On Some Features of the Scientific Hylorealistic Background of Crystal Chemistry

In this paper, we try to understand how Bunge’s scientific hylorealism can fit with several crystal chemistry’s objects and their properties. It is found that many of them, lying at the very core of this discipline, bring support to ontologi-cal emergentism. Building units, such as vacancies, their chemical potential, the crystal quantum number and many aspects of the spectroscopic properties of 4f electrons in ionic crystals, are presented as striking examples of emergent (or submergent) objects or properties encountered in the single crystalline state. Among all the types of buildin

A note on the application of wazewski’s topological method to an integro: differential equation of volterra type

The purpose of this note is to generalize the Wazewski’s Topological Method 11, originally stated for ordinary differential equations, to the integro – differential equation of Volterra type (1), under suitable conditions on the functions involved.Fil: Napoles Valdes, Juan Eduardo. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura. Departamento de Matemática; ArgentinaFil: Velázquez, José R.. Universidad Nacional del Nordeste; ArgentinaFil: Lugo, Luciano Miguel. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura. Departamento de Matemática; ArgentinaFil: Guzmán, Paulo Matias. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura. Departamento de Matemática; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Pourquoi des monocristaux ?

D'une façon générale, les monocristaux permettent d'étudier les caractères intrinsèque et anisotrope (tensoriel) de leurs propriétés physiques, statiques ou dynamiques. Ils constituent, dans l'industrie, le maillon indispensable de la chaîne de valeur allant des matières premières aux systèmes - matières premières->monocristal->composant->systèmes -. Leur perfection à l'échelle atomique et l'anisotropie de leur(s) réponse(s) à un paramètre de contrôle (champ magnétique, champ électrique, contrainte mécanique, notamment) introduisent souvent des ruptures technologiques essentielles dans un large spectre d'applications. Ainsi, dans le cas particulier des propriétés optiques laser et/ou non linéaires, le cristal offre un moyen

Sur quelques aspects de l’arrière-plan hyloréaliste scientifique de la chimie des cristaux

Dans cet article, nous essayons de comprendre comment l’hyloréalisme scientifique de Bunge peut s’accommoder avec plusieurs objets de la chimie des cristaux et leurs propriétés. Nous montrons que plusieurs d’entre eux, constituant le cœur de la discipline, soutiennent l’émergentisme ontologique. Les unités de construction, comme les lacunes, leur potentiel chimique, le nombre quantique cristallographique et plusieurs aspects des propriétés spectroscopiques des électrons 4f dans les cristaux ioniques, sont présentés comme des exemples remarquables d’objets ou de propriétés émergents (ou submergents) rencontrés dans l’état cristallin. Parmi tous les types d’unités de construction, nous montrons que les lacunes s’avèrent ontologiquement réelles et matérielles

Croissance cristalline, magnétisme critique et magnétorésistance colossale dans les manganites à structure Ruddlesden-Popper La_1.2(Sr, Ca)_1.8Mn₂_O7

