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稀土金属化合物有没有磁性

在稀土金属间化合物体系中,以稀土元素Yb或Ce等为基的化合物,无论在实验方面还是理论方面都受到了人们特殊的关注,原因在于它们具有丰富的物理性质比如金属间价态转移,稠密近藤效应,重费米子和超导性等等。大多数化合物特殊的物理行为主要和4f电子组态有关,包括Yb的4f13、4f14和Ce的4f1、4f0,由于其失去外层电子,所以其电子组态变的不稳定,这引起了一系列实验上可以观测到的电子和自旋涨落的物理现象。和这些涨落相联系的是4f局域电子和离域的传导电子之间的杂化。 因为4f电子波函数的空间扩展比较小(小于0.5 A),相邻的磁性壳层也几乎不重叠,在非磁性的母体中掺杂4f电子原子,低温时f电子与传导电子杂化而导致态密度急剧增大,同时,又因交换作用,f电子的自旋与周围传导电子的自旋方向相反,从而磁矩被部分抵消。当掺杂的磁性离子建立起完整的子格子时,所谓的近藤品格形成了。

近藤晶格效应和稀薄近藤效应在高温时表现出显著的相似性。因为近藤晶格中磁性离子之间的相互作用,形成近藤单态时的能量增益应小于稀薄近藤效应时的情况。这意味着在磁性原子间相互作用足够强时,近藤单态不会形成。

稀土金属间化合物体系特殊的物理性质吸引了人们对其理论性质和实验性质做出努力。第一个理论模型对稀薄磁性合金中其对数电阻率增加的物理机制的解释始于1964年的近藤理论。该理论认为近藤效应来源于局域磁性杂质与金属中传导电子的交换作用,在一定温度(近藤温度)之下,交换作用产生的自旋翻转散射使得传导电子与局域磁矩形成自旋单态,进而对局域磁矩产生屏蔽效应,导致了费米能级附近的所谓近藤共振。

近藤共振依赖于金属费米面态密度以及磁性杂质与传导电子交换作用的强度。接着对稠密近藤体系的理论解释比较成功的模型就是Coqblin-Scherieffer模型,这种模型包括轨道简并的4f磁性离子掺杂,比如Ce(J=5/2)和Yb(J=7/2)的掺杂。然而,统一的对稀土体系和近藤问题联系的价态涨落的解释还没有建立,原因在于该体系包括很多复杂的多体问题比如杂化,电子间关联,电子过滤和电子-光子耦合等。

在80年代晚期,以Yb金属元素为基的系列二元或三元化合物YbCU5-xMx(M=In,Ag,Au,Pd,Al和Ga)被发现,低温下它们具有丰富的基态性质,包括混合价态,近藤晶格,重费米子和反铁磁有序。这种不同的基态现象源于4f电子和传导s电子的相互作用(即Kondo相互作用)和RKKY相互作用两种机制相互竞争的结果。为了解释强关联电子现象,三元体系YbCu5-xMx作为实验的好的标的被广泛的研究。

本论文回顾总结了已有关于稀土金属间化合物体系的若干重要的研究成果和最新进展。利用真空电弧炉熔炼法合成了YbCu5-xInx体系金属,并且对这个体系的结构、磁性进行了了系统的研究,获得了若干有价值的研究结果: 实验得出的YbCu5-xInx是C15b型结构,扫描电子显微镜显示样品的表面及横截面,其表面平整光滑纹理清晰细致,内部结构连接正常;利用SQUID技术测量了样品YbCu5-xInx(x=0.2,0.4,0.6,0.8,1)在4.2 K和300K之间的磁化强度与温度变化曲线,结果表明YbCu4In在40 K附近显示出明显的具有一级相变特征的Yb离子价态转移现象;在150K以上YbCu5-xInx样品显示居里-外斯型(Curie-Weiss)型顺磁行为,Yb离子为局域三价态(Yb3+,4f13,J=7/2,μeff=4.54μB)。以上内容摘自 鲁彦涛 硕士 关于 稀土金属相间化合物的结构及磁性的论述。

稀土元素的磁性

常温下稀土元素属于顺磁物质(表现为磁力极小),低温下,大多数稀土元素具有铁磁性,尤其是中、重稀土的低温铁磁性更大,比如Gd,Tb,Dy,Ho,Er。
稀土元素的磁性来源于其未充满的4f电子层,一般含有奇数个电子的原子或分子,电子未填满壳层的原子或离子,如过渡元素、钢系元素,还有铝铂等金属,都属于顺磁物质。顺磁性物质的主要特征是,不论外加磁场是否存在,原子内部存在永久磁矩。但在无外加磁场时,由于顺磁物质的原子做无规则的热振动,宏观看来,没有磁性;在外加磁场作用下,每个原子磁矩比较规则地取向,物质显示极弱的磁性。磁化强度与外磁场方向一致,而且严格地与外磁场H成正比。   顺磁性物质的磁性除了与磁场H有关外,还依赖于温度。其磁化率与绝对温度T成反比。   公式中,C称为居里常数,取决于顺磁物质的磁化强度和磁矩大小。   顺磁性物质的磁化率一般也很小,室温下磁化率约为10负5次方。

