Hello, dear friend, you can consult us at any time if you have any questions, add WeChat: daixieit

Advanced Materials Chemistry

Magnetic Materials – J.P. Attfield

In-course assessment – Level 10 (undergraduate students)

This exercise is based around the research paper below and will require concepts from the lectures and some independent reading around to answer the questions. If you are  unable to access the paper  online then please  ask the  CTO  Course Secretary for a copy.

Designed Ferromagnetic, Ferroelectric Bi2NiMnO6

Masaki Azuma et al, J. AM. CHEM. SOC. 2005, 127, 8889-8892.

https://doi.org/10.1021/ja0512576

The marks for each part are indicated as [x]. In total your answers to all questions in this exercise should be less than 1000 words. Answers should be submitted as a PDF.  You may insert diagrams but only ifyou have drawn them yourself.  You do not need citations to the literature or other sources of information in your answers.

Answer all of the following parts.

(a)  Bi2NiMnO6  was  designed to be  a  ferroelectric  and  ferromagnetic  material.

Describe briefly what a ferroelectric is. Explain which of the metals Bi, Ni, and Mn

contribute to each of these properties and why.                                                            [5]

(b)  Use  the  inverse  susceptibility  data  in  Fig.  3(a)  to  calculate  the  effective

paramagnetic moment  µeff per mol of Bi2NiMnO6. [Information; the constant A in the Curie equation M/H =Aµeff2/T has value A = 0.1246 for the units shown in the plot.]                                                      [3]

(c) Alternative charge configurations for Bi2NiMnO6  could be Bi2Ni2+Mn4+O6  or Bi2Ni3+Mn3+O6. Calculate the effective paramagnetic moments and the saturated ferromagnetic moments per mol of Bi2NiMnO6 for these charge configurations and compare them to the experimental values from part (b) and from Fig 3(b).       [4]

(d) Use your answers from part (c) and other data presented in the paper to give a   critical  assessment   of  how  the   charge   distribution  was  assigned  to  be Bi2Ni2+Mn4+O6.                                         [5]

(e)   Explain   using   an   orbital   diagram  why   ferromagnetic   superexchange   is

predicted for the Ni2+-O- Mn4+ interactions in Bi2 NiMnO6.                                          [3]