Ruddlesden-Popper layered compounds, of formula (La,Sr,Ca)_3Mn_2O_7, offer the opportunity to explore bidimensional magnetism in the manganites family. In order to acceed to the intrinsic and anisotropic characters of their physical properties, high-quality centimeter size single crystals of La_1.2(Sr, Ca)_1.8Mn_2O_7 were successfully grown using a floating zone method associated with an image furnace. The samples were characterized by X-ray and neutron diffraction and high-resolution transmission electron microscopy, verifying the chemistry, the crystallography and the absence of a second phase over several centimeters. A thorough investigation of the magnetic behaviour of these compounds was performed in a wide range of temperatures, including the determination of the fundamental characteristics of a magnetic system: magnetic anisotropy, critical exponents and crossovers in the vicinity of the Curie temperature, T_c1̃08K. By accurate measurements of magnetic susceptibility and magnetization on single crystals, specially designed to lessen the demagnetizing field, we could demonstrate that two-dimensional (2D) correlations start introducing deviations from the Curie-Weiss behaviour below 4̃20K. La_1.2Sr_1.8Mn_2O_7 can be viewed as a quasi-two-dimensional Heisenberg ferromagnet with notable deviations from this ideal model: firstly, the XY anisotropy inducing a spin dimensionality crossover at T_s4̃57K, secondly, the three-dimensional couplings between perovskite bilayer blocks, which drive a lattice crossover at T1̃17K. The slow development of the two-dimensional ferromagnetic correlations above T_c, and our quantitative measurements (critical exponents delta=(4.3±1.1) and gamma1̃.4 in the vicinity of T_c), lead us to believe that the ferromagnetic transition in La_1.2Sr_1.8Mn_2O_7 is essentially of three-dimensional nature. Intrically related with ferromagnetism are an insulator-metal transition at T_(i-m)1̃28K, and a negative magnetoresistance maximum effect (dp/p(8T))_[001]1̃1502̃x(dp/p(8T))_[110] for La_1.2Sr_1.8Mn_2O_7, somewhat superior to the performances of the perovskites with similar T_c's. The poor metallicity becomes indeed only established within the double perovskite slabs, consistently with spin correlations stronger in the (a,b)-plane than along the c -direction.Les composés lamellaires à structure Ruddlesden-Popper, de formule (La,Sr,Ca)_3Mn_2O_7, offrent la possibilité d'explorer le magnétisme bidimensionnel (2D) dans la famille des manganites. L'intérêt de ces derniers réside d'une part, dans leur magnétorésistance colossale, d'autre part, dans la polarisation totale en spin de l'état ferromagnétique. Afin d'accéder aux caractères intrinsèque et anisotrope de leurs propriétés physiques, des monocristaux de composition chimique La_1.2(Sr, Ca)_1.8Mn_2O_7 et de taille centimétrique ont été fabriqués par fusion de zone verticale associée au four à image. Ils ont ensuite fait l'objet de caractérisations par diffraction des rayons X et des neutrons, et par microscopie électronique en transmission haute résolution. Nous avons approfondi l'étude du comportement magnétique de La_1.2Sr_1.8Mn_2O_7 sur une large gamme de température, incluant la détermination de ses grandeurs magnétiques fondamentales: anisotropie magnétique, exposants critiques et "crossovers" au voisinage de la température de Curie, T_c 1̃08K. Au moyen de mesures fines d'aimantation et de susceptibilité, nous avons démontré l'apparition de corrélations quasi-2D vers 4̃20K, température à laquelle le modèle de Curie-Weiss tombe en désuétude. La_1.2Sr_1.8Mn_2O_7 peut être considéré comme un aimant de type Heisenberg quasi-2D avec des écarts notoires au modèle idéal: d'une part, l'anisotropie XY induisant un "crossover" avec la dimensionalité de spin à T_n1̃57K, d'autre part, les couplages tridimensionnels entre feuillets double pérovskite qui provoquent un second "crossover" avec la dimensionalité du réseau à T_d1̃17K. Le développement timide des corrélations ferromagnétiques 2D, ainsi que nos estimations des exposants critiques delta=(4.3±1.1) et gamma1̃.4 au voisinage de T_c, indiquent que la transition ferromagnétique dans La_1.2Sr_1.8Mn_2O_7 est essentiellement tridimensionnelle. A la transition paramagnétique -> ferromagnétique sont étroitement associés une transition isolant -> métal (T_(i-m)1̃28K), ainsi qu'un maximum de magnétorésistance négative (dp/p(8T))_[001]1̃1502̃x(dp/p(8T))_[110] pour La_1.2Sr_1.8Mn_2O_7, supérieur aux performances des pérovskites aux T_c similaires. Avec l'anisotropie marquée de la résistivité électrique et une faible métallicité ne s'établissant véritablement que dans les blocs de feuillets double pérovskite transparaÎt la structure lamellaire des composés La_1.2Sr_(1.8-y)Ca_yMn_2O_7 (y=0.0 et 0.2)

Crystal growth, critical magnetism and colossal magnetoresistance of the Ruddlesden-Popper manganites La_1.2(Sr, Ca)_1.8Mn₂_O7

