Tudományos háttér

A magashõmérsékletû szupravezetés 1986-os felfedezése óta a réz-oxid alapú kerámiák mind a fizikai, mind a kémiai tudományos kutatás homlokterébe kerültek. Az elmúlt években a magashõmérsékleti szupravezetõ anyagok köre folyamatosan bõvült, egyre magasabb átmeneti hõmérséklettel rendelkezõ kerámiákat állítottak elõ. Mindezek ellenére a jelenség elméleti értelmezését nem sikerült megadni, s a témakör számos nyitott kérdést tartalmaz kísérleti oldalról tekintve is.

A magashõmérsékleti szupravezetésrõl szerzett ismereteink bõvítésének ill. újabb, még kedvezõbb tulajdonságokkal rendelkezõ szupravezetõk felfedezésének hatékony módja az ismert szupravezetõk egy-egy alkotóelemének más ionnal való helyettesítése, és a helyettesítés hatásainak vizsgálata adekvát kísérleti módszerek alkalmazásával.

Jelen munkában elsõsorban a Pr bevitel hatásával foglalkozunk 1-2-3 perovszkit típusú magashõmérsékleti szupravezetõkben. A Pr helyettesítés hatását a röntgendiffraktometria, Mössbauer-spektroszkópia, elektromos ellenállás mérés és mágneses szuszceptibilitás mérés kísérleti módszerek felhasználásával tanulmányozzuk.

Az 1-2-3 szupravezetõ szerkezetben két alapvetõen különbözõ fizikai tulajdonságokkal rendelkezõ réz-oxid réteg van. A ritkaföldfémet közrefogó ún. réz-oxid síkok és a Ba rétegek között elhelyezkedõ réz-oxid láncok jó közelítéssel rendre egy 2 dimenziós ill. egy 1 dimenziós alrendszert képeznek a kerámián belül. Ennek megfelelõen az elsõként felfedezett YBa₂Cu₃O_7-d és az analóg szerkezetû kerámiák erõs anizotrópiát mutatnak a vezetési tulajdonságok szempontjából is. A szupravezetés jelensége pedig elsõsorban a réz-oxid síkokhoz kötõdik.

Normál állapotban mért Hall effektus mérésével bizonyítást nyert, hogy az 1-2-3 szerkezetû réz-oxid kerámiákban +e töltésû lyukak tekinthetõk többségi töltéshordozónak. A mérések szerint egyértelmû korreláció van a réz-oxid kerámiák szupravezetõ kritikus átmeneti hõmérséklete, és az R_h Hall állandó reciprokával arányos P_h lyuk töltéshordozó koncentráció között.

A töltéshordozó koncentráció befolyásolható egyrészt az oxigén tartalom megváltoztatásával, másrészt a réz-oxid kerámiát felépítõ kationok más kationokra való részleges vagy teljes helyettesítésével is. A helyettesített kerámiák vizsgálata lehetõséget ad arra, hogy a kristályszerkezet és az elektronszerkezet változását a normál és szupravezetõ állapotban mérhetõ vezetési tulajdonságok megváltozásával korrelációban tanulmányozzuk.

Az 1-2-3 típusú ortorombos szerkezettel bíró polikristályos YBa₂Cu₃O₇ vegyületben az Y helyettesítése ritkaföldfém elemekkel (R), a Ce, Pr, Pm, és Tb kivételével, nem eredményezi a szupravezetõ tulajdonságok jelentõs megváltozását.

Bár az RBa₂Cu₃O₇ vegyületben R teljes egészében helyettesíthetõ prazeodímiummal, a szintén ortorombos szerkezettel bíró polikristályos PrBa₂Cu₃O₇ nem szupravezetõ, sõt szigetelõ jellegû transzport tulajdonságokkal bír. Továbbá bármely R_1-xPr_xBa₂Cu₃O₇ szupravezetõ vegyületben R prazeodímiummal való részleges helyettesítése is a szupravezetõ tulajdonságok romlását eredményezi. Az x Pr koncentráció növekedése a szupravezetõ kritikus átmeneti hõmérséklet, T_c, monoton csökkenésével jár. Egy konkrét x_k kritikus koncentráció felett a vegyület szupravezetõ tulajdonságokat már nem mutat.

