Электронные и магнитные свойства гаусманнита

Проведено комплексное исследование магнитных и электронных свойств минерала гаусманнита Mn₃O₄ с применением как экспериментальных, так и теоретических методов. Магнитная восприимчивость χ измерялась в парамагнитной области в диапазоне температур 288 — 1000 K методом Фарадея. Аномалии, зарегистрированные на температурной зависимости χ⁻¹ (T) при 657 и 898 K, интерпретированы как проявление эффекта Яна — Теллера; данное явление также обнаружено в ходе анализа методом дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC). Расчеты из первых принципов в рамках теории функционала плотности и модели Хаббарда (DFT + U), выполненные с использованием пакета Quantum ESPRESSO, показали, что магнитные моменты ионов Mn²⁺ и Mn³⁺ составляют -4,1113 и 3,4801 магнетонов Бора μB, соответственно, что приводит к суммарной намагниченности 6,00 μB на элементарную ячейку, что свидетельствует о ферримагнитной природе соединения. Анализ зонной структуры гаусманнита подтвердил его полупроводниковый характер (теоретическая ширина запрещенной зоны E_g ≈ 0,82 эВ).