Project

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High pressure synthesis of iron complex oxides in high oxidation state (Fe4+, Fe5+): mapping between localized and itinerant behavior

Applicant Pomjakushina Ekaterina
Number 157009
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Labor für Entwicklung und Methoden Forschung mit Neutronen und Myonen Paul Scherrer Institut - PSI
Institution of higher education Paul Scherrer Institute - PSI
Main discipline Condensed Matter Physics
Start/End 01.06.2015 - 31.05.2019
Approved amount 367'122.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Condensed Matter Physics
Inorganic Chemistry

Keywords (4)

iron perovskite; noncentrosymmetric materials; magnetoresistance; high pressure

Lay Summary (German)

Lead
Das Projekt befasst sich mit der Präparation von neuen Materialien, welche bei außergewöhnlich hohen Oxidationszuständen von Eisen (Fe5+, Fe6+) entstehen. Die hohe Eisenvalenz wird voraussichtlich neue und interessante Eigenschaften von Materialien, wie ein grosser Magnetowiderstand oder ein metallisches Verhalten erzeugen. Die im Rahmen dieses Vorhabens anzureichernden Eisenoxide könnten im Bereich der neuen Elektronik Bauteilen, welche auf spintronischen, magnetoelektrischen, multiferroischen oder supraleitenden Materialien basieren, von grosser Bedeutung sein.
Lay summary
 Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts

In diesem Projekt werden wir potentielle neue Materialklassen von nichtzentrosymmetrischen magnetischen Materialien und solchen mit grossem Magnetowiderstand (CMR) erforschen, welche auf Eisen Perowskiten basieren. Synthesen dieser Verbindungen erfolgen unter hohem Sauerstoffdruck (bis zu 2000 bar). Dabei wird eine einzigartige Synthese-Apparatur verwendet (die frühere Sauerstoffhochdruck-Apparatur des Labors für Festkörperphysik der ETH Zürich), welche nunmehr in unserem Laboratorium zur Verfügung steht.

Bei diesem Projekt geht es um zwei wichtige Aspekte der Forschungsarbeit. Der erste Aspekt befasst sich mit der Nutzung von „Potential-Tabellen“ für Perowskit Oxide als Orientierung für die Suche nach neuen Materialien mit interessanten elektronischen und magnetischen Eigenschaften. Beim zweiten Aspekt dieses Projekts wird ein hoher Sauerstoffdruck während der Synthese angewendet. Dabei tritt der Druck eines aktiven Gases (zum Beispiel Sauerstoffdruck im Falle eines Oxids) in einem chemischen System als ein thermodynamischer Parameter auf und spielt dabei eine ebenso wichtige Rolle wie die Temperatur. Wir sind überzeugt, dass dieses Projekt zu einer Entwicklung von neuen Materialien mit interessanten und potenziell anwendbaren elektronischen und magnetischen Eigenschaften führt.

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts

 

Mit der technologischen Entwicklung steigt die Nachfrage nach neuen Materialien mit verbesserten mechanischen, thermischen, chemischen, magnetischen und elektronischen Eigenschaften. In diesem Zusammenhang ist eine dielektrische Kontrolle des Magnetismus ein zentraler Aspekt im Bereich der Multiferroika. Dabei kann die Erkenntnis der grossen magnetoelektrischen Effekte bei Feststoffen zu  Anwendungen, wie zum Beispiel eine wirksamere magnetische Speicherung, führen.

Direct link to Lay Summary Last update: 08.06.2015

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Publications

Publication
Revisiting the magnetic structure and charge ordering in La1/3Sr2/3FeO3 by neutron powder diffraction and Mössbauer spectroscopy
Li F., Pomjakushin V., Mazet T., Sibille R., Malaman B., Yadav R., Keller L., Medarde M., Conder K., Pomjakushina E. (2018), Revisiting the magnetic structure and charge ordering in La1/3Sr2/3FeO3 by neutron powder diffraction and Mössbauer spectroscopy, in Physical Review B, 97(17), 174417-174417.

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
Laboratory for Neutron Scattering, PSI Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
Thomas Mazet, Institut Jean Lamour, UMR-CNRS 7198, Université de Lorraine, BP 70239, 54506 Vandoeuvr France (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
Dr. Dmitry Chernyshov, SNBL/ESRF BP 220 F-38043 Grenoble Cedex France (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
160765 Mott Physics Beyond the Heisenberg Model in Iridates and Related Materials 01.01.2016 Sinergia
163997 High temperature, high pressure floating zone crystal growth setup 01.03.2016 R'EQUIP

Abstract

In this project we propose an exploration of a potential new family of noncentrosymmetric magnetic materials and collosal magnetoresistance (CMR) materials based on iron perovskites. Synthesis of these compounds will be done under high oxygen gas pressure (up to 2000 bar) using the unique synthesis system we have now at our disposal (an oxygen high pressure system relocated from Solid State Physics Laboratory ETH Zürich).There are two important aspects of the investigative work proposed in this project. The first aspect is the use of the “potential map” for perovskite oxides as a guide for searching for new materials with interesting electronic and magnetic properties. The second aspect of the project is the application of high oxygen gas pressure during synthesis. Pressure of an active gas (e.g. oxygen pressure in a case of oxides) is a thermodynamic parameter of a chemical system as important as temperature. We believe that this project will result in a discovery of new materials with interesting and potentially applicable electronic and magnetic properties.
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