Сверхпроводимость, электронные и магнитные свойства углеродных материалов на основе фуллерита и алмаза (1104746)
Текст из файла
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТИМЕНИ М.В. ЛОМОНОСОВА____________________________________________________________ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТНа правах рукописиКРЕЧЕТОВ Алексей ВикторовичСВЕРХПРОВОДИМОСТЬ, ЭЛЕКТРОННЫЕ ИМАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВНА ОСНОВЕ ФУЛЛЕРИТА И АЛМАЗАСпециальность 01.04.09 −Физика низких температурАвтореферат диссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наук___________________________________________________________МОСКВА – 2007Работавыполненанакафедрефизикинизкихтемпературисверхпроводимости физического факультета Московского государственногоуниверситета имени М.В. Ломоносова.Научный руководитель:доктор физико-математических наук,профессор Кульбачинский ВладимирАнатольевичОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наук,ведущий научный сотрудник,Тарасов Валерий Павлович;доктор физико-математических наук,главный научный сотрудник,Муковский Яков МоисеевичВедущая организация:Институт проблем химической физикиРАН, г.
Черноголовка, Московская обл.,Ногинский р-он.Защита состоится “____”______ 2007 года в _______ на заседанииДиссертационногосоветаД.501.001.70Московскогогосударственногоуниверситета имени М.В. Ломоносова по адресу: 119992, ГСП-2, Москва,Воробьевы горы, МГУ, физический факультет, криогенный корпус, аудитория 205а.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультетаМГУ им. М.В. Ломоносова.Автореферат разослан “____” _____________ 2007 годаУченый секретарь Диссертационногосовета Д.501.001.70 МГУ им. М.В. Ломоносовадоктор физико-математических наук,профессорГ.С.
ПЛОТНИКОВОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальностьтемыисследования.Вследствиеуникальногосочетанияфизических, механических и химических свойств углеродные материалы широкоприменяются в современных технологиях: электронике, энергетике, в качествеэффективных сорбентов и уплотнителей, как конструкционные материалы иювелирные изделия. Причем за последние 20 лет круг этих примененийсущественно расширился за счет открытия новых форм углерода. Например,обнаруженный в 1985 году фуллерен C60 проходит испытания в материалахсолнечных элементов и лекарствах для лечения ВИЧ-инфекции.
Кристаллическийфуллерен, получивший название фуллерит, реагирует с различными металлами,образуяпозволяетхимическиеменятьметаллических,асоединенияегофуллериды.электронныесвойствафуллериды некоторыхИнтеркалированиеотфуллеритаполупроводниковыхщелочных,дощелочноземельных иредкоземельных металлов обладают сверхпроводящими свойствами. Однако, донастоящего времени остается невыясненным вопрос – в фуллеридах каких составоввозможна сверхпроводимость, каковы пути повышения критической температурыТc.
Отсутствие экспериментально обоснованных обобщений в этой области физикии химии углерода делает невозможным направленный синтез новых соединений сболее высокими температурами сверхпроводящих переходов, что является нетолько актуальной задачей фундаментальной науки, связанной с выяснениеммеханизма сверхпроводимости в фуллеридах, но и важно для практики. В этомотношении важно отметить неоспоримые преимущества метода синтеза сиспользованием органических растворителей и безводных солей галогенидовметаллов. Такой подход к синтезу гомо- и гетерофуллеридов предоставляетвозможность получать фуллериды с различными металлами.Традиционные аллотропы углерода – графит и алмаз – по-прежнемупредставляют огромный интерес в научной и практической сферах деятельностиученых и инженеров.
Например, алмазы и алмазные пленки, обладая наивысшейтеплопроводностью среди всех прочих материалов, крайне перспективны присоздании высокостабильных и термостойких электронных устройств высокоймощности. В последнее время появились сообщения о сверхпроводимости алмаза,легированного бором. Однако природа сверхпроводимости в легированном алмазедо конца не исследована.
До настоящего времени активно исследовались сильно1легированные бором поликристаллические алмазы и алмазные пленки. Подробныхисследований влияния уровня легирования бором на механизм проводимостимассивных монокристаллов алмаза не проводилось.Особый интерес представляет исследование нанокомпозитных материаловна основе алмаза и/или фуллерита и сверхпроводников, например карбидовметаллов. Такие композиты, которые можно отнести к сверхтвердым материалам,можно применять для создания сверхпроводящих наковален в камерах высокогодавления или в зондовой микроскопии (можно проводить исследования в контактес поверхностью).
