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Synthesis, crystal structure, and magnetic properties of Bi$$_3$$Mn$$_4$$O$$_{12}$$(NO$$_3$$) oxynitrate comprising $$S$$=3/2 honeycomb lattice

$$S$$=3/2ハニカム格子を有するBi$$_3$$Mn$$_4$$O$$_{12}$$(NO$$_3$$)の合成,結晶構造,磁性

Smirnova, O.*; 東 正樹*; 熊田 伸弘*; 草野 圭弘*; 松田 雅昌; 島川 祐一*; 武井 貴弘*; 米崎 功記*; 木野村 暢一*

Smirnova, O.*; Azuma, Masaki*; Kumada, Nobuhiro*; Kusano, Yoshihiro*; Matsuda, Masaaki; Shimakawa, Yuichi*; Takei, Takahiro*; Yonesaki, Yoshinori*; Kinomura, Nobukazu*

水熱合成によって得られたBi$$_3$$Mn$$_4$$O$$_{12}$$(NO$$_3$$)の中性子回折とFT-IR解析を行い、平坦なNO$$_3$$層と二枚のPbSb$$_2$$O$$_6$$的ブロック層が交互に積層した新しい構造を有することを明らかにした。Mn$$^{4+}$$($$S$$=3/2)は規則的なハニカム格子を構成し、帯磁率は2次元磁性を示す。また、ワイス温度が$$-$$257Kと高いにもかかわらず、磁気長距離秩序が0.4Kまで観測されなかった。これは、最近接と次近接相互作用の間の競合に起因する磁気フラストレーションによるものであると考えられる。

Neutron diffraction and FT-IR analysis revealed that the novel oxynitrate Bi$$_3$$Mn$$_4$$O$$_{12}$$ (NO$$_3$$) prepared by hydrothermal synthesis is of a new structural type including flat NO$$_3$$ layers alternating with blocks of two PbSb$$_2$$O$$_6$$-like layers. Mn$$^{4+}$$ ($$S$$=3/2) forms a regular honeycomb lattice, and magnetic susceptibility data indicated two-dimensional magnetism. Despite its Weiss constant of $$-$$257K, no long-range ordering was observed down to 0.4K because of the magnetic frustration due to the competition between the nearest and the next-nearest antiferromagnetic interactions.

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パーセンタイル:8.62

分野:Chemistry, Multidisciplinary

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