Az R_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d kerámiákban a Pr helyettesítés szupravezetést megszüntetõ hatásának vizsgálata során nyert kísérleti eredmények lehetõvé teszik kvalitatív elméleti modellek felállítását a Pr ezen hatását illetõen. Egyrészt számos kísérleti eredmény utal arra, hogy számottevõ hibridizáció kell legyen a Pr 4f elektronpályák és az O 2p ill. Cu 3d elektronpályák között. E hibridizáció lehetõvé tenné a Cooper pároknak a Pr mágneses momentuma által való feltörését. Másrészt a hibridizáció útján a Pr lokalizálhatja a vezetési sávban lévõ többségi lyuk töltéshordozókat.

Ez utóbbi effektus azonban csak nagyobb Pr tartalom mellett magyarázhatja a kritikus szupravezetõ hõmérséklet tapasztalt csökkenését. Kisebb Pr tartalom esetében a Pr 4f elektronjainak részleges delokalizációja révén a vezetési sávban megjelenõ többlet elektronsûrûség szolgálhat magyarázattal T_c csökkenésére. Ez utóbbi elméletet támasztja alá, hogy a Ca helyettesítés következtében a Pr_0.5Ca_0.5Ba₂Cu₃O_7-d  kerámia szupravezetõnek adódik 43K kritikus átmeneti hõmérséklettel.

1997-ben Zou és munkatársai olyan szupravezetõ PrBa₂Cu₃O_7-d egykristály elõállításáról számolnak be [2], aminek szupravezetõ kritikus átmeneti hõmérséklete 80K. Ehhez a megfigyeléshez jól illeszkedik a korábban Blackstead és munkatársai által felállított elmélet [1], mely szerint a szupravezetés hiányát a PrBa₂Cu₃O₇ polikristályos kerámiában kis mennyiségû (kb. 10%), a Ba²⁺ helyére beépült Pr³⁺ okozza.

Az R ritkaföldfém az RBa₂Cu₃O₇ vegyületben valóban nem az egyetlen ion ami helyettesíthetõ prazeodímiummal. A Ba²⁺ és a Pr³⁺ ionsugarának számottevõ eltérése ellenére x=0.7 prazeodímium helyettesítheti a báriumot a Pr_1+xBa_2-xCu₃O₇ vegyületben.

Azonban a Pr_1+xBa_2-xCu₃O₇ polikristályos kerámia nem szupravezetõ, ezért a bárium kristálytani helyzetében lévõ prazeodímiumnak a szupravezetõ tulajdonságokra kifejtett hatása e vegyület esetében nem tanulmányozható. Annak érdekében, hogy ellenõrizzük a Blackstead és munkatársai által felállított elmélet helyességét, RBa_2-xPr_xCu₃O_7-d kompozíciójú szupravezetõ minták elõállítására és vizsgálatára van szükség.

Az Eu_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d  és EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d  kerámiákban alkotórészként megtalálható európium lehetõvé teszi e kerámiák ¹⁵¹Eu Mössbauer-spektroszkópiai vizsgálatát. A réz-oxid síkok közvetlen környezetében elhelyezkedõ európium lehetõséget ad arra, hogy a Pr helyettesítésnek a kristályszerkezetre és elektronszerkezetre kifejtett hatását az európium környezetében lokálisan tanulmányozzuk amellett, hogy vizsgáljuk makroszkopikus tulajdonságok (elektromos ellenállás, mágneses szuszceptibilitás) változását is a Pr tartalom függvényében. Az európium lokális környezetét jellemzõ ¹⁵¹Eu Mössbauer-paraméterek és a makroszkopikus tulajdonságok illetve rácsparaméterek között fennálló esetleges korrelációk lényeges információval szolgálhatnak a Pr szupravezetést lerontó hatását illetõen is. Ugyanakkor az ⁵⁷Fe tartalmú minták ⁵⁷Fe Mössbauer-spektroszkópiai vizsgálatával a Pr helyettesítésnek a réz-oxid láncokra kifejtett hatása is tanulmányozható.
 

Kérdésfelvetés

A jelen munkában az Eu_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d  (x=0, 0.1, 0.5, 0.7, 1.0), EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d  (x=0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7), Eu_0.3Pr_0.7Ba₂(Cu_0.99⁵⁷Fe_0.01)₃O_7-d , EuBa_1.3Pr_0.7(Cu_0.99⁵⁷Fe_0.01)₃O_7-d  és EuBa_1.5Pr_0.5(Cu_0.99⁵⁷Fe_0.01)₃O_7-d  kerámiák vizsgálatára került sor. Valamennyi mintát a Veszprémi Egyetem Szilikátkémiai és Anyagmérnöki Tanszékén készítették. A bevezetõben említetteket szem elõtt tartva a dolgozatban a következõ kérdésekre keressük a választ.

