Труды КНЦ. Технические науки. – 2026. - № 1

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2026. Т. 17, № 1. С. 41-51. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2026. Vol. 17, No. 1. P. 41-51. For citation: Vedmid' L. B., Fedorova O. M. Influence of substitution variability on the evolution of structural characteristics in manganites (Pr1-yGdy)1-xSrxMnO3 (x = 0.0; 0.25) (y = 0.0; 0.1). // Transactions of the tola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2026. Vol. 17, No. 1. P. 41-51. doi:10.37614/2949-1215.2026.17.1.005. Введение Оксиды ABO 3 (А — редкоземельный элемент, В — переходный металл), имеющие перовскитоподобную кристаллическую структуру, являются характерными примерами объектов для изучения свойств сильно коррелированных электронных систем. Перовскиты, содержащие ионы Яна — Теллера (ЯТ) (например, ион Mn3+) в октаэдрическом участке, проявляют конкурирующие зарядовые, спиновые, орбитальные и решеточные взаимодействия [Salamon, Jaime, 2001; Nagaev, 2001; Maris et al., 2004; Hizi et al., 2023], которые приводят к проявлению интересных свойств: гигантское магнитосопротивление, сверхпроводимость, зарядовое упорядочение и разделение фаз [Goodenough, 2004; Tokura, 2006]. Благодаря высокой химической и термической стабильности эти соединения считаются потенциальными кандидатами для применения в устройствах спинтроники, магнитного охлаждения, возобновляемых источниках энергии, конверсии газов [Tsipis, Kharton, 2008; Gao et al., 2021; Zuzic et al., 2022]. По данным исследований перовскитоподобных манганитов [Nakajima et al., 2004; Bose et al., 2007; Hcini et al., 2011; Aguilar et al., 2022; Vedm id et al., 2024; Vedm id’ et al., 2024; Wu et al., 2025] наибольшее влияние на их физические свойства оказывают средний ионный радиус элемента в А-подрешетке (<rA>) и соотношение Mn3+/Mn4+ в В-подрешетке. Поэтому для достижения целевых функциональных свойств манганитов применяют направленное контролируемое замещение в A - и/или B -подрешетках подходящими элементами. При обсуждении зависимости различных свойств от <rA> в качестве одного из критериев обычно используют фактор толерантности Гольдшмидта (t), который оценивается из выражения (1): t = (rA + rO)/V2(rB + rO), (1) где rA, rB — средний ионный радиус катионов; гО — ионный радиус аниона [Goldschmidt, 1926]. Для кубической структуры t близок к 1. Этот критерий служит мерой отклонения структуры от кубической за счет несоответствия между ионными радиусами элементов соединения. Такое искажение проявляется во вращении кислородных октаэдров, окружающих ион Mn3+. Другим критерием является степень ян-теллеровских искажений кислородных октаэдров MnO6. Ян-теллеровское искажение регулируется изменением длин связей Mn-O и наклонов октаэдров MnOe. Последние оцениваются величиной отклонения от идеального из выражений (2): pi=(n-[Mn-O1-Mn])/2; pH ^ -[M n -O 2 -M n ])/2 , (2) где (pi — отклонение вдоль вертикальной оси; p — отклонение от горизонтальной плоскости [Karmakar et al., 2011]. Замещение редкоземельных элементов в манганитах А1- х М х М п О3 (М = щелочноземельные элементы Ca, Sr, Ba) создает химическое давление в элементарной ячейке и, следовательно, дополнительно деформирует марганец-кислородные октаэдры. Вариацией замещения можно достичь разной степени деформации октаэдров MnO6. Это приведет к изменению угла связи Mn-O-Mn и возможности обменного взаимодействия между разновалентными ионами марганца [Zener, 1956]. Наша работа посвящена изучению влияния частичного замещения иона Pr3+ ионами Sr либо Gd или их сочетанием на эволюцию искажения кристаллической структуры манганита PrMnO3. Гетеровалентное замещение ионов Pr3+ ( гэфф = 1,179 А ) на ионы Sr2+ ( гэфф = 1,31 A ) [Shannon, 1976], имеющие больший ионный радиус, провоцирует увеличение <rA>, снижение степени искажения кристаллической структуры и улучшение электропроводности и магнитных свойств манганитов [Kostogloudis et al., 1997; Pollert et al., 2002; V edm id’ et al., 2021; Kharrat et al., 2022]. Усложнение состава за счет частичного изовалентного замещения редкоземельного элемента другим редкоземельным элементом может улучшить уже существующие характеристики материалов и расширить спектр их прикладного использования. По данным работ [Pal et al., 2020; Bhutia et al., 2025] известно, что дополнительная © Ведмидь Л. Б., Федорова О. М., 2026 4 2