Electron spin resonance of trivalent chromium in forsterite, Mg2SiO4
Description
The electron spin resonance (ESR) spectrum of Cr3+ in a synthetic single crystal of forsterite doped with Cr2O3 was studied at room temperature in the X-band frequency range. The dependence of the observed spectra on the crystal orientation with respect to the applied magnetic field was investigated. The ESR spectra are described by the spin Hamiltonian H = βHgS + D(S2sub(z) - 1/3S(S+1)) + E(S2sub(x) - S2sub(y)) with S = 3/2. The spin resonance reveals that the chromium ions are located at both the M1 and M2 positions. Other possible substitutional or interstitial Cr3+ positions may be possible, but were not observed. The site occupancy numbers of Cr3+ at M1 and M2 are roughly 1.2 x 10-4 and 0.8 x 10-4, respectively, assuming that chromium is oxidized completely. The preference of the chromium ions for M1 was interpreted qualitatively in terms of crystal field criteria. The rhombic and axial spin Hamiltonian parameters, D and E, and the directions of the magnetic axes obtained for M1 and M2 are consistent with the respective oxygen coordination polyhedra. (orig.)
Abstract (German)
Das Elektronenspin-Resonanzspektrum (ESR) von Cr3+ eines synthetischen, mit Cr2O3-dotierten Forsterit-Einkristalls wurde bei Raumtemperatur im Frequenzbereich des X-Bandes untersucht. Dabei wurde die Abhaengigkeit der beobachteten Spektren von der Kristallorientierung relativ zum aeusseren Magnetfeld bestimmt. Die ESR-Spektren lassen sich durch den Spin-Hamiltonoperator H = βHgS + D(S2sub(z) - 1/3S(S+1)) + E(S2sub(x) - S2sub(y)) mit S = 3/2. Die Spinresonanz zeigt, dass die Chromionen sowohl auf M1- als auch auf M2-Plaetzen sitzen. Andere denkbare substitutionelle oder interstitielle Cr3+-Plaetze sind vielleicht moeglich, werden aber nicht beobachtet. Die Cr3+-Besetzungszahlen betragen an den M1- und M2-Plaetzen etwa 1,2 x 10-4 bzw. 0,8 x 10-4, wobei vollstaendige Oxydation des Chroms vorausgesetzt wird. Die Vorliebe der Chromionen fuer M1-Plaetze wird qualitativ durch Kristallfeldargumente erklaert. Der rhombische und axiale Parameter des Spin-Hamiltonparameters, D und E, und die fuer M1 und M2 erhaltenen Richtungen der magnetischen Achsen stehen mit den entsprechenden Sauerstoff-Koordinationspolyedern in Uebereinstimmung. (orig.)Additional details
Identifiers
- DOI
- 10.1007/bf00308846;
Publishing Information
- Journal Title
- Physics and Chemistry of Minerals
- Journal Volume
- 1
- Journal Issue
- 4
- Series
- Phys. Chem. Miner.
- Journal Page Range
- 371-378
- ISSN
- 0342-1791
Conference
- Title
- Symposium 'physics of minerals'.
- Dates
- Aug 1976.
- Place
- Sydney, Australia.
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 9364097
- Subject category
- S75: CONDENSED MATTER PHYSICS, SUPERCONDUCTIVITY AND SUPERFLUIDITY;
- Resource subtype / Literary indicator
- Conference
- Descriptors DEI
- CHROMIUM ADDITIONS; CRYSTAL DOPING; DOPED MATERIALS; ELECTRON SPIN RESONANCE; MAGNESIUM SILICATES; MONOCRYSTALS
- Descriptors DEC
- ALKALINE EARTH METAL COMPOUNDS; CRYSTALS; MAGNESIUM COMPOUNDS; MAGNETIC RESONANCE; OXYGEN COMPOUNDS; RESONANCE; SILICATES; SILICON COMPOUNDS
Optional Information
- Notes
- 4 figs.; 2 tabs.; 10 refs.; Updated automatically by Metadata and Full-Text Enrichment Agent