Синтез и исследование металлических и оксидных f- и d-соединений в области магнитных и структурных фазовых соединений

Выполнены детальные комплексные исследование структурных, упругих, магнитных, магнитоэлектрических, пьезоэлектрических, магнитокалорических свойств в широком диапазоне температур редкоземельных магнетиков сложного состава с различными структурами (слоистые кобальтиты, ферробораты, лангаситы, перовскиты, нестехиометрические сплавы Гейслера и др.), характеризующихся связанными магнитными подсистемами и параметрами порядка различной. Установлено влияние различных катионных замещений и значений кислородного индекса на искажение структуры, фазовые переходы и особенности магнитного упорядочения в 3d-подсистеме, а также роли РЗ-подсистемы в формировании магнитного поведения в фрустрированных системах RBaCo₄₋ₓMₓO₇₊ₓ (R = Ca, Y, Dy – Lu; M = Al, Zn) с переменной валентностью.Выявлена связь гигантского магнитодиэлектрического эффекта в ферроборате SmFe₃(BO₃)₄ в магнитном поле с вращением спинов в ab-плоскости, возникающем в области антиферромагнитного упорядочения T < TN = 33 K. Определена величина магнитокалорического эффекта для образцов La₀,₇Ca₀,₃MnO₃ с различными изотопами кислорода O¹⁶ и O¹⁸, а также "сэндвичей" на основе этих составов. Предложен кристаллохимический подход, который позволил синтезировать и охарактеризовать около 30 новых пьезоэлектрических материалов со структурой Ca₃Ga₂Ge₄O₁₄: четырехкомпонентных соединений и фаз переменного состава аналогов минерала дугганита Pb₃TeZn₃As₂O₁₄ и A + 3Te₆ + M₃ + 3X₅ + 2O₁₄ (A = Na, K; M = Ga, Al, Fe; X = P, As, V). Обнаружено антиферромагнитное упорядочение 3d-ионов Fe³⁺, Mn²⁺ и Co²⁺ в соединениях со структурой типа Сa₃Ga₂Ge₄O₁₄ с температурами Нееля в интервале 7 – 40 К и магнитными структурами, имеющими слои в базисной плоскости из изолированных треугольников магнитных ионов. Установлена корреляция структуры и свойств в пьезоэлектрическом семействе монокристаллов со структурой Сa₃Ga₂Ge₄O₁₄, и выявлены псевдоспирали электронной плотности вдоль оси 3, ответственные за хиральность структуры. Прослежены изменения по мере замещения гадолиния иттрием типа магнитной структуры на псевдотройных соединениях типа (Gd, Y)Mn₂Ge₂ и (Gd, Y)Mn₂Si₂, обладающих нестабильностью в марганцевой магнитной подсистеме. Определены тип кристаллической структуры и наличие магнитного рассеяния в кубической и мартенситной фазах нестехиометрических сплавов Гейслера типа Ni₅₀Mn₅₀₋ₓInₓ в широкой области концентраций.