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        稀土金屬化合物有沒有磁性

        在稀土金屬間化合物體系中,以稀土元素Yb或Ce等為基的化合物,無論在實驗方面還是理論方面都受到了人們特殊的關注,原因在于它們具有豐富的物理性質比如金屬間價態轉移,稠密近藤效應,重費米子和超導性等等。大多數化合物特殊的物理行為主要和4f電子組態有關,包括Yb的4f13、4f14和Ce的4f1、4f0,由于其失去外層電子,所以其電子組態變的不穩定,這引起了一系列實驗上可以觀測到的電子和自旋漲落的物理現象。和這些漲落相聯系的是4f局域電子和離域的傳導電子之間的雜化。 因為4f電子波函數的空間擴展比較小(小于0.5 A),相鄰的磁性殼層也幾乎不重疊,在非磁性的母體中摻雜4f電子原子,低溫時f電子與傳導電子雜化而導致態密度急劇增大,同時,又因交換作用,f電子的自旋與周圍傳導電子的自旋方向相反,從而磁矩被部分抵消。當摻雜的磁性離子建立起完整的子格子時,所謂的近藤品格形成了。

         

        近藤晶格效應和稀薄近藤效應在高溫時表現出顯著的相似性。因為近藤晶格中磁性離子之間的相互作用,形成近藤單態時的能量增益應小于稀薄近藤效應時的情況。這意味著在磁性原子間相互作用足夠強時,近藤單態不會形成。

         

        稀土金屬間化合物體系特殊的物理性質吸引了人們對其理論性質和實驗性質做出努力。第一個理論模型對稀薄磁性合金中其對數電阻率增加的物理機制的解釋始于1964年的近藤理論。該理論認為近藤效應來源于局域磁性雜質與金屬中傳導電子的交換作用,在一定溫度(近藤溫度)之下,交換作用產生的自旋翻轉散射使得傳導電子與局域磁矩形成自旋單態,進而對局域磁矩產生屏蔽效應,導致了費米能級附近的所謂近藤共振。

         

        近藤共振依賴于金屬費米面態密度以及磁性雜質與傳導電子交換作用的強度。接著對稠密近藤體系的理論解釋比較成功的模型就是Coqblin-Scherieffer模型,這種模型包括軌道簡并的4f磁性離子摻雜,比如Ce(J=5/2)和Yb(J=7/2)的摻雜。然而,統一的對稀土體系和近藤問題聯系的價態漲落的解釋還沒有建立,原因在于該體系包括很多復雜的多體問題比如雜化,電子間關聯,電子過濾和電子-光子耦合等。

        在80年代晚期,以Yb金屬元素為基的系列二元或三元化合物YbCU5-xMx(M=In,Ag,Au,Pd,Al和Ga)被發現,低溫下它們具有豐富的基態性質,包括混合價態,近藤晶格,重費米子和反鐵磁有序。這種不同的基態現象源于4f電子和傳導s電子的相互作用(即Kondo相互作用)和RKKY相互作用兩種機制相互競爭的結果。為了解釋強關聯電子現象,三元體系YbCu5-xMx作為實驗的好的標的被廣泛的研究。

         

        本論文回顧總結了已有關于稀土金屬間化合物體系的若干重要的研究成果和最新進展。利用真空電弧爐熔煉法合成了YbCu5-xInx體系金屬,并且對這個體系的結構、磁性進行了了系統的研究,獲得了若干有價值的研究結果: 實驗得出的YbCu5-xInx是C15b型結構,掃描電子顯微鏡顯示樣品的表面及橫截面,其表面平整光滑紋理清晰細致,內部結構連接正常;利用SQUID技術測量了樣品YbCu5-xInx(x=0.2,0.4,0.6,0.8,1)在4.2 K和300K之間的磁化強度與溫度變化曲線,結果表明YbCu4In在40 K附近顯示出明顯的具有一級相變特征的Yb離子價態轉移現象;在150K以上YbCu5-xInx樣品顯示居里-外斯型(Curie-Weiss)型順磁行為,Yb離子為局域三價態(Yb3+,4f13,J=7/2,μeff=4.54μB)。以上內容摘自 魯彥濤 碩士 關于 稀土金屬相間化合物的結構及磁性的論述。

         

        稀土元素的磁性

        常溫下稀土元素屬于順磁物質(表現為磁力極?。?,低溫下,大多數稀土元素具有鐵磁性,尤其是中、重稀土的低溫鐵磁性更大,比如Gd,Tb,Dy,Ho,Er。
        稀土元素的磁性來源于其未充滿的4f電子層,一般含有奇數個電子的原子或分子,電子未填滿殼層的原子或離子,如過渡元素、鋼系元素,還有鋁鉑等金屬,都屬于順磁物質。順磁性物質的主要特征是,不論外加磁場是否存在,原子內部存在永久磁矩。但在無外加磁場時,由于順磁物質的原子做無規則的熱振動,宏觀看來,沒有磁性;在外加磁場作用下,每個原子磁矩比較規則地取向,物質顯示極弱的磁性。磁化強度與外磁場方向一致,而且嚴格地與外磁場H成正比。   順磁性物質的磁性除了與磁場H有關外,還依賴于溫度。其磁化率與絕對溫度T成反比。   公式中,C稱為居里常數,取決于順磁物質的磁化強度和磁矩大小。   順磁性物質的磁化率一般也很小,室溫下磁化率約為10負5次方。