Les composés lamellaires à structure Ruddlesden-Popper, de formule (La,Sr,Ca)_3Mn_2O_7, offrent la possibilité d'explorer le magnétisme bidimensionnel (2D) dans la famille des manganites. L'intérêt de ces derniers réside d'une part, dans leur magnétorésistance colossale, d'autre part, dans la polarisation totale en spin de l'état ferromagnétique. Afin d'accéder aux caractères intrinsèque et anisotrope de leurs propriétés physiques, des monocristaux de composition chimique La_1.2(Sr, Ca)_1.8Mn_2O_7 et de taille centimétrique ont été fabriqués par fusion de zone verticale associée au four à image. Ils ont ensuite fait l'objet de caractérisations par diffraction des rayons X et des neutrons, et par microscopie électronique en transmission haute résolution. Nous avons approfondi l'étude du comportement magnétique de La_1.2Sr_1.8Mn_2O_7 sur une large gamme de température, incluant la détermination de ses grandeurs magnétiques fondamentales: anisotropie magnétique, exposants critiques et "crossovers" au voisinage de la température de Curie, T_c 1̃08K. Au moyen de mesures fines d'aimantation et de susceptibilité, nous avons démontré l'apparition de corrélations quasi-2D vers 4̃20K, température à laquelle le modèle de Curie-Weiss tombe en désuétude. La_1.2Sr_1.8Mn_2O_7 peut être considéré comme un aimant de type Heisenberg quasi-2D avec des écarts notoires au modèle idéal: d'une part, l'anisotropie XY induisant un "crossover" avec la dimensionalité de spin à T_n1̃57K, d'autre part, les couplages tridimensionnels entre feuillets double pérovskite qui provoquent un second "crossover" avec la dimensionalité du réseau à T_d1̃17K. Le développement timide des corrélations ferromagnétiques 2D, ainsi que nos estimations des exposants critiques delta=(4.3±1.1) et gamma1̃.4 au voisinage de T_c, indiquent que la transition ferromagnétique dans La_1.2Sr_1.8Mn_2O_7 est essentiellement tridimensionnelle. A la transition paramagnétique -> ferromagnétique sont étroitement associés une transition isolant -> métal (T_(i-m)1̃28K), ainsi qu'un maximum de magnétorésistance négative (dp/p(8T))_[001]1̃1502̃x(dp/p(8T))_[110] pour La_1.2Sr_1.8Mn_2O_7, supérieur aux performances des pérovskites aux T_c similaires. Avec l'anisotropie marquée de la résistivité électrique et une faible métallicité ne s'établissant véritablement que dans les blocs de feuillets double pérovskite transparaÎt la structure lamellaire des composés La_1.2Sr_(1.8-y)Ca_yMn_2O_7 (y=0.0 et 0.2).Ruddlesden-Popper layered compounds, of formula (La,Sr,Ca)_3Mn_2O_7, offer the opportunity to explore bidimensional magnetism in the manganites family. In order to acceed to the intrinsic and anisotropic characters of their physical properties, high-quality centimeter size single crystals of La_1.2(Sr, Ca)_1.8Mn_2O_7 were successfully grown using a floating zone method associated with an image furnace. The samples were characterized by X-ray and neutron diffraction and high-resolution transmission electron microscopy, verifying the chemistry, the crystallography and the absence of a second phase over several centimeters. A thorough investigation of the magnetic behaviour of these compounds was performed in a wide range of temperatures, including the determination of the fundamental characteristics of a magnetic system: magnetic anisotropy, critical exponents and crossovers in the vicinity of the Curie temperature, T_c1̃08K. By accurate measurements of magnetic susceptibility and magnetization on single crystals, specially designed to lessen the demagnetizing field, we could demonstrate that two-dimensional (2D) correlations start introducing deviations from the Curie-Weiss behaviour below 4̃20K. La_1.2Sr_1.8Mn_2O_7 can be viewed as a quasi-two-dimensional Heisenberg ferromagnet with notable deviations from this ideal model: firstly, the XY anisotropy inducing a spin dimensionality crossover at T_s4̃57K, secondly, the three-dimensional couplings between perovskite bilayer blocks, which drive a lattice crossover at T1̃17K. The slow development of the two-dimensional ferromagnetic correlations above T_c, and our quantitative measurements (critical exponents delta=(4.3±1.1) and gamma1̃.4 in the vicinity of T_c), lead us to believe that the ferromagnetic transition in La_1.2Sr_1.8Mn_2O_7 is essentially of three-dimensional nature. Intrically related with ferromagnetism are an insulator-metal transition at T_(i-m)1̃28K, and a negative magnetoresistance maximum effect (dp/p(8T))_[001]1̃1502̃x(dp/p(8T))_[110] for La_1.2Sr_1.8Mn_2O_7, somewhat superior to the performances of the perovskites with similar T_c's. The poor metallicity becomes indeed only established within the double perovskite slabs, consistently with spin correlations stronger in the (a,b)-plane than along the c -direction

