小离子半径R3+调控的双钙钛矿Lu2-xYxNiMnO6磁性相互作用与轨道有序化研究

本文系统研究了小离子半径R3+（R=Lu/Y）双钙钛矿材料Lu2-xYxNiMnO6的磁相互作用机制。通过水热法成功稳定Ni2+/Mn4+价态和单斜畸变，揭示R3+离子半径对最近邻铁磁（NN FM）与次近邻反铁磁（NNN AFM）竞争的调控规律，阐明轨道有序化对↑↑↓↓自旋排列的关键作用，为多功能材料设计提供新思路。

　　

Highlight亮点聚焦

本研究采用低温水热法成功合成Lu_{2-xYxNiMnO6系列材料，突破传统高压合成限制。高角环形暗场扫描透射电镜（HAADF-STEM）直接观测到Ni²⁺和Mn⁴⁺的岩盐有序排列，磁性测试显示随着R³⁺离子半径减小，磁有序温度呈现非线性变化，证实轨道有序化对NNN AFM相互作用的增强效应。}

Crystal Structure晶体结构揭秘

XRD精修表明所有样品均为单斜相（空间群P2₁/n），当R³⁺离子半径从Y³⁺（1.019 ?）减小至Lu³⁺（0.977 ?）时，晶胞体积收缩4.2%。拉曼光谱发现[MnO₆]八面体倾斜角增加12°，这种"皱褶效应"显著增强B位磁离子的超交换作用。

Conclusions研究启示

水热法特有的低温高压环境像"分子剪刀"般精准调控Ni/Mn价态，相比固相法减少83%的阳离子错位缺陷。磁性相图首次揭示"临界离子半径阈值"现象——当R³⁺<1.0 ?时，NNN AFM相互作用强度呈现指数级增长，这为设计新型磁电耦合材料提供了"离子半径-轨道自由度-磁结构"三位一体的调控范式。