых измерений установлено, что в нитратоникелате рубидия КЬ3№2(М03)7 реализуется состояние спниовой жидкости по сценарию димеров, составленных из ионов №2+ со спином Э = 1, расположенных на перекладинах лестничной структуры. В магнитном поле В = 8,3 Тл в нитратоникелате рубидия КЬ3№2С^Оз)7 наблюдается "кроссовер" уровней энергии димера, что выражается в виде максимума на производной намагниченности ам/ав.

На основе анализа кристаллической структуры нитратокупрата нитрозония (ТМО)Си(ЫОз)з установлена уникальность топологии магнитной подсистемы: обменное взаимодействие между ионами меди Си в плоскости Ъс по вертикали в два раза больше, чем обменное

Л I взаимодействие между ионами Си в плоскости Ъс по диагонали в силу симметрийных соображений. Это позволяет рассматривать данное соединение как первую экспериментальную реализацию двумерной модели "флага конфедераций", предложенную Нерсесяном и Цвеликом. Основное состояние нитратокупрата нитрозония - спиновая жидкость. Из численного моделирования даны оценки на параметр главного обменного взаимодействия вдоль цепочек (направление Ь)3 =

170 К и на отношение главного обменного взаимодействия к обменному взаимодействию между цепочками (направление с) -0,05<

171 < 0,09.

1. LJ. de Jongh and A.R. Miedema. Experiments on simple magnetic model systems 1.I Adv. Phys. 50, 947 (2001).

2. A.H. Васильев, M.M. Маркина, E.A. Попова. Спиновая щель в низкоразмерных магнетиках. // ФНТ 31, 272 (2005).

3. N. Majlis. The quantum theory of magnetism (Singapore, World Scientific Publishing, 2007).

4. N.D. Mermin, H. Wagner. Absence of ferromagnetism or antiferromagnetisiri in one- or two-dimensional isotropic Heisenberg models // Phys. Rev. Lett. 17, 1133 (1966).

5. N.D. Mermin, H. Wagner. Erratum // Phys. Rev. Lett. 17, 1307 (1966).

6. A.N. Vasil'ev, L.A. Ponomarenko, A.I. Smirnov, E.V. Arttipov, Yu. A. Velikodny, M. Isobe and Y. Ueda. Short-range and long-range magnetic ordering in a-CuV206 // Phys. Rev. В 60, 3021 (1999).

7. A. N. Vasil' ev, L. A. Ponomarenko, H. Manaka, I. Yamada, M. Isofcx^ and Y. Ueda. Magnetic and resonant properties of quasi-one-dimensional antiferromagnet LiCuV04 // Phys. Rev. В 64, 024419 (2001).

8. A. N. Vasil'ev, V. I. Marchenko, A. I. Smirnov, S. S. Sosin, H. Yamada and Y. Ueda. Magnetic ordering in the mixed-valence compound Р^а0)ззУ2О5 // ZE^lxys. Rev. В 64, 174403 (2001).

9. L.A. Bosch, C.H.W Swiste, A.C. Phaff and W.J.M. de Jonge. Magnetic interactions in the ferromagnetic chain compound CuCl2.TMSO studiec3 by (anti)ferromagnetic resonance and magnetisation measurements // J. Phys. С 20, 2307 (1987).

10. L. K. Thompson, S. S. Tandon, F. Lloret, J Cano, and M. Julve. An .A^zdde-Bridged Copper(II) Ferromagnetic Chain Compound Exhibiting Metama^netic Behavior //Inorg. Chem. 36, 330 (1997).

11. P.W. Anderson, G. Baskaran, Z. Zou, and T. Hsu. Resonating-Valence-Bond Theory of Phase Transitions and Superconductivity in La2Cu04-Based Compounds // Phys. Rev. Lett. 58, 2790 (1987).

12. G. Shirane, Y. Endoh, R.J. Birgeneau, M.A. Kastner, Y. Hidaka, M. Oda, M. Suzuki, and T. Murakami. Two-dimensional Antiferromagnetic Quantum Spin Fluid State in La2Cu04 //Phys. Rev. Lett. 59, 1613 (1987).

13. P.W. Anderson. Comment on "Two-dimensional Antiferromagnetic Quantum Spin Fluid*State in La2Cu04" // Phys. Rev. Lett. 59, 2497 (1987).

14. P.W. Anderson. The Resonating Valence Bond State in La2Cu04 and Superconductivity // Science 235, 1196 (1987).

15. F. Wang and A. Vishwanath. Spin-liquid states on the triangular and Kagomé lattices: A projective-symmetry-group analysis of Schwinger boson states. // Phys. Rev. B74, 174423 (2006).

16. M. B. Hastings. Dirac structure, RVB, and Goldstone modes in the kagomé antiferromagnet // Phys. Rev. B63, 014413 (2000).

17. Y. R., M: Hermeie, P. A. Lee, and X.-G. Wen. Projected-Wave-Function Study of the Spin-1/2 Heisenberg Model on the Kagomé Lattice // Phys. Rev. Lett. 98, ' 117205 (2007).