Pourquoi des monocristaux ?

D'une façon générale, les monocristaux permettent d'étudier les caractères intrinsèque et anisotrope (tensoriel) de leurs propriétés physiques, statiques ou dynamiques. Ils constituent, dans l'industrie, le maillon indispensable de la chaîne de valeur allant des matières premières aux systèmes - matières premières->monocristal->composant->systèmes -. Leur perfection à l'échelle atomique et l'anisotropie de leur(s) réponse(s) à un paramètre de contrôle (champ magnétique, champ électrique, contrainte mécanique, notamment) introduisent souvent des ruptures technologiques essentielles dans un large spectre d'applications. Ainsi, dans le cas particulier des propriétés optiques laser et/ou non linéaires, le cristal offre un moyen

Limite de solubilité et ségrégation solutale en croissance de cristaux massifs dopés ions de terre rare pour l'optique

In this " Master-level " lecture, we introduce the basic thermodynamics of dissolution in the crystalline state, and of partition (segregation or depletion) of an impurity in a crystal grown by solidification from the melt or from a flux. The examples are chosen in the field of high bandgap dielectric crystals doped with RE3+ cations, of great interest for optical or photonic applications, some of which exploit scintillating or laser materials. An increasing difficulty order is adopted. Firstly, the solid state solubility of Nd3+ cations in CaWO4 is explained, starting from a point defects equation. Schottky's building units and gittermolekül are introduced to allow for the definition of correct chemical potentials, permitting in turn to express the equilibrium solubility limit condition. A strategy to displace solubility equilibria is presented from both thermodynamical and kinetic viewpoints. Secondly, the equilibrium partition coefficient of Er3+ cations in Y2SiO5 is explained in the case of a crystal grown from the melt. Thirdly, the equilibrium partition coefficient of Yb3+ cations in Gd2O3 is explained in the case of a crystal grown from a Li6Gd(BO3)3 flux, that is, a melt of completely different composition. All demonstrations start at the point defect level, by means of mass-, charge- and site-balanced dissolution equations

Crystal growth, critical magnetism and colossal magnetoresistance of the Ruddlesden-Popper manganites La_1.2(Sr, Ca)_1.8Mn₂_O7

