Manganitas

Las manganitas son  sustancias a base de manganeso , representantes de la clase de óxidos de metales de transición. De mayor interés son los compuestos del tipo , donde A es un elemento divalente (Ca, Ba, Sr,…). La concentración x del elemento A puede variar en un amplio rango , mientras que las propiedades físicas de las manganitas cambian drásticamente. El sistema pasa por una cadena de transiciones de fase con varios tipos de ordenamiento: magnético, estructural, electrónico.

Las manganitas se han estudiado durante más de 50 años y son de gran interés debido al descubrimiento relativamente reciente (1994) de una magnetorresistencia colosal [1] . Este efecto puede servir de base para aplicaciones técnicas, se observa en el rango de concentraciones x, donde existe una fase metálica ferromagnética , y consiste en que la resistencia eléctrica disminuye cuando se aplica un campo magnético . La magnitud del efecto en campos del orden de 1 T puede alcanzar decenas de por ciento. El efecto máximo se produce en las proximidades de la temperatura de Curie .

Por ejemplo, un compuesto es un dieléctrico antiferromagnético con una estructura magnética tipo A; cuando se reemplaza el lantano por calcio, el sistema se convierte en un metal ferromagnético , y cuando se reemplaza el lantano,  nuevamente se convierte en un dieléctrico antiferromagnético con una estructura magnética tipo G. en el estado final y tipo C en el rango de concentración intermedia [2] . A medida que aumenta la temperatura, la fase ferromagnética cambia a paramagnética con una fuerte caída en la conductividad. El comportamiento de temperatura de la resistencia eléctrica depende fuertemente de la concentración del elemento dopado (del grado de dopado del compuesto inicial con un elemento divalente). La aparición de un estado metálico al pasar por el punto de Curie y una fuerte magnetorresistencia, fenómenos estrechamente relacionados entre sí, son una propiedad típica de las manganitas.

La aparición de una fase ferromagnética metálica en las manganitas fue explicada en 1951 por Zener basándose en la suposición de un fuerte intercambio intraatómico entre un espín localizado y un electrón deslocalizado . Debido a este acoplamiento, el giro del electrón se alinea paralelo al giro del ion. Y así el electrón puede moverse de un sitio a otro de la red, reduciendo la energía total del sistema. En este caso, el estado ferromagnético surge no debido a la interacción de intercambio de iones, sino al efecto cinético. Este mecanismo se denomina doble intercambio:

Mn → O → Mn (transición de doble electrón a través de un ion de oxígeno intermedio).

Debido a este efecto, las manganitas pueden incluirse en la denominada clase de sistemas electrónicos fuertemente correlacionados.

Aplicación

El uso de manganitas como sustancias con magnetorresistencia colosal puede estar en una nueva rama en desarrollo de la electrónica- espintrónica .

Notas

1. ↑ Coey J. MD, Viret M., von Molnar S., Adv. física Archivado el 10 de octubre de 2016 en Wayback Machine 48,167 (1999)
2. ↑ Jin S. et al. Ciencias 264 413 (1994)

Literatura

1. Izyumov Yu. A., Skryabin Yu. N. Modelo de intercambio doble y propiedades únicas de las manganitas // Uspekhi fizicheskikh nauk , 2001, n.º 2, p. 121-148;
2. Kagan M. Yu., Kugel K. I. Estados de carga no homogéneos y separación de fases en manganitas // Uspekhi fizicheskikh nauk , 2001, n.° 6, p. 577-596;
3. Voronov V.K., Podoplelov A.V. Física moderna: libro de texto. — M.: KomKniga, 2005. — 512 p. ISBN 5-484-00058-0 , cap. 3 Medios condensados, p.3.7 Propiedades físicas de las manganitas, p. 133-138.