A, Az Eu_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d  kerámiákban a bevitt Pr x mennyiségével korrelációban kimutatható-e változás az ¹⁵¹Eu mag helyén mért elektronsûrûség értékében?

B, Elõállítható-e az EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d (x <=  0.7) kerámia, melyben a Pr a Ba reguláris helyzetét foglalja el?

C, Az EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d  kerámiákban a Pr helyettesítés miként változtatja meg a rácsparaméterek, a normál állapotú ellenállás, a szupravezetõ kritikus átmeneti hõmérséklet, és a ¹⁵¹Eu Mössbauer-paraméterek értékeit?

D, Az Eu_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d  és EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d  kerámiákban kimutatható-e korreláció a rácsparaméterek és a ¹⁵¹Eu mag helyén mért elektromos térgradiens megváltozása között?

E, Miként tükrözi az Eu_1-xPr_xBa₂(Cu_0.99⁵⁷Fe_0.01)₃O_7-d  és EuBa_2-xPr_x(Cu_0.99⁵⁷Fe_0.01)₃O_7-d  kerámiák ⁵⁷Fe Mössbauer-spektruma a Pr helyettesítés hatását?

F, A Pr szupravezetést megszüntetõ hatásának magyarázatára a Blackstead és munkatársai által felállított elmélet megállja-e a helyét az Eu_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d  kerámiák esetében?
 
 

A felhasznált vizsgálati módszerek

A minták fázisanalízisének és a szupravezetõ ortorombos szerkezet rácsparamétereinek meghatározása céljából porított minták röntgendiffrakciós vizsgálatára került sor. A röntgendiffraktogramok felvétele DRON-2 típusú röntgendiffraktométer segítségével, vas és kobalt anódú röntgencsövek alkalmazásával történt az ELTE Magkémiai Tanszékén.

A kerámiák normál állapotú elektromos ellenállásának mérése az ELTE Alacsonyhõmérsékleti Laboratóriumában történt. A megfelelõen alacsony hõmérsékletek biztosítására egy Cryogenics típusú zárt rendszerû hûtõgép szolgált. Az egyenáramú ellenállás mérése az ún. négypontos kontaktus módszerének alkalmazásával történt.

A minták szupravezetõ kritikus átmeneti hõmérsékletének meghatározása a Meissner effektus kihasználásával a váltóáramú mágneses szuszceptibilitás hõmérsékletfüggésének mérése útján történt. A mágneses szuszceptibilitás mérését a Debreceni Atommagkutató Intézetben végezték el.

A ⁵⁷Fe Mössbauer-spektrumok felvétele kb. 10⁹ Bq aktivitású Rh mátrixba ágyazott ⁵⁷Co magokat tartalmazó Mössbauer-forrással történt. A minták ¹⁵¹Eu Mössbauer-spektruma 3×10⁹ Bq aktivitású ¹⁵¹SmF₃ forrás segítségével lett felvéve. A Mössbauer-mérésekhez Ranger, Wissel és KFKI típusú Mössbauer-spektrométerek alkalmazására került sor. A Mössbauer-spektroszkópiai mérések szintén az ELTE Magkémiai Tanszékén történtek.
 
 

Kutatási eredmények

I. Megmutattam, hogy sztöchiometrikus összetételû oxidokból szilárdtestkémiai úton az EuBa₂Cu₃O_7-d  kerámia két olyan Pr tartalmú rokonvegyülete állítható elõ, melyek egyikében (Eu_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d) a prazeodímium az Eu helyzetét foglalja el, másikban (EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d ) pedig a prazeodímium a Ba reguláris helyzetébe épül be. Megmutattam, hogy a Pr oldhatósági határa az EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d  kerámiában legalább x=0.7.

II. 1. Megmutattam, hogy az Eu_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d  (x=0, 0.1, 0.5, 0.7, 1.0) kerámiákban a ¹⁵¹Eu izomereltolódás monoton csökken a bevitt Pr mennyiségével jelezve, hogy a Pr tartalom növekedésével csökken a ¹⁵¹Eu mag helyén mért elektronsûrûség. Ez a csökkenés arra utal, hogy a Pr bevitel következtében többlet elektrontöltés jelenik meg a ¹⁵¹Eu 4f elektronhéján. Azt találtam továbbá, hogy a ¹⁵¹Eu izomereltolódás csökkenésével egyidejûleg a Pr tartalom növekedésével csökken a szupravezetõ kritikus átmeneti hõmérséklet és megnövekszik az Eu_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d kerámiák egyenáramú ellenállása.

