Structural, vibrational, and optical properties of cuproscheelite at high pressure

Resumen

El wolframato de cobre (CuWO4) pertenece a la familia de compuestos llamados wolframitas, que son de gran interés por sus propiedades centelleadoras. Presenta un orden antiferromagnético a temperaturas menores de TN = 23 K. Las wolframitas tienen una estructura monoclínica con grupo espacial P2/c en el que ambos cationes ocupan posiciones octaédricas. Sin embargo, los octaedros de Cu2+ presentes en el CuWO4 presentan efecto Jahn-Teller por un acoplamiento Exe que da lugar a una distorsión del poliedro de coordinación. Esto se traduce en una disminución de la simetría del compuesto hasta una estructura triclínica de grupo espacial P-1. En este trabajo se han estudiado cómo cambian las propiedades estructurales, vibracionales y ópticas de este material durante la transición de fase que el CuWO4 sufre en torno a 10 GPa, empleando para ello celdas de diamante. Mediante el empleo de técnicas cristalográficas bajo presión como difracción de rayos X en polvo y en monocristal así como absorción de rayos X hemos determinado la estructura del CuWO4 por encima de 10 GPa pudiendo ver el papel que tiene efecto Jahn-Teller en la transición. A partir de espectroscopia Raman se han estudiado las propiedades vibracionales de las fases de baja y alta presión. Finalmente mediante absorción óptica hemos determinado tanto la variación de la energía Jahn-Teller a través de la transición de fase estructural, como la evolución de la banda prohibida. El estudio conjunto de las propiedades estructurales y ópticas nos ha permitido obtener por primera vez para un compuesto de Cu2+ los coeficientes de acoplamiento de un electrón con una distorsión de la red. Además hemos podido determinar que el efecto Jahn-Teller es el que conduce la transición de fase y el responsable de un posible cambio de orden magnético de una fase antiferromagnética a otra ferromagnética predicha por cálculos de primeros principios.