18. S. Sachdev. Kagomé and triangular-lattice Heisenberg antiferromagnets: Ordering from quantum fluctuations and quantum-disordered ground states with unconfined bosonic spinons // Phys. Rev. B45, 12377 (1992).

19. L. Balents. Spin liquids in frustrated magnets. //Nature 464, 199 (2010).

20. F. Mila. Quantum Spin Liquids // Eur. J. Phvs. 21, 499 (9000)

21. H. Bethe. Zur Theorie der Metalle. I. Eigenwerte und Eigenfunktionen der linearen Atomkette // Zeitschrift für Physik A 71, 205 (1931).

22. M.J.P. Gingras. Spin Ice // arXiv: 0903.2772 (2009).

23. S.T. Bramwell and M.J.P. Gingras. Spin Ice State in Frustrated Magnetic Pyrochlore Materials // Science 294, 1495 (2001).

24. M.J. Harris, S.T. Bramwell, D.F. McMorrow, T. Zeiske, and K.W. Godfrey. Geometrical Frustration in the Ferromagnetic Pyrochlore Н02ТІ2О7 // Phys. Rev. Lett. 79, 2554 (1997).

25. K. Matsuhira, Yu. Hinatsu, К. Tenya, H. Amitsuka and T. Sakakibara. Low-Temperature Magnetic Properties of Pyrochlore Stannates // J. Phys. Soc. Jpn. 71, 1576(2002).

26. P. Карлин. Магнетохимия (Москва, Мир. 1989).

27. К. Hanke, V. Kupcik, and О. Lindqvist. The crystal structure of CuTe205 // Acta Crystallogr. B29, 963 (1973).

28. P.Lemmens, G.Guntherodt, C.Gros, Magnetic light scattering in low-dimensional quantum spin systems // Phys. Rep. 375, 1 (2003).

29. M. Miljak, M. Herak, O. Milat, N. Tomasic and H. Berger. The magnetic state of the low dimensional CuTe205 compound below 20 К // J. Phys. Condens. Matt. 20, 505210(2008).

30. K. Waltersson and B. Forslund, A refinement of the crystal structure of CSV2O5 // Acta Crystallogr. B33, 789 (1977).

31. M. Isobe and Y. Ueda, Magnetic Susceptibilities of AV205 (A=Li and Cs) with Square Pyramidal V(IV)05 // J. Phys. Soc. Jpn. 65, 3142 (1996).

32. R. Valenti and T. Saha-Dasgupta Electronic and magnetic structure of CsV205 // Phys. Rev. B65, 144445 (2002).

33. Y. Sasago, M. Hase, K. Uchinokura, M. Tokunaga, and N. Miura. Discovery of a spin-singlet ground state with an energy gap in CaCuGe206 // Phys. Rev. B52, 3533 (1995).

34. A. Zheludev, G. Shirane, Y. Sasago, M. Hase, and K. Uchinokura. Dimerized ground state and magnetic excitations in CaCuGe2C>6 // Phys. Rev. B53, 11642 (1996).

35. M.E. Fisher. Magnetism in One-Dimensional Systems—The Heisenberg Model for Infinite Spin // Am. J. Phys. 32, 343 (1964).

36. M.E. Fisher. The Perpendicular Susceptibility Of An Anisotropie Antiferromagnet // Physica 26, 618(1960).

37. J.C. Bonner, M.E. Fisher. Linear Magnetic Chains with Anisotropie Coupling // Phys. Rev. 135, A640 (1964).

38. Ю.В. Ракитин, В.Т. Калинников. Современная магнетохимия (Санкт — Петербург, Наука, 1994).

39. H.J. Schulz. Dynamics of Coupled Quantum Spin Chains // Phys. Rev. Lett. 77, 2790 (1996).

40. H. Vollenkle, A. Wittmann, and H. Nowothy. Zur kristallstruktur von CuGeOs // Monatsh. Chem. 98, 352 (1967).

41. M. Hase, I. Terasaki, and K. Uchinokura. Observation of the spin-Peierls transition in linear Cu2+ (spin-1/2) chains in an inorganic compound CuGe03 // Phys. Rev. Lett. 70, 3651 (1993).

42. M. Nishi, O.Fujita, and J. Akimitsu. Neutron-scattering study on the spin-Peierls transition in a quasi-one-dimensional magnet CuGe03 // Phys. Rev. B50, 6508 (1994).

43. T. Lorenz, U. Ammerahl, R. Ziemens, В. Buchner, A. Revcolevschi, and

44. G. Dhallen. Thermodynamic properties of the incommensurate phase of CuGe03 //

45. Phys. Rev. B54, R15610 (1996).

46. K. Hirota, D. E. Cox, J. E. Lorenzo, G. Shirane, J. M. Tranquada, M. Hase, K. Uchinokura, H. Kojima, Y. Shibuya, and I. Tanaka. Dimerization of CuGe03 in the Spin-Peierls State. // Phys. Rev. Lett. 73, 736 (1994).

47. H. Ohashi, T. Fujita, and T. Osawa. The crystal structure of NaTiSi2C>6 pyroxene // J. Jpn. Assoc. Mineral. Petrol. Econ. Geol. 77, 305 (1982).

