Количество посещений:
Важнейшие научные достижения лаборатории ЭФМИ

Достижения по направлению
"Фазовые переходы и несоразмерные состояния кристаллов. Структурные солитоны"
за 2011-2015 гг.

1. В монокристалле MgSiF6 · 6H2O методами ЭПР и теоретико-группового анализа определены природа фазового перехода, обнаруженного при 370 K, и мотивы строения фазы, реализующейся ниже температуры перехода. Установлено, что выявленный фазовый переход является структурным переходом 2-го рода типа параэластическая фаза – структурно-несоразмерная фаза, модулируемым параметром порядка которого является угол поворота октаэдров [Mg(H2O)6]2+ вокруг тригональной оси кристалла (C3). Методами теоретико-группового анализа доказана обусловленность несоразмерной фазы в этом кристалле фундаментальными симметрийными причинами (присутствием инварианта Лифшица) и подтверждена возможность реализации в нем последовательности трансляционных фазовых переходов, которые могут быть причиной наблюдаемых в солитонном режиме несоразмерной модуляции решеточных смещений небольших скачкообразных изменений параметров спектра ЭПР (рис. 1)(рис. 1).

Рис. 1. (а) Температурная эволюция низкополевой линии спектра ЭПР Mn<sup>2+</sup> в монокристалле MgSiF<sub>6</sub> · 6H<sub>2</sub>O:Mn<sup>2+</sup> (постоянное магнитное поле параллельно C<sub>3</sub>; X-диапазон); (б) схема несоразмерной модуляции угла поворота Δɸ октаэдров [Mg(H<sub>2</sub>O)<sub>6</sub>]<sup>2+</sup> вокруг направления z||C<sub>3</sub> в кристалле MgSiF<sub>6</sub> · 6H<sub>2</sub>O (пунктирные линии показывают соответствие углов поворота конкретных октаэдров волне несоразмерной модуляции).
Рис. 1
* Чтобы увеличить рисунок, нажмите на него.

2. В несоразмерных фазах кристаллов с существенно различной структурой выявлены и изучены схожие аномалии температурных зависимостей параметров сигнала ЭПР (рис. 2а)(рис. 2а), (рис. 2б)(рис. 2б). Сделан вывод, что они являются проявлениями ранее неизвестного фундаментального свойства несоразмерных систем, которым может быть связь между амплитудой и фазой волны модуляции решеточных искажений при изменении периода волны модуляции в режиме “чертовой” лестницы. Высказано предположение, что именно наличие такой связи обеспечивает скачкообразное изменение периода волны модуляции между его соразмерными значениями (переход между ступеньками так называемой “чертовой” лестницы) по достижении амплитудой волны модуляции некоторых критических значений.

Рис. 2а. Особенности изменений параметров сигнала спинового резонанса в несоразмерных фазах интеркалированного соединения графита C<sub>10</sub>HNO<sub>3</sub>Рис. 2б. Особенности изменений параметров сигнала спинового резонанса в несоразмерных фазах координационного соединения MgGeF<sub>6</sub> · 6H<sub>2</sub>O:Mn<sup>2+</sup>
Рис. 2аРис. 2б
* Чтобы увеличить рисунок, нажмите на него.

до 2011 г.

3. Обнаружен и изучен новый класс сегнетоактивных кристаллов MgBIVF6 · 6H2O со структурно-неоднородными (несоразмерными) состояниями. На основе анализа экспериментальных данных предложен параметр порядка фазового перехода в несоразмерное состояние и модель структурной организации несоразмерной фазы, которая не противоречит симметрийным соображениям и согласуется с данными исследований указанных соединений различными физическими методами.

4. Впервые методом спинового резонанса на электронах проводимости (СРЭП) изучены структурно-несоразмерные фазы вещества. На основе анализа данных исследований температурных зависимостей параметров СРЭП и электропроводностей ряда акцепторных интеркалированных соединений графита сделан вывод, что в несоразмерной фазе этих соединений основной вклад в электронную проводимость в направлении перпендикулярном к слоям углерода вносит незонный механизм переноса свободных носителей заряда по тонким высокопроводящим каналам, шунтирующим ближайшие к интеркалату слои углерода. Показано, что в несоразмерных и структурно-разупорядоченных фазах ИСГ “металлическая” температурная зависимость электронной проводимости вдоль слоев графита может быть связана не с уменьшением амплитуды тепловых колебаний атомов в слоях углерода и интеркалата, а обусловлена процессами структурного упорядочения в подсистеме интеркалата.

5. Методом ЭПР, на основе изучения обменно-связанных пар примесных ян-теллеровских центров двухвалентной меди в координационных соединениях типа АBF6 · 6H2O экспериментально доказаны: возможность упорядочения ян-теллеровских искажений кластера, зависимость конфигурации упорядоченных искажений от природы атомов, образующих кристалл, и наличие специфической динамики кластера с сохранением корреляции электронных и ионных движений его ян-теллеровских фрагментов в широком температурном интервале.

Рис. 3а. Схематическое изображение фрагмента структуры кристалла <nobr>ZnBF<sub>6</sub> · 6H<sub>2</sub>O (B – Si, Zr).</nobr> Показаны два аквокомплекса, занимающих ближайшие узлы кристаллической решетки, и два независимых структурных мостика, соединяющих эти комплексы.Рис. 3б. Спектр ЭПР обменно-связанных пар иона Cu(II) в кристалле <nobr>Zn<sub>0,8</sub>Cu<sub>0,2</sub>ZrF<sub>6</sub> · 6H<sub>2</sub>O</nobr> (половинные поля). Стрелками показаны ожидаемые положения линий СТС антидисторсионных пар [Cu(H<sub>2</sub>O)<sub>6</sub>]<sup>2+</sup>. T=4,2 K, Х-диапазон
Рис. 3аРис. 3б
* Чтобы увеличить рисунок, нажмите на него.

6. Методом ЭПР, на основе изучения монокристаллов АBF6 · 6H2O, активированных ионами двухвалентной меди, в условиях сегнетоэластического фазового перехода I-го рода экспериментально доказана возможность существования в низкосимметричных кристаллах заторможенных движений, сопровождаемых фонон-индуцированным туннелированием через потенциальные барьеры между состояниями с неэквивалентными минимумами (искажениями).

Рис. 4а. Круговое сечение поверхности потенциальной энергии, связанной с тремя ян-теллеровскими минимумами [Cu(H<sub>2</sub>O)<sub>6</sub>]<sup>2+</sup> в моноклинной фазе кристаллов (Zn<sub>0,99</sub>Cu<sub>0,01</sub>)ZnGeF<sub>6</sub> · 6H<sub>2</sub>OРис. 4б. Температурно-концентрационная зависимость энергетического интервала между основным и возбужденными состояниями ян-теллеровского комплекса <nobr>[Cu(H<sub>2</sub>O)<sub>6</sub>]<sup>2+</sup></nobr> в моноклинной фазе кристаллов (Zn<sub>1-х</sub>Cu<sub>х</sub>) ZnGeF<sub>6</sub> · 6H<sub>2</sub>O <br>[где х=0,01 (1); 0,1 (2); 0,2 (3)].
Рис. 4аРис. 4б
* Чтобы увеличить рисунок, нажмите на него.