Mössbauer spectroscopic, magnetic and x-ray diffraction studies of some perovskite and spinel materials possessing magnetoresistivity  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
62691
Type K
Principal investigator Vértes, Attila
Title in Hungarian Mágneses ellenállást mutató perovszkitok és spinellek vizsgálata Mössbauer-spektroszkópiával, mágneses és röntgendiffrakciós módszerekkel
Title in English Mössbauer spectroscopic, magnetic and x-ray diffraction studies of some perovskite and spinel materials possessing magnetoresistivity
Keywords in Hungarian Mössbauer-spektroszkópia, mágneses mérések, röntgendiffrakció, perovszkitok, spinellek, kolosszális mágneses ellenállás
Keywords in English Mössbauer spectroscopy, magnetic measurements, x-ray diffraction, perovskites, spinels, colossal magnetoresistance
Discipline
Physical Chemistry and Theoretical Chemistry (Council of Physical Sciences)40 %
Solid-state Physics (Council of Physical Sciences)30 %
Radiology (Council of Physical Sciences)30 %
Panel Chemistry 1
Department or equivalent Institute of Chemistry (Eötvös Loránd University)
Participants Hakl, József
Homonnay, Zoltán
Klencsár, Zoltán
Kovács, Krisztina
Kuzmann, Ernő
Mészáros, Sándor
Németh, Zoltán
Starting date 2006-02-01
Closing date 2009-06-30
Funding (in million HUF) 9.000
FTE (full time equivalent) 3.71
state closed project
Summary in Hungarian
A mágneses ellenállás (vagyis az elektromos ellenállás megváltozása külső mágneses tér hatására) vizsgálata napjainkra mind a tudományos alapkutatás számára, mind a gyakorlati felhasználás szempontjából kiemelkedő jelentőségre tett szert. Az alapkutatás szempontjából fontos, egyedi információk nyerhetőek az összetett átmenetifém-vegyületek elektromos és mágneses tulajdonságairól, mint pl. a kettős kicserélődés effektus, vagy a mágneses klaszterek kialakulása. Gyakorlati jelentőségét a digitális adattárolásban betöltött fontos szerepe adja. Napjaink mágneses adattárolóinak (pl. minden számítógép merevlemeze) egyik legfontosabb technológiai alapja ugyanis az óriási mágneses ellenállású anyagok használata a tárolók író/olvasó fejeiben. Az elmúlt években nemzetközi összefogással (magyar, francia, osztrák, görög partnerekkel) végzett kutatásaink során megvizsgáltunk (elsősorban 57Fe és 151Eu Mössbauer-spektroszkópiával, valamint röntgendiffrakciós, mágneses szuszceptibilitás, és magnetotranszport mérésekkel) néhány úgynevezett kolosszális mágneses ellenállású anyagot (La0.8Sr0.2FexCo1-xO3 perovszkit, Fe1-xCuxCr2S4 spinell, Sr2FeMoO6 dupla perovszkit), és ennek eredményeként 15 publikáció született. E kutatások folytatásaként tovább kívánjuk vizsgálni a különböző mennyiségű és minőségű átmenetifémek (Fe, Co, Cu, Mn) illetve a perovszkitokban lévő ritkaföldfém cseréjének (La helyett Eu) hatását a perovszkitok és spinellek fizikai-kémiai tulajdonságaira és mágneses ellenállására.
Summary
The study of magnetoresistance effect (which is the change of the electric resistance due to an external magnetic field) became one of the most interesting research fields in the last decades due to its high importance in the basic research of solid state physics and its industrial application as the key mechanism used in present-day magnetic storage systems. The search for materials with improved magnetoresistance effect revealed several families of compounds showing Colossal Magnetoresistance (CMR). In the last years, in cooperation with several research partners from Hungary, France, Austria, and Greece, we started a series of investigations (57Fe and 151Eu Mössbauer spectroscopic, X-ray diffraction, magnetic susceptibility, and magnetotransport measurements) on several CMR materials as La0.8Sr0.2FexCo1-xO3 perovskites, Fe1-xCuxCr2S4 spinels, and Sr2FeMoO6 double perovskites. As a result of these investigations, we published 15 articles. As a follow-up to this research, we plan to conduct further investigations of the effect of transition metal (Fe, Co, Mn, Cu) and rare-earth metal (La, Eu) doping on the physical-chemical properties, especially on the magnetoresistance of the different perovskite and spinel materials.