         

        低溫下,大多數稀土元素具有鐵磁性,表現為類似于諸如Fe、Co、Ni等物質,磁化率可達10^+3次方數量級。   鐵磁性物質即使在較弱的磁場內,也可得到極高的磁化強度,而且當外磁場移去后,仍可保留極強的磁性。其磁化率為正值,但當外場增大時,由于磁化強度迅速達到飽和,其H變小。   鐵磁性物質具有很強的磁性,主要起因于它們具有很強的內部交換場。鐵磁物質的交換能為正值,而且較大,使得相鄰原子的磁矩平行取向(相應于穩定狀態),在物質內部形成許多小區域——磁疇。每個磁疇大約有1015個原子。這些原子的磁矩沿同一方向排列,假設晶體內部存在很強的稱為“分子場”的內場,“分子場”足以使每個磁疇自動磁化達飽和狀態。這種自生的磁化強度叫自發磁化強度。由于它的存在,鐵磁物質能在弱磁場下強列地磁化。因此自發磁化是鐵磁物質的基本特征,也是鐵磁物質和順磁物質的區別所在。   鐵磁體的鐵磁性只在某一溫度以下才表現出來,超過這一溫度,由于物質內部熱騷動破壞電子自旋磁矩的平行取向,因而自發磁化強度變為0,鐵磁性消失。這一溫度稱為居里點 。在居里點以上,材料表現為強順磁性,其磁化率與溫度的關系服從居里——外斯定律。

         

        那么 稀土金屬化合物有沒有磁性?

        稀土與3d過渡族金屬Fe\Co\Ni等可形成3d-4f二元系化合物,它們大多具有較強的鐵磁性,是稀土永磁材料的主要組成相,例如SmCo5,Sm2Co17。再加入第三個或更多的元素,則可形成三元和多元化合物,有的也具有鐵磁性,如Nd2Fe14B,是釹鐵硼的基礎相。

        常用的 稀土金屬化合物  

        產品名稱 產品編號 CAS號 規格 庫存數量  
         碳酸鈰;碳酸鈰(Ⅲ),五水;碳酸亞鈰;碳酸鈰(I... M0001 54451-25-1 99.9%,REO 9999
         乙酸鑭/水合醋酸鑭/醋酸鑭/Lanthanum aceta... M0002 100587-90-4 99.99%,REO 28
         碳酸鑭/碳酸鑭水合物/LANTHANUM CARBONATE... M0005 54451-24-0 99.9%,REO 21
         硫酸鑭;硫酸鑭;硫酸鑭III;LANTHANUM SULFAT... M0006 57804-25-8 99.9%,REO 9999
         氧化鐠/三氧化二鐠/氧化鐠(III)/Praseodymi... M0007 12036-32-7 99.9%,REO 9999
         硝酸鐠;鋪;硝酸鋪 六水;硝酸鐠(III)六水合... M0008 15878-77-0 99.99%,REO 9999
         醋酸鐠;乙酸鐠(III)水合物;醋酸鐠水合物;乙... M0009 6192-12-7 99.9%,REO 9999
         硫酸鐠;硫酸鋪;;硫酸鐠八水合物;硫酸鐠八水... M0010 13510-41-3 99.9%,REO 9999
         氧化鐠(III);十一氧化六鐠;PRASEODYMIUM(II... M0011 12036-32-7 99.9%,REO 9999
         碳酸鐠(III)八水合物;PRASEODYMIUM CARBONA... M0012 14948-62-0 99.9%,REO 9999
         硝酸釹;硝酸釹六水合物;六水硝酸釹;硝酸釹(... M0013 16454-60-7 99.9%,REO 9999
         三氯化釹;氯化釹(Ⅲ);氯化釹;氯化釹(III);... M0014 10024-93-8 99.9%,REO 9999
         氯化釹六水合物;氯化釹(III)水合物;六水三... M0015 13477-89-9 99.9%,REO 9999
         醋酸釹;乙酸釹;醋酸釹水合物;乙酸釹五水合... M0016 6192-13-8 99.9%,REO 9999
         硫酸釹;硫酸釹(III)八水合物;NEODYMIUM SUL... M0017 101509-27-7 99.99%,REO 9999
         氧化釹;納米氧化釹;氧化釹(III);Neodymium ... M0018 1313-97-9 99.9%,REO 9999
         碳酸釹;碳酸釹(III)水合物;碳酸釹(III)水合... M0019 38245-38-4 99.9%,REO 9999
         六水硝酸釤;水合硝酸釤;硝酸釤N水;六水合硝... M0020 13759-83-6 99.9%,REO 20

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