Růst a charakterizace monokrystalů manganitů v systému (Bi, Sr, Ca) MnO₃

Autor: Ondřej Bučina

Ročník: 3.

Ústav: Anorganická chemie

Školitel: Doc. Ing. Miloš Nevřiva, DrSc.

Manganity obecně odvozují svoji strukturu od kubické perovskitové struktury ABO₃ (A = Bi, Sr, Ca; B = Mn). Poměr trojmocného prvku (Bi) a dvojmocného prvku (Sr, Ca) určuje poměr iontů Mn³⁺/Mn⁴⁺, který má vliv na charakteristické vlastností těchto látek. Fyzikální vlastnosti manganitů jsou odlišné od vlastností manganitů vzácných zemin Ln_1-xA_xMnO₃ (Ln = La, Pr, Nd; A = Ca, Sr). Například kritická teplota přechodu k nábojovému uspořádání (CO – charge order, tj. pásové uspořádání Mn³⁺ a Mn⁴⁺ iontů), je u Bi_0,5Sr_0,5MnO₃ T_CO = 525 K a u Bi_0,5Ca_0,5MnO₃ je T_CO = 342 K. Tyto teploty jsou znatelně vyšší než např. u La_0,5Ca_0,5MnO₃, kde T_CO @ 250 K a u stronciem dopovaných manganitů vzácných zemin dokonce k CO nedochází.

Monokrystaly manganitů se s ohledem na inkongruentní charakter jejich tání obecně připravují metodou růstu krystalů z vysokoteplotních tavenin. Výchozí látky CaMnO₃, SrMnO₃, MnO₂ a Bi₂O₃ byly smíšeny ve stechiometrických poměrech a byly stanoveny teploty liquidu (T_L) a eutektika (T_E) připravených směsí. Jako tavivo se použil přebytek Bi₂O₃. Růst krystalů byl zahájen z T_L + 50 K a ukončen při T_E + 50 K. Rychlost ochlazování taveniny byla 1 K za hodinu. Po úplném vychladnutí byly krystaly odděleny od taveniny loužením ve zředěné HNO₃ (1:1). Fázové a chemické složení připravených krystalů bylo stanoveno rtg-difrakční analýzou, resp. atomovou absorpční spektroskopií.