 

Final report

  
Results in Hungarian
I. Kutatásunk legfontosabb eredménye, hogy összefüggést tudtunk felmutatni a vizsgált kobaltát perovszkitok lokális elektromos és mágneses szerkezete és az általuk mutatott mágneses ellenállás között. Sikerült felvázolni a La0.8Sr0.2Co1-yFeyO3 (0 ≤ y ≤ 0,3) perovszkitok mágneses fázisdiagramját, részletesen elemezni tudtuk a különböző fázisok természetét, valamint a lantánionok európiummal való cseréjével megállapítottuk a ritkaföldfém lokális elektromos állapotát. Egy újabb kísérletsorozat során elkészítettük, karakterizáltuk és megvizsgáltuk a La1-xSrxFe0.025Co0.975O3 (0 ≤ x ≤ 0,25) összetételű perovszkitokat is. Eredményeink alapján megállapítottuk, hogy a mágneses ellenállás kiváltó oka a vizsgált perovszkitokban a nanoméretű elektromos-mágneses fázisszeparáció lehet. II. A pályázat másik kutatási témájának keretén belül növények vasfelvételi mechanizmusait vizsgáltuk Mössbauer-spektroszkópia segítségével uborka és búza felhasználásával. Bizonyítottuk az ún. I. stratégiai csoportba tartozó növények redukción alapuló vasfelvételi mechanizmusát és rámutattunk a Cd vasfelvételt (és transzportot) gátló hatásaira. Emellett biomineralizációs és szintetikus folyamatokban képződő jarozitok szerkezetét tanulmányoztuk PXRD és Mössbauer-spektroszkópiai módszerekkel. UV-látható spektrofotometria és Mössbauer-spektroszkópia alkalmazásával megvizsgáltuk a növényélettani szempontból jelentős indol-3-ecetsavnak a vas(III)-mal történő reakcióinak mechanizmusát és kinetikáját.
Results in English
I. Our primer finding is that we were able to correlate the observed local electronic and magnetic properties of the investigated cobaltate perovskite samples with their magnetoresistance. We presented the magnetic phase diagram of La0.8Sr0.2Co1-yFeyO3 (0 ≤ y ≤ 0.3) perovskites, and we analyzed the nature of the depicted magnetic phases. Moreover, by replacing the lanthanum ions with europium, using 151Eu Mössbauer spectrometry we have determined the local electronic structure of the rare-earth cation, as well. We have also prepared and characterized La1-xSrxFe0.025Co0.975O3 (0 ≤ x ≤ 0.25) samples and performed several experiments on them. Due to our results, we were able to determine the possible source of the magnetoresistance of the investigated family of perovskites, being the nanosize electronic-magnetic phase separation. II. In the second part of the project, the iron-uptake mechanisms of plants were investigated by Mössbauer spectroscopy, using cucumber and wheat as model plants: direct evidence for the strategy I iron-uptake mechanism was given and the inhibitory effects of Cd on the iron-uptake and transport were demonstrated. The structure of jarosites formed during biomineralization and synthetic processes were studied with the help of PXRD and Mössbauer spectroscopy. The mechanism and the kinetics of the reaction of the plant hormone indole-3-acetic acid with iron(III) was discussed in detail using UV-Vis spectrophotometry and Mössbauer spectroscopy.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=62691
Decision
Yes





 

