Новые структурные, магнитные и электронные свойства редкоземельных оксидов кобальта в равновесных и неравновесных условиях

Системы со спиновым кроссовером включают обширный класс веществ: металлоорганические комплексы, органические радикалы, неорганические соли, оксиды переходных металлов и в большинстве случаев имеют более полувековую историю изучения, но неустанно привлекают внимание исследователей из разных областей: физики, химии, биологии, медицины. В первую очередь это обусловлено развитием и появлением новых экспериментальных возможностей. Например, создание сверхсильных магнитных полей и сверхвысоких давлений, развитие спектроскопии накачки-зондирования (pump-probe) с высоким временным разрешением, наноструктурирование и т.д. Так, экспериментальные исследования LaCoO3 в сверхсильных магнитных полях до 600 Тл, выполненные в 2023г., свидетельствуют о бозе-эйнштейновской конденсации магнитных экситонов и формировании новых экситонных и магнитных состояний LaCoO3. Исследования LaCoO3 с помощью фемтосекундной рентгеновской спектроскопии, сделанные в 2019 - 2022 гг. утверждают о сверхбыстрой фотоиндуцированной эволюции электронной, магнитной и решеточной структуры LaCoO3. Целью настоящего проекта является теоретическое описание отмеченных экспериментальных наблюдений для LaCoO3. Другой задачей данного проекта будет исследование ферромагнетизма в малоизученных наноструктурированных образцах редкоземельных оксидов кобальта RCoO3. Ферромагнитное состояние LaCoO3 давно обсуждается в литературе и проявляется в тонких эпитаксиальных пленках, наночастицах и осажденных порошках, на поверхности монокристаллов и керамических зерен. В большинстве работ оно связывается с эффектом поверхности и границ (деформациями, искажениями и дефектами кристаллической структуры). Проведенные нами предварительные рентгеноструктурные исследования наноструктурированных образов LaCoO3 показали наличие двух модификаций кристаллической структуры с одинаковой симметрией, но с разными параметрами решётки. Ранее в литературе об этом не сообщалось. По нашему предположению вторая модификация кристаллической структуры LaCoO3 является ферромагнитной в отличие от основной немагнитной при низкой температуре, что обуславливает необычное ферромагнитное поведение наноструктурированных образцов. Влияние наноструктурирования на кинетические свойства (коэффициент Зеебека, тепло- и электропроводность) редкоземельных оксидов кобальта будет также исследовано в рамках данного проекта. Наличие двух модификаций кристаллической структуры может быть использовано при создании новых многомасштабных, пространственно-неоднородных термоэлектрических материалов с низкой теплопроводностью за счет эффективного рассеяния тепловых фононов на неоднородностях различного масштаба.