稀土金屬化合物有沒(méi)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(wú)論在實(shí)驗(yàn)方面還是理論方面都受到了人們特殊的關(guān)注，原因在于它們具有豐富的物理性質(zhì)比如金屬間價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)移，稠密近藤效應(yīng)，重費(fèi)米子和超導(dǎo)性等等。大多數(shù)化合物特殊的物理行為主要和4f電子組態(tài)有關(guān)，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(tài)變的不穩(wěn)定，這引起了一系列實(shí)驗(yàn)上可以觀測(cè)到的電子和自旋漲落的物理現(xiàn)象。和這些漲落相聯(lián)系的是4f局域電子和離域的傳導(dǎo)電子之間的雜化。 因?yàn)?f電子波函數(shù)的空間擴(kuò)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(shí)f電子與傳導(dǎo)電子雜化而導(dǎo)致態(tài)密度急劇增大，同時(shí)，又因交換作用，f電子的自旋與周圍傳導(dǎo)電子的自旋方向相反，從而磁矩被部分抵消。當(dāng)摻雜的磁性離子建立起完整的子格子時(shí)，所謂的近藤品格形成了。

近藤晶格效應(yīng)和稀薄近藤效應(yīng)在高溫時(shí)表現(xiàn)出顯著的相似性。因?yàn)榻倬Ц裰写判噪x子之間的相互作用，形成近藤單態(tài)時(shí)的能量增益應(yīng)小于稀薄近藤效應(yīng)時(shí)的情況。這意味著在磁性原子間相互作用足夠強(qiáng)時(shí)，近藤單態(tài)不會(huì)形成。

稀土金屬間化合物體系特殊的物理性質(zhì)吸引了人們對(duì)其理論性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)性質(zhì)做出努力。第一個(gè)理論模型對(duì)稀薄磁性合金中其對(duì)數(shù)電阻率增加的物理機(jī)制的解釋始于1964年的近藤理論。該理論認(rèn)為近藤效應(yīng)來(lái)源于局域磁性雜質(zhì)與金屬中傳導(dǎo)電子的交換作用，在一定溫度(近藤溫度)之下，交換作用產(chǎn)生的自旋翻轉(zhuǎn)散射使得傳導(dǎo)電子與局域磁矩形成自旋單態(tài)，進(jìn)而對(duì)局域磁矩產(chǎn)生屏蔽效應(yīng)，導(dǎo)致了費(fèi)米能級(jí)附近的所謂近藤共振。

近藤共振依賴于金屬費(fèi)米面態(tài)密度以及磁性雜質(zhì)與傳導(dǎo)電子交換作用的強(qiáng)度。接著對(duì)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(jiǎn)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(tǒng)一的對(duì)稀土體系和近藤問(wèn)題聯(lián)系的價(jià)態(tài)漲落的解釋還沒(méi)有建立，原因在于該體系包括很多復(fù)雜的多體問(wèn)題比如雜化，電子間關(guān)聯(lián)，電子過(guò)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(fā)現(xiàn)，低溫下它們具有豐富的基態(tài)性質(zhì)，包括混合價(jià)態(tài)，近藤晶格，重費(fèi)米子和反鐵磁有序。這種不同的基態(tài)現(xiàn)象源于4f電子和傳導(dǎo)s電子的相互作用(即Kondo相互作用)和RKKY相互作用兩種機(jī)制相互競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。為了解釋強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子現(xiàn)象，三元體系YbCu5-xMx作為實(shí)驗(yàn)的好的標(biāo)的被廣泛的研究。

