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Magnetic structure of the orthosilicates Mn2SiO4 and Co2SiO4

1988; Wiley; Volume: 109; Issue: 2 Linguagem: Inglês

10.1002/pssa.2211090226

1521-396X

Werner Lottermoser, H. Fueß,

Crystal Structures and Properties

The antiferromagnetic structure of the orthosilicates Mn2SiO4 (tephroite) and Co2SiO4 is determined on synthetic single crystals by neutron diffraction. In Mn2SiO4 the magnetic moments on the crystallographic M2-site are aligned almost parallel to the a-axis (space group Pnma). On the Ml-site the spin arrangement is collinear and nearly parallel to a below TN = 47.1(1) K but pronounced canting away from the crystallographic axes is confirmed below about 20 K. The magnetic moments in the two crystallographic sites are significantly different at all temperatures below TN with smaller moments on Ml, and at 2 K both moments are smaller than the spin-only value of 5μB. In Co2SiO1 the moments on M2 are parallel to the b-axis whereas on Ml they are canted for the whole temperature range below the transition temperature (TN = 49.5(1) K) in contrast to results from earlier neutron powder diffraction measurements. The magnetic moments on both sites are only slightly different and exceed the spin-only value as a result of orbital contribution. Die antiferromagnetische Struktur der Orthosilikate Mn2SiO4 (Tephroit) und Co2SiO4 wird durch Neutronenbeugung an synthetischen Einkristallen bestimmt. In Mn2SiO4 sind die magnetischen Momente der kristallographischen M2-Position nahezu parallel zur a-Achse ausgerichtet (Raumgruppe Pnma). Auf der Ml-Position ist die Spinstruktur kollinear und annähernd parallel zu a unterhalb von TN = 47,1(1) K, aber eine ausgeprägte Spinkantung weg von den kristallographischen Achsen wird für Temperaturen unterhalb von 20 K bestätigt. Die magnetischen Momente der beiden kristallographischen Lagen sind deutlich verschieden für alle Temperaturen unterhalb von Tx, wobei Ml das wesentlich kleinere Moment aufweist. Bei 2 K sind beide Momente gegenüber dem Wert des reinen Spinmagnetismus reduziert. In Co2SiO4 sind die Momente der M2-Position parallel zu b, während für Ml im gesamten Temperaturbereich unterhalb der Ordnungstemperatur (TN = 49,5(1) K) ein Kantungswinkel mit den kristallographischen Achsen beobachtet wird. Dieses Ergebnis steht im Gegensatz zu früheren Beobachtungen an Neutronenpulverdaten. Die magnetischen Momente beider Lagen unterscheiden sich nur wenig und sind größer als die Werte des Spinmagnetismus, was auf einen Bahnanteil hindeutet.