Отзыв официального оппонента 1 (Резонансная дифракция синхротронного излучения в кристаллах семейства KDP)

отзыв официального оппонента на диссертацию Акимовой Ксении Андреевны «Резонансная дифракция синхротронного излучения в кристаллах семейства КОРЯ, представленную на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.07- физика конденсированного состояния Диссертация Акимовой К.А, посвящена развитию теории резонансной дифракции рент~еновского излучения и ее новых приложений к исследованию фазовых переходов в сегнетозлектриках семейства КХ)Р (КОР— очень известный класс сегнетоэлектрических кристаллов, имеющий значительные практические применения).

Резонансная дифракция рентгеновско~о излучения в кристаллах является новым перспективным методом изучения структуры и свойств вещества и что особенно ценно тонких деталях их структуры и динамики, В частности, он позволяет получить уникальную информацию, например, о магнитном, зарядовом и орбитальном упорядочении атомов в кристалле.

Ограниченное использование этого метода связано с необходимостью использования сложной экспериментальной техники и мощного источника рентгеновско~о излучения с регулируемой энергией излучения, какими является источники синхротронного излучения (СИ), Для широкого внедрения этого метода в физические исследования требуется совершенствование его теоретических основ, что и является основным содержанием работы Акимовой. Сказанное показывает, что предмет диссертации актуален как с точки зрения фундамента.ьных исслелований, так и с точки зрения современных эффективных приложений нового метода резонансной дифракции рентгеновского излучения.

Для конкретизации сказанного выше следует подчеркнуть. что резонансная дифракция рентгеновского излучения замечательна тем, что она позволяет изучать локальные свойства конденсированных сред, не усредненные по объему вещества, Этот метод является селективным по химическому составу, поскольку может быть реализован на краях поглощения различных атомов, а также является позиционно чувствительным, поскольку свойства поглощения и рассеяния резонансного атома зависят от его положения в элементарной ячейке.

Кроме того, резонансное рассеяние отдельным атомом в кристалле может быть анизотропным, что„в частности, проявляется вблизи краев поглощения в появлении «запрещенных» отражений. Сугцествование таких отражений для рентгнновского излучения было предсказано и обнаружено экспериментально еще в 80-х годах 20-го столетия, но только синхротроны третьего поколения дали возможность полностью использовать их для изучения локальных свойств кристаллов. Оказалось, что малейшие искажения симметрии окружения резонансных атомов сказываются на энергетической, азимутальной и поляризациопной зависимости взапрещениых» отралгений. Научным руководителем диссертации, Е.Н.Очинниковой, совместно с В,Е.Дмитриенко было показано, что даже малые теггловые смещения атомов искажают локальную симметрию, приводя к возникновению дополнительных вкладов в резонансный атомный фактор, следствием чего является появление «запрещенных» отражений. Здесь уместно напомнить, что первые наблюдения «запрещенных» рефлексов были выполнены в МГУ в группе проф.

Р,Н.Кузьмина в 60-е годы прошлого столетия (практически одновременно аналогичные наблюдения были выполнены группой Курчатовского Института), так что приоритет в этом вопросе принадлежит отечественным исследователям, в том числе сотрудникам физфака МГУ. Эти набюдения были проведены методом мессбауэровской дифракции. Мессбауэровская дифракция, представлявшаяся экзотикой в то время без перспектив приложений, не получила широкого распространения в своем первоначальном виде. Однако в настоящее время на основе мессбауэровскнх «запрещенных» рефлексов (так называемой фильтрации синхротронного излучения~ создан уникальный источник рентгеновского излучения с предельно достижимой монохроматизацией и острой направленностью, Изложенные сведения служат фоном, на котором следует воспринимать и оценивать диссертационную работу.

В диссертации Акимовой К.А. рассмотрено новое приложение резонансной дифракции к исследованию фазовых переходов в сегнетоэлектриках. Кристаллы семейства КьзР— очень известный класс сегнетоэлектрическнх кристаллов, имеющий значительные практические применения. По физическим свойствам этих кристаллов имеется огромное количество данных. Однако, в диссертации Акимовой К,А. продемонстрировано, что резонансная дифракция синхротронного излучения позволяет получить новую информацию о том, как атомы водорода ведут себя в параэлектрической фазе. Что касается фазового перехода, то в диссертации А.К.Акимовой показано, что резонансная дифракция СИ позволяет его зафиксировать. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и выводов.

Во введении сформулированы проблемы, стоящие перед диссертантом, основные цели и задачи. Обзор литературы включает себя части, касающиеся теории резонансной дифракции СИ, непосредственно кристаллов, и используемых для расчета программ. Вторая глава посвящена симметрийноыу рассмотрению возможности существования запрещенных отражений в кристаллах семейства КОР как в ннзкосимметричной сегнегоэлектрической фазе, так и в высокосимметричной параэлектрической фазе. Оказалось.

что можно найти отражения, которые остаются запрещенными в обеих фазах, однако могут возбуждаться за счет различных механимов. В сегнетоэлектрической фазе это диполь-дипольные резонансные переходы, в параэлектрической фазе рассмотрены три механизма возбуждения. дипольквадрупольный, термоиндуцированный и новый, нигде ранее не наблюдаемый. обусловленный низкой симметрией конфигураций, образованных протонами, Поскольку протоны в параэлектрической фазе распределены статистически, то предложено рассматривать их как точечные дефекты трех типоьч полярные, типа Слейтера и типа Такаги.

