Ableitung der Voraussetzungen für das Auftreten eines Morin-Übergangs

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In Hämatit, ¿-Fe2O3 , werden zwei magnetisch geordnete Phasen beobachtet. Unterhalb von 950 K liegen die magnetischen Momente überwiegend antiparallel und senkrecht zur dreizähligen Achse, wobei eine leichte Verkantung zu einer schwachen Ferrokomponente führt. Bei 260 K findet der sogenannte Morin-Übergang statt, bei dem die magnetischen Momenten umklappen und so eine Kollineare, antiferromagnetische Struktur entlang der dreizähligen Achse ausgebildet wird. Die physikalischen Ursachen dieses Phasenübergangs sind bis heute nicht verstanden. Dies ist hauptsächlich darauf zurück zu führen, dass der Morin-Übergang bisher eine singuläre Besonderheit von ¿-Fe2O3 ist und somit allgemein gültige Kriterien für das Auftreten eines solchen Übergangs nicht abgeleitet werden können. Anhand des strukturell verwandten Systems (CO1-xMnx)4Nb2O9 konnte in eigenen Vorarbeiten nun gezeigt werden, dass ein solcher Morin-Übergang nicht nur in (-Fe2O3 und auch nicht zwingend temperaturinduziert erfolgt, sondern in einem verallgemeinerten x-T-Phasendiagramm, topologisch ähnlich, auch bei konstanter Temperatur und variabler Zusammensetzung (¿Compositional Morin transition¿). Damit konnte für den Morin-Übergang die Zusammensetzung x als relevante Zustandsvariable etabliert werden, welcher physikalische Parameter dazu korrespondiert, ist aber noch unklar. Im beantragten Projekt sollen nun die notwendigen und hinreichenden Kriterien für das Auftreten eines Morin-Übergang abgeleitet werden und so die experimentelle Grundlage für ein grundlegendes Verständnis dieses Phänomens erheblich erweitert werden. Da der Morin-Übergang mit dem Verschwinden einer ferromagnetischen Komponente einhergeht und die Morin-Temperatur stark von äußeren Parametern abhängt, sind neuartige Sensorvarianten denkbar, die diesen Effekt ausnutzen.