中文摘要：

过渡金属氧化物中，3d电子的电荷、自旋和轨道等自由度之间以及它们与晶格动态之间存在十分强烈的耦合，从而导致复杂的、丰富的物理现象。其中，具有巨大应用前景的超大磁致电阻(CMR)材料锰氧化物是当前的研究热点之一。普遍认为，该体系中，各种新颖的物理现象，如晶体畸变有序、磁结构、金属-绝缘体转变、电荷有序和电子相分离等，均与eg轨道电子紧密相关。实验上，中子散射是探测从晶体结构到准粒子激发尤其是与角动量相关的磁信息的强有力工具。本项研究选择有代表意义的层状锰氧化物，通过中子散射测量和研究Jahn-Teller晶格畸变、磁结构变化、自旋密度分布及晶格和自旋动态及相互作用等基本物理问题，并建立它们之间的内在联系。这些探测结果将极大地推进人们对锰氧化物中各种物理现象本质的认识，既为材料应用性能的改善提供指导，也为各种不同的理论模型提供一检验平台，拓展人们对过渡金属氧化物的整体认识。

结论摘要：

锰氧化物的结构与磁性是目前磁性物理学的研究热点之一。锰离子3d电子的电荷、自旋和轨道等自由度之间以及它们与晶格动态之间存在十分强烈的耦合，从而导致复杂的、丰富的物理现象。本项目选择有代表意义的钙钛矿结构锰氧化物，通过中子散射直接测量和分析Jahn-Teller晶格畸变、磁结构变化、自旋波及晶格和自旋动态及相互作用等基本物理问题。同时拓展研究了以锰的氧化物为核心的单分子磁体的宏观量子现象。本项目利用气固相反应成功合成了准二维层状结构的（La,Sr,Pr/Eu）3Mn2O7和三维结构的La1-xCax(Mn,Co)O3等单相多晶样品，并使用光学浮区法,成功生长了La1.2Sr1.8Mn2O7及(La0.4Pr0.6)1.2Sr1.8Mn2O7单晶。利用中子散射研究了磁结构变化、局域晶格畸变、磁相互作用及漫散射等,证明体系中微观电子相分离的存在，并揭示了其演化过程。利用水热法成功合成了Fe, Cr调制的Mn12-ac单分子磁体，利用单晶X射线衍射、中子散射、EXAFS和多种磁性测量等手段，研究了掺杂原子所引起的局域对称性的变化对量子隧穿的影响。