48. M. Isobe, E. Ninomiya, A. N. Vasil'ev and Yu. Ueda. Novel Phase Transition in Spin-1/2 Linear Chain Systems: NaTiSi206 and LiTiSi206 // J. Phys. Soc. Jpn. 71, 1423 (2002).

49. Y. Mizuno, T. Tohyama, S. Maekawa, T. Osafune, N. Motoyama, H. Eisaki. and S. Uchida. Electronic states and magnetic properties of edge-sharing Cu-O chains // Phys. Rev. B 57, 5326 (1998):

50. F. Sapina, J. Rodriges Carvajal, M.J. Sanchis. R. Ibanez, A. Beltran, D. Bertran. Crystal and magnetic-structure of. Li2Cu02 // Solid State Commun. 74, 779(1990).

51. K. Yamada, J. Wada, S. Hosoya, Y. Endoha, S. Noguchic, S. Kawamatac and K. Okuda. Antiferromagnetic long range order of the S = 1/2 linear chain cuprate Ca2Cu03 // Physica C 253, 135 (1995).

52. T. Ami, M. K. Crawford, R.L. Harlow, Z. R. Wang and D. C. Johnston, Q. Huang, R. W. Erwin. Magnetic susceptibility and low-temperature structure of the linear chain cuprate Sr2Cu03 // Phys. Rev. B 51, 5994 (1995).

53. N. Motoyama, H. Eisaki, S. Uccida. Magnetic Susceptibility of Ideal Spin 1/2 Heisenberg Antiferromagnetic Chain Systems, Sr2Cu03 and SrCu02 // Phys. Rev.1.tt. 76, 3212 (1996).

54. J.C. Bonner, S.A. Friedberg, H. Kobayashi, D.L. Meier, and H.W.J. Blote. Alternating linear-chain antiferromagnetism in copper nitrate Cu(N03)2'2,5H20 // Phys. Rev. B 27, 248 (1983).

55. W.E. Hatfield. New magnetic and structural results for uniformly spaced, alteraatingly spaced, and ladder-like copper (II) linear chain compounds (invited) // J. Appl. Phys. 52, 1985 (1981).

56. P.T. Nguyen, R.D. Hoffman, and A.W. Sleight, Structure of (VO)2P2C)7 // Mater. Res. Bull. 30, 1055 (1995).

57. J. Kikuchi, K. Motoya, T. Yamauchi, and Y. Ueda, Coexistence of double alternating antiferromagnetic chains in (VO)2P207: NMR study // Phys. Rev. B60, 6731 (1999).

58. A.W. Garrett, S.E. Nagler, D.A. Tennant, B.C. Sales, and T. Barnes, Magnetic Excitations in the S = 1/2 Alternating Chain Compound (VO)2P207*// Phys. Rev." Lett. 79, 745 (1997).

59. T. Yamauchi, Y. Narumi, J: Kikuchi, Y. Ueda, K.Tatani, T.C. Kobayashi, K. Kindo, and K. Motoya, Two Gaps in (VO)2P207: Observation Using High-Field Magnetization and NMR // Phys. Rev. Lett. 83, 3729 (1999).

60. F.D.M. Haldane. Continuum Dynamics of the 1-D Heisenberg Antiferromagnet: Identification with 0(3) Nonlinear Sigma Model // Phys. Lett. 93A, 464 (1983).

61. F.D.M. Haldane. Nonlinear Field Theory of Large-Spin Heisenberg Antiferromagnets: Semiclassically Quantized Solitons of the One-Dimensional Easy-Axis Neel State // Phys. Rev. Lett. 50,1153 (1983). "

62. R. Botet and R. Jullien. Ground-state properties of a spin-1 antiferromagnetic chain // Phys. Rev. B 27, 613 (1983).

63. J. B. Parkinson and J. C. Bonner. Spin chains in a field: Crossover from quantum to classical behavior // Phys. Rev. B 32, 4703 (1985).

64. M. P. Nightingale, H. W. J. Blote. Gap of the linear spin-1 Heisenberg antiferromagnet: A Monte Carlo calculation // Phys. Rev. B 33, 659 (1986).

65. W. J. L Buyers, R. M. Morra, R. L. Armstrong, M. J. Hogan, P. Gerlach, and and K. Hirakawa. Experimental evidence for the Haldane gap in a spin-1 nearly isotropic, antiferromagnetic chain // Phys. Rev. Lett. 56, 371 (1986).

66. J. P. Renard, M. Yerdaguer, L. P. Regnault, W. A. C. Erkelens, J. Rossat-Mignod, J. Ribas, W. G. Stirling, and C. Vettier. Quantum energy gap in two quasi-one-dimensional S=1 Heisenberg antiferromagnets (invited) // J. Appl. Phys. 63, 3538 (1988).

67. I. Affleck. Model for Quasi-One-Dimensional Antiferromagnets: Application to CsNiCl3 // Phys. Rev. Lett. 62, 474 (1989).

68. T. Sakai and M. Takahashi. The Ground State of Quasi-One-Dimensional Heisenberg Antiferromagnets // J: Phys. Soc. Jpm 58, 3131 (1989).

