Structural investigation of quaternary oxides with low dimensional magnetic properties

Investigación estructural de óxidos de cobre cuaternarios con propiedades magnéticas dimensionales bajas

Los compuestos dimensionales electrónicamente bajos muestran una diversidad amplia de estados cuánticos colectivos, tales como fases superconductoras y magnéticas, que no son bien entendidos. En particular, las interacciones relevantes en un sistema no son a menudo claras. ¿Cuál fenómeno es específico al material y cual tiene una naturaleza más general?

El estudio de los sistemas con una correlación electrónica fuerte, como las fases spingap, pueden arrojar información importante para describir los mecanismos involucrados para tener un mejor entendimiento de la superconductividad. Las fases spingap, así como los materiales su-perconductores, sufren una transición magnética de fase, desde una fase paramagnética de alta temperatura hasta una fase diamagnética de baja temperatura.

Los estados cuánticos colectivos resultan en muchas propiedades físicas, y se necesitan diferentes técnicas de investigación para tener una mayor compresión de estos estados. Un buen conocimiento de la estructura cristalográfica es uno de los prerrequisitos para alcanzar esta meta.

El objetivo de este trabajo es el estudio de óxidos de cobre ternarios y cuaternarios con bajas propiedades magnéticas, principalmente por medio de difracción de rayos X en monocristal y en polvo y por experimentos de difracción de neutrones por monocristal, a bajas y altas temperaturas. Dos de estos compuestos, SrCu2(BO3)2 y BaCuSi2O6, son sistemas spin-gap de dos dimensiones, en los cuales los iones Cu2+ (S = ½) es-tán antiferromagnéticamente acoplados mutuamente, pero no exhiben una estructura magnética ordenada de intervalo tridimensional. Las propiedades magnéticas en tales compuestos son a menudo extremadamente sensibles, aún con pequeñas distorsiones estructurales. Por esto, un conocimiento exacto de los ángulos de longitud de enlace Cu-Cu y Cu-O es muy importante para tener un mejor entendimiento de sus propiedades magnéticas.

Se descubrió una transición de fase estructural de segundo orden a Ts = 395K en el sistema spingap 2D SrCu2(BO3)2, a partir del grupo es-pacial de baja temperatura I¯42m al grupo espacial de alta temperatu-ra I4/mcm. Las mediciones de la susceptibilidad magnética alrededor de Ts, combinada con la investigación de los cambios estructurales bajo la fase de transición, evidenciaron interacciones magnéticas muy débiles entre las capas de Cu2(BO3)2, limitando el carácter bidimensional del material.