Ni-61 Moessbauer spectroscopy of LiNiO2 and NaNiO2

Abstract

(61)Ni Moessbauer measurements were made to elucidate the magnetic properties of LiNiO2 and NaNiO2 with a two dimensional magnetic layer. LiNiO2 was proposed as a material adapted to the new magnetic ordering model (RVB model). On the other hand, a transition to the antiferomagnetic state in NaNiO2 was observed at T(sub N) = 20 K. The Ni ions in LiNiO2 and NaNiO2 were considered to be in the trivalent and in the low spin state with S = 1/2 based on the magnetic susceptibilities observed at high temperature range. The single line source of (61)Cu for the Moessbauer spectroscopy was produced by the RIKEN (Institute of Physical and Chemical Research) AVF cyclotron. Moessbauer spectra of LiNiO2 and NaNiO2 were taken at 5 K. Each spectrum consisted of a broadened line caused by the hyperfine magnetic fields H(sub hf). The observed values of H(sub hf) of (61)Ni(3+) ions in LiNiO2 and NaNiO2 were almost the same as 100 kOe expected in the low spin state and this result indicated the existence of an ordinary magnetic order in both oxides at least at 5 K. It suggested that the RVB model could not be adapted to LiNiO2.

2次元の磁気層を持つLiNiO2とNaNiO2の磁性を調べるため、(61)Niメスバウアー分光を行った。LiNiO2を磁場配列模型(RVB模型)を応用できる素材として提案した。一方、20度KでNaNiO2に反強磁性状態への転移が観測された。LiNiO2とNaNiO2のNiイオンは3価で、高温で観測された磁気感応性からS=1/2の低いスピン状態にあると考えられる。メスバウアー分光のための(61)Cuの単線源を理化学研究所AVFサイクロトロンで生成した。LiNiO2とNaNiO2のメスバウアー・スペクトルを5Kで測定した。各スペクトルは超微細磁場H(sub hf)によって引き起こされる幅の広い線からなっている。観測したLiNiO2とNaNiO2中の(61)Ni(3+)イオンの超微細磁場の値は低スピン状態に期待される100kOeとほぼ同じで、この結果は両方の酸化物中に常磁性配列が存在することを示している。これはRVB模型がLiNiO2には適用できないことを示唆してしる。