Америций, следующий непосредственно за плутонием в периодической системе, представляет собой стратегически важный элемент, вследствие чего исследование его магнитных свойств, в частности магнитной восприимчивости, имеет важное научное значение. В настоящей работе развивается самосогласованная процедура, объединяющая расчет электронной структуры в рамках метода LDA + U + SO с обобщенной спин-флуктуационной s(p)df-моделью. В рамках данного подхода рассчитаны плотности состояний и температурные зависимости магнитной восприимчивости америция. Полученные данные позволили объяснить экспериментальные данные из двух независимых источников. Показано, что наблюдающийся в америции необычный переход от кюри-подобной к паули-подобной магнитной восприимчивости обусловлен не наличием магнитной примеси, а изменением баланса между электронными состояниями локализованного и итинерантного типов. Поэтому полученные в работе результаты могут найти практическое применение при оценке концентрации примесей и дефектов (в том числе радиационных) в америции и системах на его основе.
Americium, which stands directly after plutonium in the periodic table, represents a strategically important element. As a consequence investigations of its magnetic properties, particularly its magnetic susceptibility, are of great scientific importance. In the present study we develop a self-consistent procedure that combines ab-initio calculations of electronic structure in terms of LDA + U + SO method with the generalized spin-fluctuation s(p)df-model. In terms of this approach we have calculated the densities of states and temperature dependencies of magnetic susceptibility of americium. These calculations enabled to explain the experimental data from two independent sources. It is shown that the unconventional transition from Curie-like to Pauli-like magnetic susceptibility in americium is caused not by presence of magnetic impurities, but by the balance change in the number of localized and itinerant electronic states. Thus the results obtained can have practical applications for the estimations of concentration of impurities and defects (including radioactive) in americium and its compounds.
1. Повзнер А.А., Волков А.Г., Филанович А.Н. Влияние фононного и магнитного ангармонизма на тепловые и упругие свойства почти магнитного δ-плутония // Физика твердого тела. – 2011. – Т. 53., Вып. 9. – С. 1672–1678.
2. Повзнер А.А., Волков А.Г., Филанович А.Н. Электронная структура и магнитная восприимчивость почти магнитных металлов (на примере палладия и платины) // Физика твердого тела. – 2010. – Т. 52, Вып. 10. – С. 1879–1884.
3. Elk. Программный пакет, реализующий метод FP-LAPW + lo. URL: http://elk.sourceforge.net (дата обращения 05.09.2012).
4. Filanovich A.N., Povzner A.A., Volkov A.G. The peculiarities of δ-plutonium electronic structure and magnetic susceptibility // J. Phys.: Conf. Ser. – 2011. – Vol. 286. – 012047.
5. Kanellakopulos B., Blaise A., Fournier J. M., Muller W. The magnetic susceptibility of Americium and curium metal // Solid State Communications. – 1975. – Vol. 17. – P. 713.
6. Moore K.T., van der Laan G. Nature of the 5f states in actinide metals // Rev. Mod. Phys. – 2009. – Vol. 81. – P. 235.
7. Norman M.R. Calculation of effective Coulomb interaction for Pr3 + , U4 + , and UPt3. // Phys. Rev. B. – 1995. – Vol. 52. – P. 1421.
8. Troc R., Suski W.: 3.1.2.2.2 Magnetic properties / Wijn, H.P.J. (ed.) // SpringerMaterials – The Landolt-Börnstein Database. URL: http://www.springermaterials.com. (дата обращения 20.04.2011) .
9. Wyckoff R.W.G. Crystal Structures. Vol. 1. John Wiley & Sons, New York, London, 1963.