Synthèse, caractérisations physicochimiques et structurales, propriétés et structures magnétiques de séléniates et molybdates basiques de métaux de transition
Institution:
StrasbourgDisciplines:
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Abstract EN:
Hydrothermal synthesis has been used to prepare materials based on transition metal hydroxides, synthetic analogues of minerals, for the study of their magnetic properties and structures. After a first part devoted to some general considerations, the second one shows the results obtained on compounds exhibiting the natrochalcite structure type, NaCu2H3O2(SO4)2, where the alkali metal can be Na or K, the transition metal Mn, Fe, Co or Ni, the tetrahedral anion SeO42- or MoO42-. The synthesis process was optimized in order pure samples with a good yield to be obtained. DT-TGA traces allow one to confirm the formulation and IR spectroscopy is used to identify the constituting groups. Determination of the crystalline structure from single-crystal X-ray data or neutron powder diffraction data confirms that the compounds are isostructural with natrochalcite. The structure contains infinite chains of edge-shared MO6 octahedra (M = Mn, Fe, Co, Ni). All the compounds order antiferromagnetically at low temperature. The corresponding magnetic structures appear different from one compound to another. A peculiar result is evidenced for NaFe2D3O2(MoO4)2 with the concomitant presence of two magnetic structures. The third part concerns a similar study for Co5(OH)6(SeO4)2(H2O)4 and Na2Ni(HPO3)2. The first one orders ferromagnetically at TC = 9 K, the magnetic moments being oriented along the b axis, and the second one orders antiferromagnetically at TN = 6 K. The conclusion evidences the main results and give some perspectives for further work.
Abstract FR:
La synthèse par voie hydrothermale a été utilisée pour la préparation de composés à base d’hydroxydes de métaux de transition, analogues synthétiques de minéraux, en vue de l’étude de leurs propriétés et structures magnétiques. Après une première partie consacrée à des généralités, la deuxième partie présente les résultats obtenus sur les composés de type natrochalcite, NaCu2H3O2(SO4)2, pour lesquels l’alcalin est Na ou K, le métal de transition Mn, Fe, Co ou Ni, l’ion tétraédrique SeO42- ou MoO42-. Les conditions de synthèse ont été optimisées pour obtenir des phases pures avec un bon rendement. Leur comportement thermique permet de confirmer les formulations et la spectroscopie infrarouge d’identifier les groupements présents. La détermination des structures cristallines par diffraction des RX sur monocristal ou des neutrons sur poudre confirme l’isotypie avec la natrochalcite. La structure contient des chaînes d’octaèdres MO6 (M = Mn, Fe, Co, Ni) reliés par une arête. Tous les composés révèlent la présence d’un ordre antiferromagnétique 3D à basse température. Les structures magnétiques correspondantes se révèlent toutes différentes les unes des autres. Le composé NaFe2D3O2(MoO4)2 est caractérisé par la présence concomitante de deux structures magnétiques, résultat original. La troisième partie est consacrée à une étude analogue sur les composés Co5(OH)6(SeO4)2(H2O)4 et Na2Ni(HPO3)2. Le premier présente un ordre ferromagnétique à TC = 9 K, les moments magnétiques étant orientés dans la direction de l’axe b, le deuxième un ordre antiferromagnétique à TN = 6 K. La conclusion générale dégage les résultats essentiels et propose des perspectives pour la suite du travail.