Анизотропные и интерференционные эффекты в резонансной дифракции синхротронного излучения (1098017), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Исследования интерференционной структуры “запрещенных” отражений вкристаллах, в которых резонансные атомы занимают кристаллографическинеэквивалентные позиции, а также возможности разделения вкладов отразличных позиций.5. Развития методов численного моделирования различных резонансныхвкладов в “запрещенные” отражения.6. Подтверждения развитой теории путем сравнения полученных на ее основе результатов и выводов с данными экспериментальных исследований.Научная новизна. Основные существенно новые результаты состоят вследующем.
В работе впервые:1. Развита двухволновая компланарная динамическая теория резонанснойдифракции рентгеновского излучения в анизотропных кристаллическихсредах.-5-2.3.4.5.6.Обоснована применимость кинематического приближения теории дифракции в резонансной дифракции рентгеновского излучения.Развита методика численного моделирования энергетических спектров“запрещенных” отражений, основанная на первопринципных квантовомеханических расчетах, и учитывающая влияние температуры и других анизотропных факторов.Показано, что атомные смещения (статическая деформация и статистически распределенные дефекты) и неупорядоченность мгновенных атомныхконфигураций (тепловые колебания) приводят к искажениям локальнойсимметрии окружения резонансных атомов и, как следствие, к появлениюдополнительной анизотропии резонансного рассеяния рентгеновского излучения.Предсказано появление различных типов чисто резонансных отражений,обусловленных рассеянием отдельно на разных кристаллографически неэквивалентных подрешетках резонансных атомов.Развит метод определения абсолютной величины и фазы термоиндуцированного резонансного вклада в атомный рассеивающий фактор на основеанализа интерференционной структуры спектров “запрещенных” отражений при различных температурах.
Метод апробирован на примере “запрещенного” отражения 222 в кристалле германия.В диссертации сформулированы и обоснованы научные положения и выводы, совокупность которых представляет новое научное направление: рентгеновская резонансная дифракционная спектроскопия электронных и фононныхсостояний в локально анизотропных средах.Достоверность представленных в диссертационной работе результатовподтверждается соответствием результатов теоретических исследований и численных расчетов с данными физических экспериментов, а так же с теоретическими расчетами и экспериментальными данными, полученными в работах других авторов.Научная и практическая значимость работы. Полученные в диссертационной работе результаты дают возможность дальнейшего развития теоретических и экспериментальных методов исследования структурных и электронныхсвойств кристаллов на основе резонансной дифракции рентгеновского синхротронного излучения.
Практически могут быть использованы:-6-1.2.3.4.5.6.Общие выражения для коэффициентов прохождения и дифракционногоотражения рентгеновского излучения, полученные в рамках разработаннойдинамической теории резонансной дифракции рентгеновского излучения ванизотропных средах;Метод численного моделирования спектров “запрещенных” отражений сучетом влияния температуры и других анизотропных факторов;Метод изучения возмущенных электронных валентных состояний, возникающих в результате атомных смещений и других анизотропных факторов;Метод исследования электронных состояний кристаллографически неэквивалентных атомных позиций на основе изучения различных “запрещенных” отражений;Метод определения абсолютной величины и фазы резонансного вклада ватомный рассеивающий фактор из интерференционной структуры “запрещенных” отражений.Метод определения кореляционных функций среднеквадратичных относительных смещений атомов из спектров “запрещенных” отражений.Результаты исследований, вошедших в диссертацию, могут быть использованы и уже используются в работе станций на источниках синхротронного излучения (Курчатовский центр синхротронного излучения и нанотехнологий(КЦСИиНТ) и Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения(СЦСТИ) (Россия), Photon Factory и SPING-8 (Япония), ESRF (Франция), DESY(Германия), Diamond Light Source (Великобритания)) и рентгеновском лазере насвободных электронах (XFEL (Германия)), позволяющих вести работы по резонансной дифракции рентгеновского излучения в кристаллах; при подготовкекурсов лекций по применению СИ для студентов и аспирантов.1.2.3.На защиту выносятся следующие положенияДвухволновая динамическая теория резонансной дифракции рентгеновского излучения в компланарной геометрии в анизотропных средах.Доказательство возможности использования кинематического приближения теории дифракции для описания “запрещенных” брэгговских отражений в резонансной дифракции рентгеновского излучения.Методы количественного расчета резонансных вкладов в “запрещенные”отражения, обусловленных деформациями, тепловыми колебаниями и дефектами, том числе: 1) метод, основанный на квантовомеханическом расчете коэффициентов, входящих в феноменологические выражения; 2) метод, основанный на первопринципном моделировании мгновенных атом-7-4.5.6.ных конфигураций.Метод определения абсолютной величины и фазы термоиндуцированногорезонансного вклада в атомный рассеивающий фактор на основе анализаспектров “запрещенных” отражений при различных температурах.Метод определения компонент тензорного рассеивающего фактора резонансных атомов в разных кристаллографически неэквивалентных позициях изспектров “запрещенных” отражений, соответствующих каждой из позиций.Доказательство возможности определения корреляционной функции смещений атомов в элементарной ячейке из температурной зависимости спектров интенсивности “запрещенных” отражений.Апробация работы.