Такой подход взят диссертанткой из научной литературы, касающейся теории фазовых переходов в кристаллах семейства КОР, В литературе существуют и другис подходы, в которых рассматривается квантовое туннелнрование протонов в двух ампом потенциале. Третья и четвертая главы посвящены обработке экспериментальных данных, полученных на синхротронах третьего поколения: РЕТКА 111 (Гамбург, Германия) и ЕБКР (Гренобль, Франция). Приведен огромный набор экспериментальных данных о температурной зависимости запрещенных отражений в обоих кристаллах. Основной задачей диссертантки было моделирование энергетических спектров запрещенных отражений при различых температурах и описание всех особенностей наблюдаемых эффектов.

С этой целью были использованы результаты второй главы, основанной на симметрийном рассмотрении и выполнены численные расчеты. Результаты, полученные Акимовой К.А., в целом, хорошо описывают наблюдаемые явления: скачок интенсивности запрещенных отражений при переходе из пара- в сегнетоэлектрическую фазу, форму энергетических спектров. а также рост интенсивности отражений и изменение формы энергетических спектров с температурой в параэлектрической фазе. Достаточно убедительно показано, что наблюдаемое поведение энергетических спектров запрещенных отражений в параэлектрической фазе не может быть описано в рамках использованных ранее представлений, а требует введения дополнительного вклада в амплитуду резонансного рассеяния СИ.

Этот вклад обусловлен нарушением симметрии хаотическим распределением атомов водорода и является «изюминкойя диссертации. Более того, в результате моделирования и сравнения расчетов с экспериментальными данными были получены значения энергий активации различных протонных конфигураций. Переходя к оценке диссертации в целом, следуег констатировать, что Акимова К.А, выполнила завершенное оригинальное исследование на современном научном уровне, которое, в частности, позволило объяснить новый экспериментально обнаруженный эффект, состоящий а изменении протонных конфигураций с ростом температуры в кристаллах семейства КОР.

Достоверность основных результатов диссертации не вызывает сомнений, так как подтверждается как строгостью использованных теоретических методов, так и сопоставлением результатов с экспериментальными данными. Основные результаты диссертации опубликованы в авторитетных отечественных и зарубежных журналах и доложены на ряде международных н всероссийских конференциях и школах. По диссертации необходимо сделать следующие замечания: В диссертации использовано представление о протонных конфи~ураниях, как о точечных дефектах, число которых меняешься с температурой.

Однако. в научной литературе существует представление о квантовом характере движения протонной моды. В этом случае модель, рассматриваемая в диссертации, несправедлива. Хотелось бы, чтобы этот вопрос был более детально обсужден в тексте. В предлагаемой модели также считается, что различные протонные конфигурации независимы. Так ли это? Каковы границы применимости модели? В работе недостаточно акцентирована информативность поляризационных измерений для резонансных рефлексов и отсутствуют четкие рекомендации на этот счет для экспериментальных исследований. Не предъявлена и не аргументирована точность расчетов, выполненных автором.

К сожалению. в диссертации отсутствуют ссылки на отечественные работы по наблюдению кзапрсщсццых» рефлексов в мсссбаузровской дифракции. ко~орые следует рассматривать как пролог к современным исследованиям резонансной дифракции рентгеновского иззлучения. Надо сказать, что по поводу оформления диссертации и ее языка претензий нет. Число опечаток и описок, которые, к сожалению, есть в тексте диссертации, не превышает разумнш.о предела, чтобы заслуживать их конкретное упоминание в отзыве. В заключение, не смотря на сделанные замечания, следует отметить, что диссертационная работа Акимовой представляет собой законченное фундаментальное теоретическое исследование резонансной дифракции рентгеновского излучения в кристаллах семейства КРР на примере «запрещенных» чисто резонансных рентгновских рефлексов в двух изоморфных монокристаллических структурах, Работа изложена четко, защищаемые положения хорошо аргументированы.

Автореферат точно соответствует основному содержанию диссертации. Диссертационная работа Акимовой К.А. удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к диссертациям на соискание ученой степени кандидата наук в «Положении о присуждении ученых степеней в Московском государственном университете имени М.В.Ломоносова» от 27 октября 2016 г., и является научно- квалификационной работой, в которой исследованы физические механизмы возбуждения езапрещенных» рентгновских отражений в водородосодержащих сегнетоэлектриках.

Считаю, что ее автор. Акимова К,А., заслуживает присуждения ей ученой степени кандидата физнко-математических наук по специальности 01,04.07 — физика конденсированного состояния. Старший научный сотрудник ИТФ им. Ландау РАН, доктор физико-математических наук, профессор Беляков В.А, Подпись Белякова В.А. удостоверяю Ученый секретарь ИТФ им. Ландау РА$Ы~А'й,,:: ''",' ',.

° Кращаков С.А. Официальный оппонент старший научный сотрудник Института тфйэетйчМ~ыф;,ффйкй иьвЛ.Д.Ландау РАН, .:»ч *,Р' Московская обл., Ногинский р-н. г.Черног~ложа„';,в~Мкад.Сежкфа, д. 1а д.ф.-М.И., ПрОф. ВЛадИМИр АЛЕКСЕЕ,,"'я»Е~Х-Иг'КОВ:,','; .,",',."' тел. 8-499-137-32-44, Е-Май: Ье1Р!алдан.ас.гц'Ь "' ', ~Ф' .