Structure-property relations in pnictides and chalcogenides of Eu2+

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	23 August 2022
Referee:	Prof. Dr. Arno Pfitzner and Prof. Dr. Richard Weihrich and Prof. Dr. Patrick Nuernberger
Date of exam:	14 August 2020
Institutions:	Chemistry and Pharmacy > Institut für Anorganische Chemie > Chair Prof. Dr. Arno Pfitzner
Keywords:	Europium, neutron diffraction, magnetic properties
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 540 Chemistry & allied sciences
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	43475

Abstract (English)

In this thesis, the structure-properties relations in pnictides and chalcogenides of divalent Eu were elaborated. Interest to its compounds was due to the high magnetic moment of Eu2+ cations, owing to a half-filled 4f shell. It was expected to induce unusual magnetic states and to have a substantial impact on the physics of the matrixes, in which it is nested. The highly-localized nature of the ...

Abstract (English)

In this thesis, the structure-properties relations in pnictides and chalcogenides of divalent Eu were elaborated. Interest to its compounds was due to the high magnetic moment of Eu2+ cations, owing to a half-filled 4f shell. It was expected to induce unusual magnetic states and to have a substantial impact on the physics of the matrixes, in which it is nested. The highly-localized nature of the 4f electrons precludes substantial direct magnetic exchange or superexchange, but interactions through the conducting frameworks can be sizable and lead to non-trivial magnetic states. The crystallographic similarity of Eu2+ and Sr2+ was a tool for predicting the new materials. The synthetic work resulted in the preparation of more than ten new compounds, including rare fluorides belonging to the 1111 structure type and the first magnetic tetrel-free clathrate EuNi2P4. Crystallographic and synthetic work were accompanied by physical properties measurements – temperature-dependent magnetization, heat capacity, and resistivity. Neutron powder diffraction was instrumental for establishing the natures of the low-temperature magnetically ordered phases despite the strong neutron absorption of natural Eu.

Translation of the abstract (German)

In dieser Arbeit wurden die Struktur-Eigenschaften-Beziehungen in Pnictiden und Chalkogeniden von zweiwertigem Eu ausgearbeitet. Das Interesse an seinen Verbindungen wurde durch das hohe magnetische Moment der Eu2+-Kationen aufgrund der halbgefüllten 4f-Schale vorgegeben. Es wird erwartet, dass es ungewöhnliche magnetische Zustände induziert und einen wesentlichen Einfluss auf die physikalischen ...

Translation of the abstract (German)

In dieser Arbeit wurden die Struktur-Eigenschaften-Beziehungen in Pnictiden und Chalkogeniden von zweiwertigem Eu ausgearbeitet. Das Interesse an seinen Verbindungen wurde durch das hohe magnetische Moment der Eu2+-Kationen aufgrund der halbgefüllten 4f-Schale vorgegeben. Es wird erwartet, dass es ungewöhnliche magnetische Zustände induziert und einen wesentlichen Einfluss auf die physikalischen Eigenschaften seiner Umgebung hat. Die stark lokalisierte Natur der 4f-Elektronen schließt einen wesentlichen direkten magnetischen Austausch oder Superaustausch aus, aber Wechselwirkungen durch die leitenden Gerüste können beträchtlich sein und zu nicht trivialen magnetischen Zuständen führen. Die kristallographische Ähnlichkeit von Eu2+ und Sr2+ ist ein Werkzeug zur Vorhersage der neuen Materialien. Die Synthesearbeit führte zur Herstellung von mehr als zehn neuen Verbindungen, darunter seltene Fluoride des 1111 Strukturtyps und das erste magnetische tetrelfreie Clathrat EuNi2P4. Kristallographische und synthetische Arbeiten werden von der Bestimmung physikalischer Eigenschaften begleitet - temperaturabhängige Magnetisierung, Wärmekapazität und spezifischer Widerstand. Neutronenbeugung an kristallinen Pulvern war maßgeblich für die Ermittlung der Natur der magnetisch geordneten Niedertemperaturphasen trotz der starken Neutronenabsorption von natürlichem Eu.

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