Les composés lamellaires à structure Ruddlesden-Popper, de formule (La,Sr,Ca)_3Mn_2O_7, offrent la possibilité d'explorer le magnétisme bidimensionnel (2D) dans la famille des manganites. L'intérêt de ces derniers réside d'une part, dans leur magnétorésistance colossale, d'autre part, dans la polarisation totale en spin de l'état ferromagnétique. Afin d'accéder aux caractères intrinsèque et anisotrope de leurs propriétés physiques, des monocristaux de composition chimique La_1.2(Sr, Ca)_1.8Mn_2O_7 et de taille centimétrique ont été fabriqués par fusion de zone verticale associée au four à image. Ils ont ensuite fait l'objet de caractérisations par diffraction des rayons X et des neutrons, et par microscopie électronique en transmission haute résolution. Nous avons approfondi l'étude du comportement magnétique de La_1.2Sr_1.8Mn_2O_7 sur une large gamme de température, incluant la détermination de ses grandeurs magnétiques fondamentales: anisotropie magnétique, exposants critiques et "crossovers" au voisinage de la température de Curie, T_c 1̃08K. Au moyen de mesures fines d'aimantation et de susceptibilité, nous avons démontré l'apparition de corrélations quasi-2D vers 4̃20K, température à laquelle le modèle de Curie-Weiss tombe en désuétude. La_1.2Sr_1.8Mn_2O_7 peut être considéré comme un aimant de type Heisenberg quasi-2D avec des écarts notoires au modèle idéal: d'une part, l'anisotropie XY induisant un "crossover" avec la dimensionalité de spin à T_n1̃57K, d'autre part, les couplages tridimensionnels entre feuillets double pérovskite qui provoquent un second "crossover" avec la dimensionalité du réseau à T_d1̃17K. Le développement timide des corrélations ferromagnétiques 2D, ainsi que nos estimations des exposants critiques delta=(4.3±1.1) et gamma1̃.4 au voisinage de T_c, indiquent que la transition ferromagnétique dans La_1.2Sr_1.8Mn_2O_7 est essentiellement tridimensionnelle. A la transition paramagnétique -> ferromagnétique sont étroitement associés une transition isolant -> métal (T_(i-m)1̃28K), ainsi qu'un maximum de magnétorésistance négative (dp/p(8T))_[001]1̃1502̃x(dp/p(8T))_[110] pour La_1.2Sr_1.8Mn_2O_7, supérieur aux performances des pérovskites aux T_c similaires. Avec l'anisotropie marquée de la résistivité électrique et une faible métallicité ne s'établissant véritablement que dans les blocs de feuillets double pérovskite transparaÎt la structure lamellaire des composés La_1.2Sr_(1.8-y)Ca_yMn_2O_7 (y=0.0 et 0.2).Ruddlesden-Popper layered compounds, of formula (La,Sr,Ca)_3Mn_2O_7, offer the opportunity to explore bidimensional magnetism in the manganites family. In order to acceed to the intrinsic and anisotropic characters of their physical properties, high-quality centimeter size single crystals of La_1.2(Sr, Ca)_1.8Mn_2O_7 were successfully grown using a floating zone method associated with an image furnace. The samples were characterized by X-ray and neutron diffraction and high-resolution transmission electron microscopy, verifying the chemistry, the crystallography and the absence of a second phase over several centimeters. A thorough investigation of the magnetic behaviour of these compounds was performed in a wide range of temperatures, including the determination of the fundamental characteristics of a magnetic system: magnetic anisotropy, critical exponents and crossovers in the vicinity of the Curie temperature, T_c1̃08K. By accurate measurements of magnetic susceptibility and magnetization on single crystals, specially designed to lessen the demagnetizing field, we could demonstrate that two-dimensional (2D) correlations start introducing deviations from the Curie-Weiss behaviour below 4̃20K. La_1.2Sr_1.8Mn_2O_7 can be viewed as a quasi-two-dimensional Heisenberg ferromagnet with notable deviations from this ideal model: firstly, the XY anisotropy inducing a spin dimensionality crossover at T_s4̃57K, secondly, the three-dimensional couplings between perovskite bilayer blocks, which drive a lattice crossover at T1̃17K. The slow development of the two-dimensional ferromagnetic correlations above T_c, and our quantitative measurements (critical exponents delta=(4.3±1.1) and gamma1̃.4 in the vicinity of T_c), lead us to believe that the ferromagnetic transition in La_1.2Sr_1.8Mn_2O_7 is essentially of three-dimensional nature. Intrically related with ferromagnetism are an insulator-metal transition at T_(i-m)1̃28K, and a negative magnetoresistance maximum effect (dp/p(8T))_[001]1̃1502̃x(dp/p(8T))_[110] for La_1.2Sr_1.8Mn_2O_7, somewhat superior to the performances of the perovskites with similar T_c's. The poor metallicity becomes indeed only established within the double perovskite slabs, consistently with spin correlations stronger in the (a,b)-plane than along the c -direction