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Aurivillius Phase Bi4V3O12 with d1 Magnetic Cations, Anisotropic and Negative Thermal Expansion, Multiple Structural Transitions, and Low-Dimensional Magnetism
Inorganic Chemistry ( IF 4.3 ) Pub Date : 2022-06-21 , DOI: 10.1021/acs.inorgchem.2c01252 Alexei A Belik 1
Inorganic Chemistry ( IF 4.3 ) Pub Date : 2022-06-21 , DOI: 10.1021/acs.inorgchem.2c01252 Alexei A Belik 1
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Aurivillius phases are an important class of inorganic compounds as they often show ferroelectric properties, and some members of this family are used in nonvolatile ferroelectric memories. The majority of Aurivillius phases have nonmagnetic d0 cations in the perovskite block. Bi4Ti3O12 is the best-known and extensively studied compound within this family. Here, using a high-pressure, high-temperature synthesis method, we could successfully prepare a full magnetic analogue, Bi4V3O12, with d1 cations. Bi4V3O12 is unstable in air above about 520 K. However, in an inert atmosphere, Bi4V3O12 demonstrates two first-order reversible structural transitions near 525 and 760 K. The high-temperature prototypical phase is the same in both Bi4V3O12 and Bi4Ti3O12 with tetragonal (T) I4/mmm symmetry and aT = 3.85608(5) Å and cT = 32.6920(8) Å (at 850 K) for Bi4V3O12, while the low-temperature phases are different. Bi4V3O12 shows anisotropic thermal expansion above 300 K and negative volumetric thermal expansion above about 700 K. Magnetic measurements showed a broad maximum near 70 K on magnetic susceptibility, indicating the presence of low-dimensional magnetism with strong antiferromagnetic interactions between V4+ ions with the Curie–Weiss temperature of about −370 K. But no long-range magnetic ordering was found in Bi4V3O12 down to 2 K.
中文翻译：
具有 d1 磁性阳离子、各向异性和负热膨胀、多重结构转变和低维磁性的 Aurivillius 相 Bi4V3O12
Aurivillius 相是一类重要的无机化合物，因为它们通常具有铁电特性，并且该家族的一些成员用于非易失性铁电存储器。大多数 Aurivillius 相在钙钛矿块中具有非磁性 d 0阳离子。Bi 4 Ti 3 O 12是该家族中最著名和广泛研究的化合物。在这里，使用高压、高温合成方法，我们可以成功地制备出具有 d 1阳离子的全磁性类似物 Bi 4 V 3 O 12 。双4 V 3 O 12在约 520 K 以上的空气中不稳定。然而，在惰性气氛中，Bi 4 V 3 O 12在 525 和 760 K 附近表现出两个一级可逆结构转变。高温原型相在 Bi 4 V中是相同的3 O 12和 Bi 4 Ti 3 O 12具有四方 (T) I 4/ mmm对称性和a T = 3.85608(5) Å 和c T = 32.6920(8) Å (在 850 K) 对于 Bi 4 V 3 O 12，而低温相不同。双4 V 3 O 12表现出高于 300 K 的各向异性热膨胀和高于约 700 K 的负体积热膨胀。磁测量显示磁化率在 70 K 附近有一个宽的最大值，表明存在低维磁性，V 4之间具有强反铁磁相互作用+离子，居里-魏斯温度约为 -370 K。但在 Bi 4 V 3 O 12低至 2 K中未发现长程磁序。
更新日期：2022-06-21
中文翻译：
具有 d1 磁性阳离子、各向异性和负热膨胀、多重结构转变和低维磁性的 Aurivillius 相 Bi4V3O12
Aurivillius 相是一类重要的无机化合物，因为它们通常具有铁电特性，并且该家族的一些成员用于非易失性铁电存储器。大多数 Aurivillius 相在钙钛矿块中具有非磁性 d 0阳离子。Bi 4 Ti 3 O 12是该家族中最著名和广泛研究的化合物。在这里，使用高压、高温合成方法，我们可以成功地制备出具有 d 1阳离子的全磁性类似物 Bi 4 V 3 O 12 。双4 V 3 O 12在约 520 K 以上的空气中不稳定。然而，在惰性气氛中，Bi 4 V 3 O 12在 525 和 760 K 附近表现出两个一级可逆结构转变。高温原型相在 Bi 4 V中是相同的3 O 12和 Bi 4 Ti 3 O 12具有四方 (T) I 4/ mmm对称性和a T = 3.85608(5) Å 和c T = 32.6920(8) Å (在 850 K) 对于 Bi 4 V 3 O 12，而低温相不同。双4 V 3 O 12表现出高于 300 K 的各向异性热膨胀和高于约 700 K 的负体积热膨胀。磁测量显示磁化率在 70 K 附近有一个宽的最大值，表明存在低维磁性，V 4之间具有强反铁磁相互作用+离子，居里-魏斯温度约为 -370 K。但在 Bi 4 V 3 O 12低至 2 K中未发现长程磁序。
京公网安备 11010802027423号