2. A Pr tartalom függvényében korrelációt találtam a ¹⁵¹Eu mag helyén mért elektromos térgradiens tenzor fõkomponense és az elemi cella térfogata között az Eu_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d kerámiákban. E korreláció azt mutatja, hogy az ¹⁵¹Eu mag helyén mért elektromos térgradiens megváltozása elsõsorban a rácsszerkezet - Pr bevitel miatt bekövetkezõ - expanziójának köszönhetõ.

III. 1. Meghatároztam az EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d  (x=0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7) kerámiák rácsparamétereit a bevitt Pr tartalom függvényében. Megmutattam, hogy az EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d  kerámiában az x=0.1..0.3 tartományban ortorombos —> tetragonális átalakulás játszódik le. A ¹⁵¹Eu mag helyén mért elektromos térgradiens szimmetriájára jellemzõ h aszimmetria paraméter szintén tükrözi az ortorombos —> tetragonális szerkezeti átalakulást. Megmutattam továbbá, hogy
az EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d  kerámiákban a Pr helyettesítés a c rácsparaméter monoton csökkenéséhez vezet.

2. Megmutattam, hogy míg az Eu_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d  kerámiákban a Pr tartalom növekedése az elemi cella térfogatának növekedése irányában hat, addig az EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d  kerámiákban az elemi cella térfogata csökken a Pr tartalommal. Megmutattam továbbá, hogy míg az Eu_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d  kerámiákban a ¹⁵¹Eu mag helyén mért elektromos térgradiens fõkomponense (V_zz) pozitív irányban változik a Pr tartalom növekedésével, addig az EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d kerámiákban V_zz csökken a Pr tartalommal. Az elemi cella térfogata és az elektromos térgradiens fõkomponense között talált korreláció azt mutatja, hogy V_zz változását mindkét mintasorozat esetében elsõsorban a rácsparaméterek változása okozza.

3. Megmutattam, hogy az Eu_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d  kerámiákhoz hasonlóan, a Pr bevitel az EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d  kerámiákban is az izomereltolódás monoton csökkenéséhez vezet annak ellenére, hogy a két mintasorozatban az elemi cella térfogatának változása ellentétes irányú.

4. Megmutattam, hogy a Pr helyettesítés hatására megnövekszik az EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d  kerámiák egyenáramú elektromos ellenállása. Rámutattam, hogy a Pr helyettesítés nagyobb mértékben növeli meg az egyenáramú elektromos ellenállás értékét az EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d  kerámiákban mint az Eu_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d  kerámiákban.
 

5. Megmutattam, hogy az EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d  kerámiák szupravezetõ kritikus átmeneti hõmérséklete csökken a bevitt Pr tartalommal. Az EuBa_1.3Pr_0.7Cu₃O_6.838 kerámiát szupravezetõnek találtam. Ennek alapján rámutattam, hogy az
Eu_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d  kerámiákban a szupravezetés megszûnéséért nem lehet felelõs <= 10% Pr elhelyezkedése a Ba helyzetében. Ez azt mutatja, hogy a Blackstead és munkatársai által a polikristályos PrBa₂Cu₃O_7-d  kerámiában a szupravezetés hiányának magyarázatára kidolgozott elmélet nem állja meg a helyét.

6. Az EuBa_1.3Pr_0.7(Cu_0.99⁵⁷Fe_0.01)₃O_7-d  és EuBa_1.5Pr_0.5(Cu_0.99⁵⁷Fe_0.01)₃O_7-d  kerámiák ⁵⁷Fe Mössbauer-spektrumának vizsgálata alapján megmutattam, hogy e kerámiákban a Pr helyettesítés az O(5) oxigén helyzetek betöltõdéséhez vezet. Az O(5) oxigén helyzeteknek a Pr helyettesítés hatására bekövetkezõ betöltõdése összhangban van a tapasztalt ortorombos —> tetragonális szerkezeti átalakulással ezekben a kerámiákban. Megmutattam, hogy az ⁵⁷Fe Mössbauer-spektrumok egyes alkomponenseinek relatív részaránya a Ba helyére bevitt Pr tartalom függvénye.