Одно из возможных направлений для решения этой задачисвязано с разработкой технологии спекания смеси мелкокристаллических алмазныхили фуллеритовых порошков с порошками металлов (Nb, Mo) при высокомдавлении и температуре. Стоит отметить, что металлические композиты на основефуллеритаобладаютопределеннымипреимуществамипосравнениюсинтеркалированными фуллеритами, например они не активны на воздухе. Всевышеизложенное обосновывает актуальность систематических исследованийфуллеридов, сильно легированных бором кристаллов алмаза и композитныхматериалов на основе алмаза и фуллерита, проведенных в данной диссертационнойработе.Объекты исследования. В данной работе исследованы гетерофуллериды на основещелочных металлов с щелочноземельными металлами А2MC60 (А= K, Rb, Cs;M=Be, Mg, Ca), с редкоземельными металлами А2MC60 (M= Sm, Gd, Tb, Yb, Lu), cпереходными металлами K2MC60 (M=Sc, Ti, V, Cr, Fe, Ni, Cu), а также с таллием иалюминием ACsTlC60, A2TlC60 (A=K, Rb), K2AlC60, синтезированные в средеорганических растворителей – толуоле, тетрагидрофуране (ТГФ).Также исследовались монокристаллы алмазов макроразмеров (массой до 3,8карат), сильно легированные бором, полученные методом температурногоградиента при T=1650 K и P=5,5 ГПа.
Один из образцов с максимальным уровнемлегирования бором подвергался отжигу при T=2220 К и P=5,5 ГПа.Кроме того, в работе исследованы сверхтвердые поликристаллическиекомпозиты на основе алмаза с добавлением металлов Nb и Mo, полученные привысоких статических давлениях (7,7 – 12,5 ГПа) и температурах (1373–2173 К).Целиработызаключались:висследованиитемпературнойзависимостимагнитной восприимчивости новых гетерофуллеридов состава A2MC60 (A=K, Rb,2Cs;M-переходные,щелочноземельныеидругиеметаллы);установлениизависимости между параметром кристаллической решетки сверхпроводящихгетерофуллеридов и температурой перехода в сверхпроводящее состояние;сравнении полученных результатов с известными зависимостями для фуллеридовщелочных и щелочноземельных металлов;висследованииспектровкомбинационногорассеяния(КР)светагетерофуллеридов; сравнении полученных экспериментальных данных со спектромфуллеритаианализеизмененийфононногоспектрамолекулыС60вгетерофуллеридах;в изучении спектров электронного парамагнитного резонанса (ЭПР),электронных свойств гетерофуллеридов, определении g-фактора парамагнитныхцентров; в получении температурных зависимостей магнитной восприимчивостигетерофуллеридов, рассчитанных из спектров ЭПР и их магнитных свойств;висследованиипроводимостимонокристалловалмаза,сильнолегированных бором, в диапазоне температур от 0,5 К до 300 К и в определениивлияния уровня легирования и последующего отжига на механизмы проводимостимонокристалла алмаза;в исследовании электрофизических свойств композитов алмаза с металлами(Nb и Mo) и фуллерита с диборидом магния и определении измененийтранспортных свойств композита в зависимости от его состава;в установлении влияния концентрации фуллерита в композите MgB2:C60 напроводимость и сверхпроводящие свойства материала.Основные положения, выносимые на защиту.
В ряде новых гетерофуллеридов наоснове щелочных и щелочноземельных металлов K2MC60 (M=Be, Mg, Ca), Rb2MC60(M=Be, Ca); щелочных и f- металлов K2MC60 (M= Sm, Gd, Tb, Yb, Lu), Rb2YbC60;щелочных и d- металлов K2MC60 (M=Sc, Ti, V, Cr, Fe, Ni, Cu); а такжегетерофуллеридов с таллием и алюминием ACsTlC60, A2TlC60 (A=K, Rb), K2AlC60обнаружена сверхпроводимость с температурой сверхпроводящего перехода Tc от≈12 K до 27,2 K. Установлено, что при увеличении параметра кристаллическойрешетки температура перехода в сверхпроводящее состояние также увеличивается.Обнаружено, что в щелочных фуллеридах с участием переходных и непереходныхили постпереходных металлов с нарушенной f-оболочкой (редкоземельные3металлы)илизаполненнойd-оболочкой(легкиепереходныеметаллы)сверхпроводящие свойства отсутствуют.На основе экспериментальных данных по КР спектроскопии показано, что вновых сверхпроводящих гетерофуллеридах основной вклад в электрон-фононноевзаимодействие вносят низкоэнергетические фононные моды молекул фуллеренаHg(1-4) (≈260 см-1 – 760 см-1).Обнаружен эффект изменения механизма проводимости монокристалловалмаза макроразмеров (массой до 3,8 карат) при увеличении в них концентрациибора.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