Основные результаты исследований, представленныхв диссертации, докладывались и обсуждались на следующих профильных научных конференциях: Национальной конференции по применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов “РСНЭ” (Москва, 2003; 2007), 12th International Conference on X-Ray Absorption Fine Structure “XAFS-12”. (Malmo, Sweden, 2003), рабочем совещании“Рентгеновская оптика” (Н.Новгород, 2003; 2004), International Workshop onResonant X-ray Scattering in Electrically-Ordered Systems (Grenoble, France, 2004),15th International Synchrotron Radiation Conference “SR-2004” (Novosibirsk,Russia, 2004), 11th International Conference on Phonon Scattering in Condensed Matter “Phonon-2004” (St.-Petersburg, Russia, 2004), IVth International School on Magnetism and Synchrotron Radiation (Mittelwihr, France, 2004), Congress of the International Union of Crystallography (IUCr2005 Florence, Italy, 2005; IUCr2008 Osaka,Japan, 2008), V-ой Национальной конференции по применению рентгеновского,синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования наноматериалов и наносистем “РСНЭ НАНО-2005” (Москва, 2005), Международномнаучном семинаре “Современные методы анализа дифракционных данных (топография, дифрактометрия, электронная микроскопия)” (В.Новгород, 2006;2008; 2011; 2013), International conference “Electron Microscopy and MultiscaleModeling” (Moscow, Russia, 2007), Национальной конференции “Рентгеновское,Синхротронное излучения, Нейтроны и Электроны для исследования наносистем и материалов.
Нано-Био-Инфо-Когнитивные технологии” (РСНЭ-НБИК)(Москва, 2009; 2011), III-ей Международной молодежной научной школесеминаре “Современные методы анализа дифракционных данных (топография,дифрактометрия, электронная микроскопия)” (В.Новгород, 2011), Сonference onResonant Elastic X-ray Scattering in Condensed Matter (REXS2011) (Aussois,France, 2011), Школе Петербургского института ядерной физики РАН по физике-8-конденсированного состояния вещества (Гатчина, 2011; 2012; 2013), XIX Национальной конференции по использованию Синхротронного Излучения “СИ-2012”(Новосибирск, 2012).Материалы диссертации так же представлялись на семинарах кафедры физики твердого тела физического факультета МГУ и Института кристаллографииим.
А.В.Шубникова РАН; как приглашенные лекции на научных международных школах молодых специалистов “Синхротронное излучение. Дифракция ирассеяние” (Новосибирск, 2009; 2010), “Экспериментальные методы синхротронного излучения ” (Новосибирск, 2011).Публикации. Основные результаты диссертации отражены в 61 печатнойработе, полностью соответствующих теме диссертации: из них 20 статьей в рецензируемых научных журналах, включенных в перечень ведущих периодических изданий ВАК РФ, 10 статей в сборниках и трудах конференций, тезисы к 28докладам на конференциях и 3 учебных пособия.Ряд результатов диссертации включен в курсы лекций “Дифракционныйструктурный анализ” и “Дифракционный структурный анализ наноматериалов инаносистем”, читаемых для студентов физического факультета МГУ имениМ.В.Ломоносова, и вошел в материалы учебных пособий “Дифракционныйструктурный анализ (Допущено УМО по классическому университетскому образованию РФ в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 011200 – Физика и по специальности 010701 – Физика)” (А.С.Илюшин, А.П.Орешко – Киров: ИздательскийДом “Крепостновъ”, 2013 – 615 с.), “Интерференционные явления в резонанснойдифракции рентгеновского излучения” (А.П.Орешко, Е.Н.Овчинникова,В.Е.Дмитриенко – МО, Щелково: Изд-ль Мархотин П.Ю., 2012.
– 162 с.), “Введение в дифракционный структурный анализ” (А.С.Илюшин, А.П.Орешко – М.:физический факультет МГУ, 2008. – 336 с.), “Численные эксперименты в задачахрентгеновской оптики” (М.А.Андреева, В.А.Бушуев, Е.Н.Овчинникова,А.П.Орешко, И.Р.Прудников, А.Г.Смехова – М.: физический факультет МГУ,2005. – 149 с.; Издание 2-е – МО, Щелково: Из-ль Мархотин П.Ю.,2012 – 162 с.).Личный вклад автора. Все изложенные в диссертации оригинальныетеоретические и численные результаты получены лично автором, либо при егонепосредственном участии.
Постановка задачи, выбор подходов к ее решению ианализ полученных результатов осуществлялись автором. Вклад научного консультанта Е.Н.Овчинниковой (физический факультет МГУ) и В.Е.Дмитриенко(Институт кристаллографии РАН, Москва) состоял в обсуждении используемыхподходов и полученных результатов. Экспериментальные данные были получе-9-ны в результате совместной работы с научными группами на источниках синхротронного излучения ESRF (Гренобль, Франция) – С.П.Коллинз, Д.Лонди,Г.Бютье, Г.Нисбет; Photon Factory (Цукуба, Япония) – К.Ишида, Дж.Кокубун;КЦСИиНТ (Москва) – М.В.Ковальчук, Э.Х.Мухамеджанов, А.Н.Артемьев,Ф.В.Забелин, А.Г.Маевский, М.М.Борисов, А.Н.Морковин; HASYLAB@DESY(Гамбург, Германия) – А.Кирфель; СЦСТИ (Новосибирск) – Б.П.Толочко. Некоторые численные результаты были получены при совместной работе сА.М.Колчинской, А.А.Антоненко, Г.Т.Мулявко, Д.И.Бажановым (физическийфакультет МГУ); Е.В.Кривицким (ЮФУ, Ростов на Дону); Д.Кабаре (Университет Пьера и Мари Кюри, Париж, Франция).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