Scientific background

The suppression of superconductivity caused by the introduction of Pr into the rare-earth site (R) in RBa₂Cu₃O_7-d  has been widely investigated. Aiming to explain this effect of Pr, theories with different suppositions have been developed on this field. In a recent developed model Blackstead et al. [1] have attributed the suppression of superconductivity in PrBa₂Cu₃O₇ to the effect of a small percent (cca. 10%) of Pr being present at the Ba sites instead of the rare earth sites. The assumed strong effect of a small amount of Pr at the Ba site on superconductivity has been used to support the idea that superconductivity originates not in the cuprate planes but in the vicinity of the cuprate chains in the 1-2-3 type superconductors. The discovery of bulk superconductivity in single crystal PrBa₂Cu₃O_7-d  [2], in contrast with the non-superconducting polycrystalline compound, focused the attention at the location of Pr in PrBa₂Cu₃O_7-d , and it can also indicate that site mixing of Pr, between the regular rare earth site and the Ba site, may play an important role in suppressing or recovering superconductivity in conventionally prepared Pr substituted polycrystalline samples.
 

Aims

The aim of the present work was to investigate the effects of Pr, substituted either into the rare earth site or into the Ba site, on the crystal structure, normal state electrical resistivity, critical transition temperature, local electronic density and electric field gradient at the nucleus of Eu situated at the regular rare earth site, and at the nucleus of ⁵⁷Fe substituted for copper. For these investigations X-ray diffractometry, electrical resistivity-, AC magnetic susceptibility measurements, ¹⁵¹Eu and ⁵⁷Fe Mössbauer spectroscopy were used. For the investigations Eu_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d  (x=0.0, 0.1, 0.5, 0.7, 1.0), EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d  (x=0.0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7), Eu_0.3Pr_0.7Ba₂(Cu_0.99⁵⁷Fe_0.01)₃O_7-d , EuBa_1.3Pr_0.7(Cu_0.99⁵⁷Fe_0.01)₃O_7-d  and EuBa_1.5Pr_0.5(Cu_0.99⁵⁷Fe_0.01)₃O_7-d  compounds have been synthesized.
 
 

Results

I. We have found that Pr can be substituted into the rare earth site in Eu_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d  as well as into the Ba site
in EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d  The solubility limit of Pr at the Ba site in EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d  was found to be at least 0.7.

II. 1. We have found that in Eu_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d  the ¹⁵¹Eu Mössbauer isomer shift decreases monotonously with Pr content showing that the electronic density at the place of the ¹⁵¹Eu nucleus decreases when Pr is introduced into the system. This decrease refers to the appearance of extra electrons at the 4f shell of the Eu³⁺ cations. At the same time the electrical resistivity of the samples increases with Pr content. Considering that these materials contain holes as free charge carriers, the above findings support the model which claims that the suppression of superconductivity caused by Pr substitution in R_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d  (R = rare earth) systems is due to the extra electrons provided by the Pr having a valence state higher than 3+ in these compounds.

2. In the compounds Eu_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d  we found a correlation between the main component of the electric field gradient (V_zz) at the place of the ¹⁵¹Eu nucleus and the volume of the unit cell as a function of the Pr content (x). This shows that the changes in the electric field gradient at the place of the ¹⁵¹Eu nucleus are caused mainly by the expansion of the lattice due to Pr substitution in these compounds.

III. 1. We have determined the lattice parameters of the EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d  (x=0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7) compounds as a function of Pr content. We have shown that in the range of x=0.1..0.3 there is an orthorhombic —> tetragonal transition with increasing Pr content in EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d . This transition is also reflected by the asymmetry parameter (h) of the electric field gradient sensed by the ¹⁵¹Eu nucleus. Furthermore, we have found that the c lattice parameter decreases monotonously with Pr content in EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d .

2. We have shown that while the unit cell volume in Eu_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d  increases with x, the unit cell volume of EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d  decreases monotonously with the x Pr content. We have also shown that while the main component of the electric field gradient (V_zz) sensed by the ¹⁵¹Eu nucleus increases in Eu_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d , it decreases in EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d  with Pr content. The correlation found between the unit cell volume and V_zz as a function of Pr content shows that the changes found in the electric field gradient at the place of the ¹⁵¹Eu nucleus are mainly due to the changes of the lattice parameters in Eu_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d  as well as in EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d .