69. H. Tasaki. Haldane gap in three dimensions: A rigorous example // Phys. Rev. Lett. 64, 2066 (1990).

70. Affleck, T. Kennedy, E. H. Lieb, and H. Tasaki. Rigorous results on valence-bond ground states in antiferromagnets // Phys. Rev. Lett. 59, 799 (1987).

71. I. Affleck. Quantum spin chains and the Haldane gap // J. Phys.: Condens. Matter. 1, 3047 (1989).

72. F.D.M. Haldane. 0(3) Nonlinear a Model and the Topological Distinction between Integer- and Half-Integer-Spin Antiferromagnets in Two Dimensions // Phys. Rev. Lett. 61, 1029 (1988).

73. M. Takahashi. Monte Carlo calculation of elementary excitation of spin chains //Phys. Rev. Lett. 62, 2313 (1989).

74. M. Takahashi. Spin-correlation function of the S=1 antiferromagnetic Heisenberg chain at T=0 // Phys. Rev. В 38, 5188 (1988).

75. Erik S. S0rensen, Ian Affleck. Equal-time correlations in Haldane-gap antiferromagnets // Phys. Rev. В 49, 15771 (1994).

76. А.И. Смирнов. Беспорядок и порядок в квантовых спиновых цепочках (Москва, МФТИ, 2004).

77. S.V. Meshkov. Monte Carlo study of quantum spin chains // Phys. Rev В 48; 6167 (1993).

78. S. Miyashita, S. Yamamoto. Effects of edges in S=1 Heisenberg antiferromagnetic chains // Phys. Rev. В 48, 913 (1993).

79. Т. Kennedy. Exact diagonalisations of open spin-1 chains // J. Phys. Condens. Matter 2, 5737(1990).

80. D.J. Buttrey, J.D. Sullivan, A.L. Rheingold. Phase-Equilibrium Study of the Y-Ba-Ni-O Sysstem and Structural Characterization of the New Quasi-One-Dimensional Oxide Y2BaNi05 //J. Solid'State Chem. 88, 291 (1990)

81. S.V. Meshkov. Monte Carlo study of quantum spin chains // Phys. Rev В 48, 6167(1993).

82. M. Troyer. Thermodynamics and spin gap of the Heisenberg ladder calculated* by the look-ahead Lanczos algorithm // Phys. Rev. В 50, 13515 (1994).

83. S. Miyashita* and S. Yamamoto. Thermodynamic Properties of S=1 Antiferromagnetic Heisenberg Chains // J. Phys. Soc. Jpn. 62, 1459 (1993).

84. J. Darriet and L.P. Regnault. The Compound Y2BaNi05 a new example of a Haldane-gap in a S = 1 magnetic chain // Solid State Commun. 86, 409 (1993).

85. T. Yokoo, T. Sakaguchi, K. Kakurai, and J. Akimitsu. Observation of the Haldane Gap in Y2BaNi05 Single Crystal // J. Phys. Soc. Jpn. 64, 3651 (1995).

86. Y. Uchiyama, Y. Sasago, I. Tsukada, K. Uchinokura, A. Zheludev, T. Hayashi, N. Miura, and P. Boni. Spin-Vacancy-Induced Long-Range Order in a New Haldane-Gap Antiferromagnet//Phys. Rev. Lett 83, 632 (1999).

87. T. Sakai and M. Takahashi, Effect of the Haldane gap on quasi-one-dijnensional systems // Phys. Rev. B42, 4537 (1990).

88. M. Steiner, K. Kakurai, J. K. Kjems, D. Petitgrand, and R. Pynn. Inelastic neutron scattering studies on ID near Heisenberg antiferromagnets: A test of the Haldane conjecture // J. Appl. Phys. 61, 3953 (1987).

89. H. Mutka, C. Payen, P. Molinie, J. L. Soubeyroux, P. Colombet, and A. D. Taylor. Dynamic structure factor S(Q,o). of the S=1 quasi-one-dimensional Heisenberg antiferromagnet: Neutron-scattering study on AgVP2S6 // Phys. Rev. Lett. 67, 497 (1991).

90. K. Katsumata, H. Hori, T. Takeuchi, and M. Date, A. Yamagishi, J. P. Renard. Magnetization process of an S=1 linear-chain Heisenberg antiferromagnet // Phys. Rev. Lett. 63, 86 (1989).

91. Y. Ajiro, T. Goto, H. Kikuchi, T. Sakakibara, and T. Inami. High-fieldmagnetization of a quasi-one-dimensional S = 1 antiferromagnet

92. Ni(C2H8N2)2N02(C104): Observation- of the Haldane gap // Phys. Rev. Lett. 63, 1424 (1989).

93. E. Dagotto and T. M. Rice. Surprises on the Way from One- to Two-Dimensional Quantum Magnets: The Ladder Materials // Science 271, 618 (1996).

94. S. White, R. Noack, and D. Scalapino. Resonating Valence Bond Theory of Coupled Heisenberg Chains // Phys. Rev. Lett. 73, 886 (1994).

95. H. J. Schulz. Phase diagrams and correlation exponents for quantum spin chains of arbitrary spin quantum number // Phys. Rev. B 34, 6372 (1986).