List of publications

  
Nemeth Z, Kuzmann E, Vertes A, Homonnay Z, Klencsar Z, Greneche JM, Hakl J, Vad K, Meszaros S, Lackner B, Kellner K, Gritzner G: Fe-57 and Eu-151 Mössbauer studies of magnetoresistive europium based cobalt perovskites, Hyperfine Interactions 169(1-3): 1241–1246, 2006
Németh Z, Klencsár Z, Kuzmann E, Homonnay Z, Vértes A, Greneche JM K, Bódogh M: Relaxation of magnetic clusters in Sr and Fe doped cobaltate perovskites, Hyperfine Interactions 184(1-3): 63–68, 2008
Kovács K; Kuzmann E; Fodor F; Cseh E; Homonnay Z; Vértes A: Mössbauer investigation of iron uptake in wheat., Hyperfine Interactions 185:63-67., 2008
Kovács K; Kuzmann E; Fodor F; Homonnay Z; Vértes A; Gunneriusson L; Sandström A: Mössbauer study of synthetic jarosites, Hyperfine Interactions 186:69-73., 2008
Kuzmann E, Szalay R, Vértes A, Homonnay Z, Pápai I, de Chatel P, Klencsár Z, Szepes L: Observation and interpretation of 157.5 T internal magnetic field in Fe[C(SiMe3)3]2 coordination compound, Structural Chemistry 20:453-460, 2009
Kamnev A A, Grigoryeva O P, Kuzmann E, Vértes A: Mössbauer spectroscopic study of sulphonated poly(ether-urethane) linear ionoömer doped with iron species, Hyperfine Interactions 190:95-100, 2009
Kovács K; Kuzmann E; Tatár E; Vértes A; Fodor F: Investigation of iron pools in cucumber roots by Mössbauer spectroscopy: direct evidence for the Strategy I iron uptake mechanism, Planta 229:271-278., 2009
Kovács K; Kuzmann E; Vértes A; Lévai L; Cseh E; Fodor F: Effect of cadmium on iron uptake in cucumber roots: a Mössbauer-spectroscopic study, Plant and Soil közlésre elfogadva, 2009
Klencsár Z, Németh Z, Kuzmann E, Homonnay Z, Vértes A, Hakl J, Vad K, Mészáros S, Simopoulos A, Devlin E, Kallias G, Greneche JM, Cziráki Á, De SK: The role of iron in the formation of the magnetic structure and related properties of La0.8Sr0.2Co1-xFexO3 (x = 0.15, 0.2, 0.3), Journal of Magnetism and Magnetic Materials 320: 651–661, 2007
Hakl J, de Chatel F P, Mészáros S, Vad K, Klencsár Z, Németh Z, Kuzmann E, Homonnay Z, Vértes A, Simopoulos A, Devlin E, Aoki Y, Konno H, De S K: Electronic transport and magnetic properties of the perovskites La0.8Sr0.2Co1-xFexO3; x <= 0.3, Solid State Sciences 11: 852–860, 2009
Kovács K; Kamnev A A; Mink J; Németh Cs; Kuzmann E; Megyes T; Grósz T; Medzihradszky-Schweiger H; Vértes A: Mössbauer, vibrational spectroscopic and solution X-ray diffraction studies of the structure of iron(III) complexes formed with indole-3-alkanoic acids in acidic aqueous solutions, Structural Chemistry 17: 105-120., 2006
Kamnev A A, Kovács K, Kuzmann E, Vértes A: Application of Mössbauer specroscopy for studying chemical effects of environmental factors on microbial signalling: Redox processes involving iron(III) and some microbial autoinducer molecules, Journal of Molecular Structure 131-137: 924-926., 2009
Németh Z, Homonnay Z, Árva F, Klencsár Z, Kuzmann E, Vértes A, Hakl J, Mészáros S, Vad K, de Châtel PF, Gritzner G, Aoki Y, Konno H, Greneche JM: Response of La0.8Sr0.2CoO3−δ to perturbations on the CoO3 sublattice, European Physical Journal B 57: 257-263, 2007
Gunneriusson L; Sandström A; Holmgren A; Kuzmann E; Kovács K; Vértes A: Jarosite inclusion of fluoride and its potential significance to bioleaching of sulphide minerals, Hydrometallurgy 96:108-116., 2009
Kovács K; Sharma V K; Kamnev A A; Kuzmann E; Homonnay Z; Vértes A: Water and time dependent interaction of iron(III) with indole-3-acetic acid, Structural Chemistry 19:109-114., 2008
Németh Z, Homonnay Z, Árva F,Klencsár Z, Kuzmann E, Hakl J, Vad K, Mészáros S, Kellner K, Gritzner G, Vértes A: Mössbauer and magnetic studies of La0.8Sr0.2CoO3-d CMR perovskite, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 271(1): 11–17, 2007



Back »