3. We have found that the ¹⁵¹Eu Mössbauer isomer shift decreases in EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d  as well as in Eu_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d  with Pr content. Considering that the volume of the unit cell changes in the opposite direction in the two series of compounds we conclude, that regardless of the changes of the lattice parameters, as a result of Pr substitution there are extra electrons transferred to the 4f shell of Eu³⁺ in Eu_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d  as well as in EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d  .

4. We have found that the electrical resistivity increases with Pr content in EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d  as well as in Eu_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d . At the same time this increase is more pronounced in EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d  than in Eu_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d .

5. We have shown that the superconducting critical transition temperature (T_c) decreases with Pr content in EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d . The compound EuBa_1.3Pr_0.7Cu₃O_6.838 was found to be a superconductor with T_c=7.1K. Based on this finding we conclude that 10% of Pr being at the Ba site can not be responsible for the suppression of superconductivity in Eu_1-xPr_xBa₂Cu₃O_7-d . This shows that the theory of Blackstead and coworkers aiming to explain the lack of superconductivity in polycrystalline PrBa₂Cu₃O_7-d  can not be true.

6. The ⁵⁷Fe Mössbauer spectra of EuBa_1.3Pr_0.7(Cu_0.99⁵⁷Fe_0.01)₃O_7-d  and EuBa_1.5Pr_0.5(Cu_0.99⁵⁷Fe_0.01)₃O_7-d  provide an evidence for the substitution of Pr into the regular Ba sites. We have found that the Pr substitution into the Ba sites results in an increased occupancy of the O(5) oxygen sites. This is in accordance with the orthorhombic —> tetragonal transition found in this system. Furthermore, we have found that in the ⁵⁷Fe Mössbauer spectra the relative area of the subcomponents is directly related to the Pr content substituted for Ba in these compounds.

IV. We have developed a new user-friendly computer program (Mosswinn [8-10]) for multifold evaluation of Mössbauer spectra. In this program we have developed a so called Evolution Algorithm which imitates the natural biological evolution in order to solve the nonlinear multidimensional numerical optimization problem of Mössbauer spectrum fitting. The Evolution Algorithm enables the successful fitting of Mössbauer spectra even without having defined initial values of the Mössbauer parameters. We have shown that the performance of the Evolution Algorithm can be further enhanced by the application of a so called "diversification" procedure. By using the Mosswinn program in the field of Mössbauer spectroscopy one can obtain more reliable and more precise results than with most other programs in this field.
 

References

[1] H. A. Blackstead, D. B. Chrisey, John D. Dow, J. S. Horwitz, A. E. Klunzinger, D. B. Pulling: Phys. Lett. A 207 (1995) 109.
[2] Z. Zou, K .Oka, T. Ito, Y. Nishihara: Jpn. J. Appl. Phys. 36 (1997) L18.
[3] Z. Klencsár, E. Kuzmann, A. Vértes, J. Bánkuti, T. Rácz, M. Bódog, I. Kotsis: Physica C 273 (1997) 323.
[4] Z. Klencsár, E. Kuzmann, Z. Homonnay, A. Vértes, K. Vad, J.Bánkuti, T. Rácz, M. Bódog, I. Kotsis: Physica C 304 (1998) 124.
[5] Z. Homonnay, Z. Klencsár, V. Chechersky, Gy. Vankó, M. Gál, E. Kuzmann, S. Tyagi, J.-L. Peng, R.L. Greene, A. Vértes, A. Nath: Phys. Rev. B 59 (1999) 1.
[6] Z. Klencsár et al.: Evidence for Pr³⁺ in EuBa_1.3Pr_0.7Cu₃O_7-d  by ¹⁴¹Pr Mössbauer Spectroscopy, Submitted to Phys. Rev. Lett. (1999)
[7] E. Kuzmann et al.: Evidence for 6- and 5-fold oxygen coordinated chain copper site in EuBa_2-xPr_xCu₃O_7-d  by ⁵⁷Fe Mössbauer Spectroscopy , Submitted to Phys. Rev. B (1999)
[8] Z. Klencsár, E. Kuzmann, A. Vértes: J. Radioanal. Nucl. Chem. 210, No. 1 (1996) 105.
[9] Z. Klencsár: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 129 (1997) 527.
[10] http://www.netx.hu/mosswinn/index.html
[11] http://www.chem.elte.hu/nuclear/magunk.htm