低温下,大多数稀土元素具有铁磁性,表现为类似于诸如Fe、Co、Ni等物质,磁化率可达10^+3次方数量级。   铁磁性物质即使在较弱的磁场内,也可得到极高的磁化强度,而且当外磁场移去后,仍可保留极强的磁性。其磁化率为正值,但当外场增大时,由于磁化强度迅速达到饱和,其H变小。   铁磁性物质具有很强的磁性,主要起因于它们具有很强的内部交换场。铁磁物质的交换能为正值,而且较大,使得相邻原子的磁矩平行取向(相应于稳定状态),在物质内部形成许多小区域——磁畴。每个磁畴大约有1015个原子。这些原子的磁矩沿同一方向排列,假设晶体内部存在很强的称为“分子场”的内场,“分子场”足以使每个磁畴自动磁化达饱和状态。这种自生的磁化强度叫自发磁化强度。由于它的存在,铁磁物质能在弱磁场下强列地磁化。因此自发磁化是铁磁物质的基本特征,也是铁磁物质和顺磁物质的区别所在。   铁磁体的铁磁性只在某一温度以下才表现出来,超过这一温度,由于物质内部热骚动破坏电子自旋磁矩的平行取向,因而自发磁化强度变为0,铁磁性消失。这一温度称为居里点 。在居里点以上,材料表现为强顺磁性,其磁化率与温度的关系服从居里——外斯定律。

那么 稀土金属化合物有没有磁性

稀土与3d过渡族金属Fe\Co\Ni等可形成3d-4f二元系化合物,它们大多具有较强的铁磁性,是稀土永磁材料的主要组成相,例如SmCo5,Sm2Co17。再加入第三个或更多的元素,则可形成三元和多元化合物,有的也具有铁磁性,如Nd2Fe14B,是钕铁硼的基础相。

常用的 稀土金属化合物

产品名称 产品编号 CAS号 规格 库存数量
碳酸铈;碳酸铈(Ⅲ),五水;碳酸亚铈;碳酸铈(I... M0001 54451-25-1 99.9%,REO 9999
乙酸镧/水合醋酸镧/醋酸镧/Lanthanum aceta... M0002 100587-90-4 99.99%,REO 28
碳酸镧/碳酸镧水合物/LANTHANUM CARBONATE... M0005 54451-24-0 99.9%,REO 21
硫酸镧;硫酸鑭;硫酸镧III;LANTHANUM SULFAT... M0006 57804-25-8 99.9%,REO 9999
氧化镨/三氧化二镨/氧化镨(III)/Praseodymi... M0007 12036-32-7 99.9%,REO 9999
硝酸镨;铺;硝酸铺 六水;硝酸镨(III)六水合... M0008 15878-77-0 99.99%,REO 9999
醋酸镨;乙酸镨(III)水合物;醋酸镨水合物;乙... M0009 6192-12-7 99.9%,REO 9999
硫酸镨;硫酸铺;;硫酸镨八水合物;硫酸镨八水... M0010 13510-41-3 99.9%,REO 9999
氧化镨(III);十一氧化六镨;PRASEODYMIUM(II... M0011 12036-32-7 99.9%,REO 9999
碳酸镨(III)八水合物;PRASEODYMIUM CARBONA... M0012 14948-62-0 99.9%,REO 9999
硝酸钕;硝酸钕六水合物;六水硝酸钕;硝酸钕(... M0013 16454-60-7 99.9%,REO 9999
三氯化钕;氯化钕(Ⅲ);氯化钕;氯化钕(III);... M0014 10024-93-8 99.9%,REO 9999
氯化钕六水合物;氯化钕(III)水合物;六水三... M0015 13477-89-9 99.9%,REO 9999
醋酸钕;乙酸釹;醋酸钕水合物;乙酸钕五水合... M0016 6192-13-8 99.9%,REO 9999
硫酸釹;硫酸钕(III)八水合物;NEODYMIUM SUL... M0017 101509-27-7 99.99%,REO 9999
氧化钕;纳米氧化钕;氧化钕(III);Neodymium ... M0018 1313-97-9 99.9%,REO 9999
碳酸钕;碳酸钕(III)水合物;碳酸钕(III)水合... M0019 38245-38-4 99.9%,REO 9999
六水硝酸钐;水合硝酸钐;硝酸钐N水;六水合硝... M0020 13759-83-6 99.9%,REO 20

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