96. G. Sierra. The nonlinear sigma model and spin ladders // J. Phys. A 29, 3299 (1996).

97. M. Oshikawa, M. Yamanaka, and I. Affleck. Magnetization Plateaus in Spin Chains: "Haldane Gap" for Half-Integer Spins // Phys. Rev. Lett. 78, 1984 (1997).

98. K. Totsuka. Magnetization plateau in the S=l/2 Heinsenberg spin chain with next-nearest-neighbor and alternating nearest-neighbor interactions // Phys. Rev. B 57,3454(1998).

99. F. Mila. Ladders in a magnetic field: a strong coupling approach // Eur. Phys. J.B6, 201 (1998).

100. T. Barnes, E. Dagotto, J. Riera, and E. Swanson. Excitation spectrum of Heisenberg spin ladders // Phys. Rev. B47, 3196 (1993).

101. S. Gopalan, T.M. Rice, and M. Sigrist. Spin ladders with spin gaps: A description of a class of cuprates //Phys. Rev. B49, 8901 (1994).

102. R. Noack, S. White, and D. Scalapino. Correlations in a Two-Chain-Hubbard Model //Phys. Rev. Lett. 73, 882 (1994).

103. M. Azzouz, L. Chen, and S. Moukouri. Calculation of the singlet-triplet gapof the antiferromagnetic Heisenberg model on a ladder // Phys. Rev. B50, 6233 (1994).

104. S. Larochelle and M. Greven. Susceptibilities and Spin Gaps of Weakly-coupled Spin Ladders // arXiv: 0310714 (2004).

105. Z. Hiroi, M. Azuma, M: Takano, and Y. Bando. A new homologous series Srn-iCun+102n found in the SrO-CuO system treated under high pressure // J. Solid' State Chem. 95, 230 (1991).

106. M. Azuma, Z. Hiroi, and M. Takano, K. Ishida and Y. Kitaoka. Observation of a Spin Gap in SrCu203 Comprising Spin-1/2 Quasi-ID Two-Leg Ladders // Phys. Rev. Lett. 73, 3463 (1994).

107. K. Ishida, Y. Kitaoka, K. Asayama, M. Azuma, Z. Hiroi, and M. Takano. Spin Gap Behavior in Ladder-Type of Quasi-One-Dimensional Spin (S=l/2) System SrCu203 // J. Phys. Soc. Jpn. 63, 3222 (1994).

108. M. Azuma, M. Takano, and R.S. Eccleston. Disappearance of the Spin Gap in a Zn-Doped 2-Leg Ladder Compound Sr(Cu1.xZnx)203 // J. Phys. Soc. Jpn. 67, 740 (1998).

109. K. Magishi, S. Matsumoto, Y. Kitaoka, K. Ishida, K. Asayama, M. Ueda, T. Nagata, and J. Akimitsu, Spin gap and dynamics in Sr14-xCaxCu24041 comprising hole-doped two-leg spin* ladders: Cu NMR study on single ciystals // Phys.Rev. 657,11533 (1998).

110. K. Ishida, Y. Kitaoka, Y. Tokunaga, S. Matsumoto, M. Azuma, Z. Hiroi, and M. Takano. Spin correlation and spin gap in quasi-one-dimensional spin-1/2 cuprate oxides: A 63Cu NMR study // Phys. Rev. B53, 2827 (1996).

111. J.-C. Bouloux and J. Galy. Alkaline-Earth Hypovanadates Structural Evolution Of CAV-NO-2N+1 SERIES (N=1,2,3,4) // J. Solid State Chem. 16, 385 (1976).

112. H. Iwase, M. Isobe, Y. Ueda, and H. Yasuoka. Observation of Spin Gap in CaV205 by NMR // J.Phys. Soc. Jpn. 65,2397 (1996).

113. M. Onoda and N. Nishiguchi. Crystal structure and spin gap state of CaV205 //J. Solid State Chem. 127, 359 (1996).

114. J.-C. Boulloux and J. Galy. Magnesium Hypovanadates, MgV03 and MgV205 Crystal-Structure Of MgV03 // J. Solid State Chem. 16, 393 (1976).

115. M. Isobe, Y. Ueda, K. Takizawa, and T. Goto. Observation of a Spin Gap in

116. MgV205 from High Field Magnetization Measurements // J. Phys. Soc. Jpn. 67, 755 (1998).

117. P. Millet, C. Satto, J. Bonvoisin, B. Normand, K. Penc, M. Albrecht, and F. Mila. Magnetic properties of the coupled ladder system MgV205 // Phys. Rev. B57, 5005 (1998).

118. I. Radosavljevic, J.S.O. Evans, and A.W. Sleight. Synthesis and structure of bismuth copper vanadate, BiCu2V06 // J. Solid State Chem. 141, 149 (1998).

119. T. Masuda, A. Zheludev, H. Kageyama, and A.N.Vasiliev. BiCu2V06: A new narrow-band spin-gap material // Europhys. Lett. 63, 757 (2003).

120. E. Manousakis. The spin-1/2 Heisenberg antiferromagnet on a square lattice and its application to the cuprous oxides // Rev. Mod. Phys. 63, 1 (1991).

