Translational Twins and Extraordinary Classification of Divalent Nitrates

Abstract

Розглянуті симетрійні аспекти фазових переходів Pm3 → Pa3 та Pm3 → P213 в нітратах стронцію, барію та свинцю. Відмічено, що фазовий перехід Pm3 → Pa3 характерний для кристалічного класу, який має назву «нефероїки». Наведено характерні особливості нефероїків. Показано, що нітрати двовалентних елементів мають такі особливості. Фазовий перехід Pm3 → P213 класифіковано, як фазовий перехід, характерний для фероїків другого порядку. Таким чином, зроблений висновок про те, що нітрати двовалентних елементів є нефероїками та фероїками другого порядку одночасно. Було повідомлено, що згідно з класифікацією фероїків вищих порядків, у фазі P213 нітратів двовалентних елементів має спостерігатися п’єзоелектричний ефект, однак нам не вдалося його виявити. Було зроблене припущення, що в фазі P213 п’єзоелектричні заряди локалізовані на стінках трансляційних доменів, де вони можуть бути нейтралізовані. Такі домени (двійники) виникають як результат фазового переходу Pm3 → Pa3. Вони були візуалізовані за допомогою хімічного травлення. Були досліджені температурні залежності діелектричної проникності в області високих температур. Виявлені малі аномалії діелектричної проникності для всіх трьох сполук в околиці фазового переходу Pm3 → Pa3. Відмічено, що такі аномалії є однією з ознак трансляційного фазового переходу.

Symmetry aspects of Pm3 → Pa3 and Pm3 → P213 phase transitions in Barium, Strontium and Lead nitrates are considered. It is noted that the Pm3 → Pa3 phase transition is proper for crystal class called nonferroics. The characteristic features of nonferroics are given. It has been shown that divalent nitrates have these features. The Pm3 → P213 phase transition is classified as a phase transition characteristic of second-order ferroics. Thus, it is concluded that divalent nitrates are second-order ferroics and nonferroics at the same time. It was reported that according to the classification of higher-order ferroics, a spontaneous thermodynamic quantity described by a third-rank tensor should arise in the P213 phase. Such a tensor could be a tensor of piezoelectric coefficients, but in the P213 phase we were unable to detect the piezoelectric effect. It was suggested that in the P213 phase piezoelectric charges are localized on the walls of translational twins (domains), where they can be neutralized. Such domains arise as a result of the Pm3 → Pa3 phase transition. They were visualized by chemical etching. The temperature dependences of dielectric permeance in high-temperature region were also investigated. Small anomalies of the dielectric permeance were fond in the vicinity of the Pm3 → Pa3 phase transition for all tree compounds. It is noted that such anomalies are one of the signs of translational phase transitions.