Оптическая спектроскопия редкоземельных боратов со структурой хантита.

В проекте планируется исследовать соединения из семейства редкоземельных (РЗ) боратов со структурным типом природного минерала хантита, с общей формулой RM3(BO3)4 (R=Y, La-Lu; M=Аl,Ga, Fe, Cr, Sc), методами оптической фурье-спектроскопии высокого разрешения и спектроскопии комбинационного рассеяния света (КРС). Эти соединения демонстрируют большое разнообразие физических свойств и эффектов при различных комбинациях R и M. Это обстоятельство в сочетании с отличными механическими и тепловыми характеристиками и химической стабильностью делает названные соединения чрезвычайно интересными как с точки зрения физики, так и для применений. Алюмобораты известны как эффективные среды для лазеров с самоудвоением частоты и минилазеров. В ферроборатах, а недавно и в алюмо- и галлиевых боратах наблюдали магнитоэлектрический эффект, что открывает возможность управлять электрической поляризацией с помощью магнитного поля (и наоборот) и в перспективе создать, например, различные сенсоры и переключатели. Для глубокого понимания физических свойств и реализации практического потенциала этих соединений необходимы дополнительные исследования, направленные на выяснение механизмов различных взаимодействий в f- и d- подсистемах, структурных особенностей, природы дефектов в них. В рамках данного проекта мы планируем исследовать электронные, спиновые и решеточные (фононы) возбуждения и их взаимодействия, параметры кристаллического поля и обменных взаимодействий, фазовые переходы, дефекты в соединениях из семейства РЗ боратов со структурным типом хантита. Предполагается провести систематические измерения спектральных характеристик по всему ряду редких земель для нескольких подсемейств (галлиевых, алюмо-, ферро-, хромовых) РЗ боратов, выполнить анализ полученных данных и построить теоретические модели для описания оптических, магнитных, магнитоэлектрических свойств указанных соединений. Заметим, что галлиевые и хромовые РЗ бораты практически не исследованы. Научная новизна поставленной задачи определяется тем, что (1) будет исследован ряд новых соединений, спектроскопическая информация о которых отсутствует, (2) впервые будет применен систематический подход исследования всего ряда по редкой земле в данном подсемействе и (3) расширен арсенал теоретических методов и моделей (в том числе, используемых в физике магнитных цепочек) при интерпретации экспериментальных данных. Это позволит, в частности, получить физически обоснованные параметры кристаллического поля и обменных взаимодействий, что первостепенно важно для объяснения магнитных и магнитоэлектрических свойств.