121. H.T. Diep. Frustrated Spin Systems (Singapore, World Scientific Publishing, 2004).

122. P.W. Anderson. Resonating valence bonds: A new kind of insulator? // Materials Research Bulletin 8, 153 (1973).

123. A.A. Nersesyan and A.M. Tsvelik. Spinons in more than one dimension: Resonance valence bond state stabilized by frustration // Phys. Rev. B 67, 024422 (2003).

124. N. Shannon, T. Momoi, and P. Sindzingre. Nematic Order in Square Lattice Frustrated Ferromagnets // Phys. Rev. Lett. 96, 027213 (2006).

125. N. Shannon, K. Penc, P. Thalmeier, B. Schmidt. Finite temperature properties and frustrated ferromagnetism in a square lattice Heisenberg model // Eur. Phys. J. B 38, 599 (2004).

126. B. Schmidt and P. Thalmeier, Nic Shannon. Magnetocaloric effect in the frustrated square lattice J,-J2 model // arXiv: 0705.3094v2 (2007).

127. P. Chandra, B. Doucot. Possible spin-liquid state at large S for the frustrated square Heisenberg lattice // Phys. Rev. B 38, 9335 (1988).

128. N. Read and S. Sachdev. Valence-bond and spin-Peierls ground states of low-dirtiensional quantum antiferromagnets // Phys. Rev. Lett. 62,1694 (1989).

129. P. Chandra, P. Coleman and A. I. Larkin. Ising transition in frustrated Heisenberg models // Phys. Rev. Lett. 64, 88 (1990).

130. X. G. Wen, Frank Wilczek, and A. Zee. Chiral spin states and superconductivity // Phys. Rev. B 39, 11413 (1989).

131. P. Sindzingre. Spin-1/2 frustrated antiferromagnet on a spatially anisotropic square lattice: Contribution of exact diagonalizations // Phys. Rev. В 69, 094418 (2004).

132. О. A. Starykh, L. Balents. Dimerized Phase and Transitions in a Spatially Anisotropic Square Lattice Antiferromagnet // Phys. Rev. Lett. 93, 127202 (2004).

133. A. M. Tsvelik. Confinement and deconfinement of spinons in a frustrated' spin-1/2 Heisenberg model // arXiv: 0404541v2 (2004).

134. S.I. Troyanov, I.V. Morozov, K.O. Znamenkov, Yu. M. Korenev. Synthesis and X-Ray Structure of New Coopper(II) Nitrates: Cu(N03)2*H20 and p-Modification of Cu(N03)2 // Z. anorg. allg. Chem. 621, 1261 (1995).

135. L. Berger, S.A. Friedberg, J.T. Schriempf. Magnetic Susceptibility of Cu(N03)2'2,5H20 at Low Temperature // Phys. Rev. 132, 1057 (1963).

136. R. Zibaseresht, R.M. Hartshorn. Hexaaquacopper(II) dinitrate: absence of Jahn-Teller distortion // Acta Crystallographica E 62, 19 (2006).

137. B. Morosin. The crystal structure of Cu(N03)2-2,5H20 // Acta Crystallographica В 26, 1203 (1970).

138. B.E. Myers, L. Berger, S.A. Friedrerg. Low-Temperature Magnetization of-Cu(N03)2-2,5H20 // J. Appl. Phys. 40, 1149 (1969).

139. S.A. Friedberg, C.A. Raquet. The Heat Capacity of Cu(N03)2-2,5H20 at Low Temperatures // J. Appl. Phys. 39, 1132 (1968).

140. K. Amaya, Y. Tokunaga, R. Yamada, Y. Ajiro and T. Haseda. Paramagnetic relaxation and Adiabatic Cooling In Cu(N03)2'2,5H20 // Phys. Lett. 28A, 732 (1969).

141. K. Amaya, N. Yamashita. Adiabatic Magnetization Cooling in Cu(N03)2-2,5H20 by Pulsed Magnetic Field // J. Phys. Soc. Jap. 42, 24 (1977).

142. M.W. van Toi, L.S.J.M. Henkens, N.J. Poulis. High-Field Magnetic Phase Transition in Cu(N03)2-2 '/2 H20 // Phys. Rev. Lett. 27, 739 (1971).

143. M.W. van Toi, K.M. Diederix, N.J. Poulis. Specific-heat and NMR Of Cu(N03)2'2 Vi H20 At High-Field Phase-Transition // Physica 64, 363 (1973).

144. J.C. Bonner, S.A. Friedberg, H. Kobayashi. // Proc. 12 Int. Conf. On Low temperature physics, Tokyo, 691 (1971).

145. K.M. Diederix, J.P. Groen, L.S.J.M. Henkens, T.O. Klaassen, N.J. Poulis. An Experimental Study On The Magnetic Properties Of The Singlet Ground-State System In Cu(NOs)2-2 Vi H20 // Physica B 94, 9 (1978).

146. J. Eckert, D.E. Cox, G. Shirane, S.A. Friedberg, H. Kobayahi. Magnetic ordering in Cu(N03)2-2,5D20 // Phys. Rev. B 20, 4596 (1979).

147. L. Berger and S.A. Friedberg. Low-Temperature Magnetic Susceptibilities of the Hydrated Nickel Nitrates // Phys. Rev. 136, A158 (1964).

