新型Spinel轨道有序MgTi2O4和电荷有序LiRh2O4体系相变和输运性质的比较研究

尖晶石型化合物即具有典型的几何阻措结构，又呈现出关联电子各种可能的电荷、自旋和轨道有序行为。MgTi2O4是第一个在尖金石结构化合物中观测到具有清晰的螺旋轨道密度波轨道序的体系。我们利用放电等离子烧结技术成功制备出高质量S=1/2轨道密度波（ODW）MgTi2O4样品；发现了260K附近相变的比热与磁化率对温度的倒数存在一个标度行为，揭示伴随的轨道序转变是二阶的，判定其属于3维XY普适类，给出了相应的临界涨落范围和临界指数；相变区磁熵的反常增加揭示存在强烈的自旋-轨道耦合；用EPR和磁热效应证实高温相为弱的金属行为；给出了低温相ODW自身的耦合特性与对外场下的响应行为，以及ODW分布温度依赖公式。作为比较，发现S=1轨道有序ZnV2O4一阶的结构和轨道序转变与二阶的反铁磁转变分离，特别是给出了其一阶相变对应的克拉伯龙方程和二阶相变对应的AFM的关联长度为ξ0=315Å。得到了从纳米到微米尺度硬磁CoFe2O4和软磁MnFe2O4单相颗粒、以及相关软-硬磁、磁-铁复合材料调控制备规律；揭示其10nm以下颗粒的超顺磁性主要来源于表面的自旋玻璃冻结态。这些结果将有助于加深人们对尖金石结构体系，乃至整个关联电子体系相变，以及关联电子有序行为的关系的认识。