Аннотация результатов, полученных в 2018 году
Коллективу исполнителей при помощи серии экспериментов по нейтронному рассеянию в магнитных полях до 140 кЭ, измерению магнитных и электрических свойств удалось установить, что сложный ближний и дальний антиферромагнитный порядок типа «волна спиновой плотности» в монокристалле Tb3Ni является причиной аномального поведения электросопротивления в широком интервале температур вплоть до комнатной. При температурах близких к абсолютному нулю приложение внешнего магнитного поля с индукцией 5 тесла переводит кристалл Tb3Ni в метастабильное ферромагнитное состояние с падением электросопротивления материала на 50%. Любопытно, что материал так и остается постоянным магнитом с пониженным электросопротивлением, «забывая» о своей антиферромагнитной природе, после выключения магнитного поля. Результаты нашей работы могут быть интересны другим научным группам, которые занимаются исследованием в области спинтроники и создания устройств магниторезистивной памяти. Результаты, полученные на монокристалле Tb3Ni, опубликованы и детально обсуждены в работе A.F. Gubkin et al, // Physical Review B 97 (2018) 134425 https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.97.134425 Представлены в виде научно-популярного эссе: http://imp.uran.ru/?q=ru/content/zabyvchivyy-antiferromagnetik и в формате видео-ролика на платформе Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=KCcluK9OewQ Коллективом исполнителей представлены результаты исследования парамагнитной области мононитрида урана (UN) методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР) на ядрах 14N. Спектры ЯМР 14N, сдвиги Найта K, времена спин-решеточной релаксации T1 получены в области температур T = 60 – 800 К и магнитных полях Н = 92 – 117 кЭ. Успешное детектирование сигнала ядерного магнитного резонанса (ЯМР) на ядре 14N в образцах мононитрида урана UN показало крайне высокую чувствительность метода для решения вопросов координационной химии и фазового состава подобных систем. В зависимости от состояния актинидного вещества меняются параметры ЯМР: сдвиг линии ЯМР 14N, времена спин-спиновой и спин-решеточной релаксации. Данный результат может быть интересен при решении задач диагностики методами ЯМР структурного состояния мононитрида урана в процессе синтеза, хранения и радиационного старения. Из данных по измерению спин-решеточной релаксации ядер 14N получены сведения о низкочастотной спиновой динамике f-электронов в парамагнитной фазе UN. Величина произведения (T1T)^(-1) в UN более чем на порядок больше, чем для мононитрида тория (ThN). В ThN пропорциональный температуре рост скорости спин-решеточной релаксации ядер азота происходит за счет механизма Корринги – контактного взаимодействием Ферми с электронами зоны проводимости. Таким образом, это свидетельствует о том, что ядерная релаксация в UN основана на том же механизме, что и сдвиг Найта, а именно, косвенную связь между ядром азота и локализованными магнитными моментами 5f оболочки актинида через электроны зоны проводимости. Была установлена температурная зависимость характерной энергии спиновых флуктуаций электронов 5f-оболочки урана. Эта зависимость близка к зависимости характерной для концентрированных систем Кондо выше температуры формирования когерентного состояния. Также заслуживает внимания большая величина энергии спиновых флуктуаций, которая, по нашему мнению, определяется энергетическим масштабом флуктуирующего валентного состояния магнитного иона урана в UN, основным состоянием которого является квантовая суперпозиция нескольких электронных конфигураций 5f оболочки от f3 до, возможно, немагнитной конфигурации f0. Результаты, полученные на системе UN, опубликованы и детально обсуждены в работе В. В. Оглобличев и др. // Письма в ЖЭТФ, 2018, том 108, выпуск 9, страницы 650–656 http://www.jetpletters.ac.ru/ps/2199/article_32966.shtml

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Коллективу исполнителей при помощи серии экспериментов по нейтронному рассеянию, измерению магнитных и тепловых свойств удалось установить, что при охлаждении образца соединения Tb3Ni до температуры Нееля TN = 61K в магнитных полях до 2Тл корреляции ближнего магнитного порядка между магнитными моментами ионов Tb приводят к магнитному фазовому переходу 2-го рода из парамагнитного в антиферромагнитное состояние. Оценка критических индексов и магнитный mPDF-анализ показали, что в нулевом магнитом поле вблизи температуры Нееля соединение Tb3Ni является 3D-Гайзенберговским магнетиком с изотропным распределением магнитных моментов. В магнитных полях выше 2 Тл происходит магнитный фазовый переход 1го рода из антиферромагнитного в индуцированное ферромагнитное состояние. Также было показано, что соединение Tb3Ni демонстрирует два различных магнитокалорических эффекта в области низких температур. Прямой магнитокалорический эффект с максимумом при температуре 65К обладает высокими параметрами эффекта: изменением энтропии dSm=16.6 Дж/кг*K и хладоемкостью RC = 432 Дж/кг с широким рабочим интервалом температур ~50 K при изменении магнитного поля 5Тл. Обратный магнитокалорический эффект наблюдается в области низких температур с максимумом при ~10 K и также обладает высокими параметрами: изменением энтропии dSm=19.9 Дж/кг и хладоемкостью RC = 245 Дж/кг с рабочим интервалом температур ~15K при изменении магнитного поля 5Тл. Благодаря указанным свойствам соединение Tb3Ni является перспективным материалом для применения в области магнитокриогенного ожижения газов. Результаты, полученные в данной работе