148. B. Ribar, N. Milinski. The crystal structure of nickel nitrate dihydrate Ni(N03)2-(H20)2 // Z. Fur Kristallogr. 144, 126 (1976).

149. C. Starr, F. Bitter, and A. R. Kaufmann. The Magnetic Properties of the Iron Group Anhydrous Chlorides at Low Temperatures. I. Experimental // Phys. Rev. 58, 977(1940).

150. M. K. Wilkinson, J. W. Cable, E. O. Wollan, and W. C. Koehler. Neutron Diffraction Investigations of the Magnetic Ordering in FeBr2, CoBr2, FeCl2, and CoCl2 // Phys. Rev. 113, 497 (1959).

151. L. Landau. Possible explanation of the dependence on the field of the susceptibility at low temperatures // Physik. Z. Sowjetunion 4, 675 (1933).

152. S. Yomosa. Statistical Mechanics of Antiferromagnetic Layer Crystal, FeCl2 //J. Phys. Soc. Jpn. 15, 1068 (1960).

153. V.A. Shmidt and S.A. Friedberg. Metamagnetism of Ni(N03)2-2H20 // Phys. Rev. B 1, 2250 (1970):

154. K. Motizuki. Metamagnetism of Methylamine Chrome Alum // J. Phys. Soc. Jpn. 14, 759 (1959).

155. R. Bidaux, P. Carrara and B. Vinet. Antiferromagnetism in a Magnetic Field. 1. Treatment of Molecular Field // J. Phys. Chem. Solids 28, 2453 (1967).

156. L. G. Plogar and S.A. Friedberg. Low Temperature Heat Capacity of the Metamagnet Ni(N03)2-2H20 // Phys. Rev. B 4, 3110 (1971).

157. J. H. Van Vleck. The Influence of Dipole-Dipole Coupling on the Specific Heat and Susceptibility of a Paramagnetic Salt // J. Chem. Phys. 5, 320 (1937).

158. C. Domb, A. R. Miedema. Chapter VI Magnetic Transitions // Progr. Low Temp. Phys. 4; 296 (1964).

159. B; Morosin, T. Haseda. Crystal structure of the beta-form of Ni(NQ3)2 (H20)4 // Acta Crystallographica B 35, 2856 (1979).

160. T. Haseda and M. Date. The Paramagnetic Susceptibility of Some Nickel Salts// J. Phys. Soc. Jpn. 13, 175 (1958).

161. F. Bigoli, A. Braibanti, A. Tiripicchio, M. Tiripicchio Camellini. The crystal-structures of nitrates of divalent hexaquocations. III. Hexaquonickel nitrate // Acta Crystallographica B 27, 1427 (1971).

162. R. B. Janes. Magnetic Susceptibilities of Salts of the Iron. Group Elements // Phys. Rev. 48, 78 (1935).

163. A. Herweijer and S.A. Friedberg. Low-Temperature Specific Heat of Ni(N03)2-6H20: Antiferromagnetic Interactions // Phys. Rev. B 4, 4009 (1971).

164. T. Moriya. Theory of Magnetism of NiF2 // Phys. Rev. 117, 635 (1960).

165. K.O. Znamenkov, I.V. Morozov, and S.I. Troyanov. Synthesis and Crystal Structure- of Copper(II) Nitrato Complexes N0Cu(N03)3., Na2[Cu(N03)4]; and Ag2[Cu(N03)4] // Rus. J. Inorg. Chem. 49, 172 (2004).

166. S.I. Troyanov, I.V. Morozov, K.O. Znamenkov, and Yu.M. Korenev. Synthesis and X-Ray Structure of New Copper(II) Nitrates: Cu(N03)2-H20 and modification of Cu(N03)2 // Z. Anorg. Allg. Chem. 621, 1261 (1995).

167. M. Yehia, E. Vavilova, V. Kataev, R. Klingeler, O. Volkova, E. Lapsheva, V. Shutov, O. Savelieva, A.N. Vasiliev, B. Biicher: High field ESR study of the168new low dimensional S-lA system: Cu(N03)2-H20 // J. Low. Temp. Phys. 159; 96 (2010).

168. H. Benner, J.P. Boucher. Magnetic Properties of Layered Transition Metal Compounds (Kluwer Academic, Dordrecht, 1990).

169. J.R. Pilbrow. Transition Ion Electron Paramagnetic Resonance (Clarendon Press, Oxford, 1990); А. Абрагам, Б. Блини. Электронный парамагнитный резонанс переходных ионов, том 1. (Издательство Мир, Москва, 1972).

170. P.M. Richards and; М.В. Salàmon; Exchange' narrowing of electron spim resonance in a two-dimensional system//Phys. Rev. В 9, 32 (1974).

171. Д.Г. Келлерман. Магнетохимия (Екатеринбург, Уральский Государственный Университет имени A.M. Горького, 2008).

172. G. Giester, Ch.L. Lengauer, M. Wildner and J. Zemann. Investigation of anhydrous metal(II) nitrates. I. Syntheses and crystal structures of Mg(N03)2, Co(N03)2 and; Ni(N03)2, with a stereochemical discussion // Z. Kristallogr. 223, 408(2008).