本論文回顧總結(jié)了已有關(guān)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(jìn)展。利用真空電弧爐熔煉法合成了YbCu5-xInx體系金屬，并且對(duì)這個(gè)體系的結(jié)構(gòu)、磁性進(jìn)行了了系統(tǒng)的研究，獲得了若干有價(jià)值的研究結(jié)果： 實(shí)驗(yàn)得出的YbCu5-xInx是C15b型結(jié)構(gòu)，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(xì)致，內(nèi)部結(jié)構(gòu)連接正常；利用SQUID技術(shù)測(cè)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(qiáng)度與溫度變化曲線，結(jié)果表明YbCu4In在40 K附近顯示出明顯的具有一級(jí)相變特征的Yb離子價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)移現(xiàn)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(jià)態(tài)(Yb3+，4f13，J=7/2，μeff=4.54μB)。以上內(nèi)容摘自 魯彥濤 碩士 關(guān)于 稀土金屬相間化合物的結(jié)構(gòu)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(zhì)（表現(xiàn)為磁力極小），低溫下，大多數(shù)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(lái)源于其未充滿的4f電子層，一般含有奇數(shù)個(gè)電子的原子或分子，電子未填滿殼層的原子或離子，如過(guò)渡元素、鋼系元素，還有鋁鉑等金屬，都屬于順磁物質(zhì)。順磁性物質(zhì)的主要特征是，不論外加磁場(chǎng)是否存在，原子內(nèi)部存在永久磁矩。但在無(wú)外加磁場(chǎng)時(shí)，由于順磁物質(zhì)的原子做無(wú)規(guī)則的熱振動(dòng)，宏觀看來(lái)，沒(méi)有磁性；在外加磁場(chǎng)作用下，每個(gè)原子磁矩比較規(guī)則地取向，物質(zhì)顯示極弱的磁性。磁化強(qiáng)度與外磁場(chǎng)方向一致，而且嚴(yán)格地與外磁場(chǎng)H成正比。   順磁性物質(zhì)的磁性除了與磁場(chǎng)H有關(guān)外，還依賴于溫度。其磁化率與絕對(duì)溫度T成反比。   公式中,C稱為居里常數(shù)，取決于順磁物質(zhì)的磁化強(qiáng)度和磁矩大小。   順磁性物質(zhì)的磁化率一般也很小，室溫下磁化率約為10負(fù)5次方。

低溫下，大多數(shù)稀土元素具有鐵磁性，表現(xiàn)為類似于諸如Fe、Co、Ni等物質(zhì)，磁化率可達(dá)10^+3次方數(shù)量級(jí)。   鐵磁性物質(zhì)即使在較弱的磁場(chǎng)內(nèi)，也可得到極高的磁化強(qiáng)度，而且當(dāng)外磁場(chǎng)移去后，仍可保留極強(qiáng)的磁性。其磁化率為正值，但當(dāng)外場(chǎng)增大時(shí)，由于磁化強(qiáng)度迅速達(dá)到飽和，其H變小。   鐵磁性物質(zhì)具有很強(qiáng)的磁性，主要起因于它們具有很強(qiáng)的內(nèi)部交換場(chǎng)。鐵磁物質(zhì)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(yīng)于穩(wěn)定狀態(tài)），在物質(zhì)內(nèi)部形成許多小區(qū)域——磁疇。每個(gè)磁疇大約有1015個(gè)原子。這些原子的磁矩沿同一方向排列，假設(shè)晶體內(nèi)部存在很強(qiáng)的稱為“分子場(chǎng)”的內(nèi)場(chǎng)，“分子場(chǎng)”足以使每個(gè)磁疇自動(dòng)磁化達(dá)飽和狀態(tài)。這種自生的磁化強(qiáng)度叫自發(fā)磁化強(qiáng)度。由于它的存在，鐵磁物質(zhì)能在弱磁場(chǎng)下強(qiáng)列地磁化。因此自發(fā)磁化是鐵磁物質(zhì)的基本特征，也是鐵磁物質(zhì)和順磁物質(zhì)的區(qū)別所在。   鐵磁體的鐵磁性只在某一溫度以下才表現(xiàn)出來(lái)，超過(guò)這一溫度，由于物質(zhì)內(nèi)部熱騷動(dòng)破壞電子自旋磁矩的平行取向，因而自發(fā)磁化強(qiáng)度變?yōu)?，鐵磁性消失。這一溫度稱為居里點(diǎn) 。在居里點(diǎn)以上，材料表現(xiàn)為強(qiáng)順磁性，其磁化率與溫度的關(guān)系服從居里——外斯定律。

那么 稀土金屬化合物有沒(méi)有磁性？

稀土與3d過(guò)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(qiáng)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(gè)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(chǔ)相。

常用的 稀土金屬化合物  

產(chǎn)品名稱	產(chǎn)品編號(hào)	CAS號(hào)	規(guī)格	庫(kù)存數(shù)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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