на монокристалле Tb3Ni, опубликованы и детально обсуждены в работе: A. Herrero, A. Oleaga, A.F. Gubkin, A. Salazar, N.V. Baranov "Peculiar magnetocaloric properties and critical behavior in antiferromagnetic Tb3Ni with complex magnetic structure" Journal of Alloys and Compounds 808 (2019) 151720 В научно-популярной форме данные результаты были опубликованы в газетах: Газета «Наука Урала»: Год: 2019, Месяц: октябрь, Номер выпуска: 19, Абсолютный номер: 1201 http://www.uran.ru/node/5748 Газета «Поиск» https://www.poisknews.ru/news/zabyvchivyj-kristall-rasshifrovana-magnitnaya-struktura-unikalnogo-materiala/ В результате анализа спектров ЯМР на моно- и поликристаллическом образцах мононитрида урана дипольных и наведенных локальных полей на ядрах азота 14N получено, что в магнитоупорядоченной фазе возникает антиферромагнитное упорядочение типа I, соответствующее 1k структуре. Структура 1k подразумевает ферромагнитное упорядочение плоскостей (001) в кубической кристаллической решетке UN (тип NaCl (Fm3m)), чередующихся в определенном порядке (+ - + - ), причем магнитные моменты урана ориентированы перпендикулярно плоскостям. Наличие нескольких линий в спектре ЯМР на 14N доказывает наличие доменной структуры в образце. Это доказательство основано на том, что приложение магнитного поля в экспериментах ЯМР делает неэквивалентными разные домены, приводя к различным видам спектра. Из моделирования спектров ЯМР, получена зависимость величины магнитного момента от температуры. Величина магнитного момента по данным ЯМР согласуется с результатами, полученными в работе [N A Curry 1965 Proc. Phys. Soc. 86 1193]. Уменьшение эффективного момента ионов урана обычно связывают с зонными эффектами, но нельзя исключить и того, что на самом деле уран в UN находится в состоянии со смешанной валентностью, причем смешиваться могут как два состояния – U3+ и U4+, так и три: U3+, U4+ и U5+. В этом случае магнитный момент на уране будет подавляться зарядовыми и связанными с ними магнитными флуктуациями. Наличие флуктуирующего валентного состояния магнитного иона урана в UN, основным состоянием которого является квантовая суперпозиция нескольких электронных конфигураций 5f оболочки от f3, до, возможно, немагнитной конфигурации f0, было сделано из анализа характерной энергии спиновых флуктуаций электронов 5f оболочки урана в парамагнитной области в ходе выполнения проекта. Результаты, полученные в данной работе на мононитриде урана, опубликованы и детально обсуждены в работе: 1. V.V. Ogloblichev et.al. Journal of Physics: Conference Series. 1389, 12082 (2019).

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Проведено исследование магнитных, тепловых, электрических и дилатометрических свойств соединения Er4.8Pd2 в широком интервале температур и магнитных полей. По данным дилатометрии было обнаружено существование инварного эффекта в Er4.8Pd2 при температурах ниже 18К. Был проведен количественный анализ данных дилатометрии и теплоемкости и установлена схема расщепления уровней мультиплета 4I15/2 в кристаллическом поле кубической симметрии. Нам удалось выделить основные вклады в теплоемкость и показать, что комбинация эффектов кристаллического поля и ближнего магнитного порядка, обусловленного основным дублетным состоянием крамерсового иона Er3+, ответственны за очень высокие значения теплоемкости Er4.8Pd2 в области низких температур. Это обстоятельство делает соединение Er4.8Pd2 перспективным материалом для регенераторов в криогенной технике. Полученные результаты планируются к публикации в журнале Physical Review B. Проведено исследование методами ядерного магнитного резонанса (ЯМР) на ядрах 14N монокристаллического образца мононитрида урана в магнитоупорядоченной фазе. В спектре ЯМР на ядре азота 14N в магнитоупорядоченной фазе наблюдается несколько линий. Положение и количество линий в спектре ЯМР зависят от ориентации образца относительно внешнего магнитного поля. Особенности спектров ЯМР на ядрах 14N в антиферромагнитной фазе UN можно объяснить в рамках модели антиферромагнитного упорядочения I типа, соответствующего 1k-структуре. Наличие нескольких линий в спектре ЯМР 14N указывает на существование в нашем монокристалле UN магнитных доменов. Из анализа интенсивности линий установлено, что в магнитном поле 9.28 Тл доменов, в которых магнитные моменты ионов урана ориентированы вдоль магнитного поля, в 1.6 раза больше, чем доменов, в которых магнитные моменты ионов урана ориентированы перпендикулярно магнитному полю. Этот вывод согласуется с работой [K. Shrestha, et.al., Scientific Reports 7, 6642 (2017)]. Измерения скорости спин-решеточной релаксации 1/T1 ядер 14N для монокристалла UN вблизи и ниже температуры Нееля (TN) показали, что 1/T1 пропорционально температуре ниже TN/2, то есть при низких температурах выполняется закон Корринги. Это свидетельствует об образовании в мононитриде урана в этой области температур ферми-жидкостного состояния. Зависимость 1/T1 от температуры для ядер 14N в мононитриде тория (ThN), в котором нет f-электронов, в 25 раз ниже, чем в UN. Это служит доказательством того, что 5f-электроны урана вносят существенный вклад в релаксацию ядерных моментов азота в UN до самых низких температур. Следует отметить также щелевой характер температурной зависимости 1/T1 в интервале температур TN/2 < T <TN. Такое щелевое поведение согласуется с работами [M. Samsel-Czekala, et. al. Physical Review B 76, 144426 (2007); T.M. Holden, Physical Review B 30, 114 (1984)]. Полученные результаты направлены для публикации в журнал Physical Review B.