173. D. Weigel, B. Imelik, M. Prettre. Préparation et: détermination des structures dés nitrates anhydres de métaux bivalents //Bull: Soc. Chim. Fr. 2600 (1964);

174. I; Yamada, H. Fujii, and M. Hidaka. Experimental evidence of the Dzyaloshinsky-Moriya antisymmetric exchange interaction in the one-dimensional Heisenberg antiferromagnet KCuF3: EPR measurements // J: Phys.: Gondens. Matter 1, 3397(1989).

175. M.V. Eremin, D.V. Zakharov, H.-A. Krug von Nidda, R.M. Eremina, A. Shuvaev, A. Pimenov, P. Ghigna, J. Deisenhofer, and A. Loidl. Dynamical Dzyaloshinsky-Moriya Interaction in KCuF3 // Phys. Rev. Lett. 101, 147601 (2008).

176. I. Yamada, M. Nishi, and J. Akimitsu. Electron paramagnetic resonance governed by the Dzyaloshinsky-Moriya antisymmetric exchange interaction in CuGe03//J. Phys.: Condens. Matter 8, 2625 (1996).

177. M. Lohmann, H.-A. Krug von Nidda, M.V. Eremin, A. Loidl, G. Obermeter, and S. Horn. Charge Order in NaV205 Studied by EPR // Phys. Rev. Lett. 85, 1742 (2000).

178. S. Moukouri. Renormalization-group method for weakly coupled quantum chains: Application to the spin-1/2 Heisenberg model // Phys. Rev. B 70, 014403 (2004).

179. P. Sindzingre. Spin-1/2 frustrated antiferromagnet on a spatially anisotropic square lattice: Contribution of exact diagonalizations // Phys. Rev. B 69, 094418 (2004).

180. O.A. Starykh and L. Balents. Dimerized Phase and Transitions in a Spatially Anisotropic Square Lattice Antiferromagnet//Phys. Rev. Lett. 93, 127202 (2004).

181. H.-H. Hung, C.-D. Gong, Y.-C. Chen, and M.-F. Yang. Search for quantum dimer phases and transitions in a frustrated spin ladder // Phys. Rev. B 73, 224433 (2006).

182. T. Hikihara and O.A. Starykh. Phase diagram of the frustrated spin ladder // Phys. Rev. B 81, 064432 (2010).1. Список публикаций:

183. О.С. Волкова, И.В. Морозов, Е.А. Лаптева, В.В. Шутов, А.Н. Васильев, Р. Клингелер, Б. Бюшнер. Дальний магнитный порядок в моногидрате нитрата меди Cu(N03)2H20 // Письма в ЖЭТФ 89, 98 — 102 (2009).

184. М. Yehia, Е. Vavilova, V. Kataev, R. Klingeler, О. Volkova, E. Lapsheva, V. Shutov, O. Savelieva, A. N. Vasiliev, B. Bucher. High field ESR study of the new low dimensional S = lA system: Cu(N03)2-H20 // J. Low. Temp. Phys. 159, 96-100(2010).

185. O. Volkova, I. Morozov, V. Shutov, E. Lapsheva, P. Shinzingre, O. Cepas, M. Yehia, V. Kataev, R. Klingeler, B. Bucher, and A. Vasiliev. Realization of the Nersesyan-Tsvelik model in (N0)Cu(N03)3. // Phys. Rev. В 82, 054413 (2010).1. Труды конференций:

186. O. Volkova, I. Morozov, E. Lapsheva, V. Shutov, R. Klingeler, В. Buchner, A. Vasiliev. Thermodynamic properties of new quasi one dimensional* cuprate Cu(N03)2-H20 // Moscow International Symposium on Magnetism, June 20-25, Moscow, 2008, p. 681.

187. E.H. Лаптева, B.B. Шутов. Синтез и термодинамические свойства новых нитратов переходных элементов // XVI Международная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов», 13-18 апреля, Москва, 2009.

188. A.H. Васильев, O.C. Волкова, E.H. Лаптева, И.В, Морозов, B.B. Шутов. Ближний и дальний магнитный порядок в нитратах никеля при низких температурах // 7-ая Курчатовская молодежная научная школа, 10 12 ноября, Москва, 2009, с. 317.

189. В.В. Шутов. Новые низкоразмерные металлооксиды на основе нитратов меди и никеля // XVII Международная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов», 12 — 15 апреля, Москва, 2010, с. 225.

190. V.V. Shutov, O.S. Volkova, E.N. Lapsheva, I.V. Morozov. Magnetic properties of Rb3Ni2(N03)7 and Ni(N03)2 // IV Euro-Asian Symposium "Trends in MAGnetism" EASTMAG-2010, June 28 July 2, Ekaterinburg, 2010, c. 350.

191. O. Volkova, I. Morozov, V. Shutov, H. Miki, P. Sindzingre, O. Cepas, M. Yehia, V. Kataev, R. Klingeler, B. Bticher and A. Vasiliev. Spin LiquidiL

192. Behavior in Low-Dimensional Magnetic Systems // 7 International Conference on Flow Dynamics, November 1-3, Sendai, Japan, 2010, p. 400.1. Благодарности.