Зарядовое состояние и диффузия водорода в икосаэдрических квазикристаллах

• Автор: Морозов, Альберт Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 101 с. : ил.

1. Квазикристаллы

2.1 Икосаэдрические сплавы на основе титана

2.1 Структура икосаэдрических квазикристаллов

2. Исследование квазикристаллов «из первых принципов»

2.1 Псевдопотенциалы

2.2 Определение заряда

2.3 Порядок связи по Майеру

2.4 Молекулярная динамика

2.5 Расчет коэффициента диффузии

3. Зарядовое состояние и диффузия

3.1 Оптимизация геометрии структур

3.2 Первое окружение атома водорода
3.3 Порядок связи по Майеру в квазикристаллах
3.4 Зарядовое состояние водорода в квазикристаллах
3.5 Тенденция изменения заряда в квазикристаллах
3.6 Скорость диффузии водорода в квазикристаллах
3.7 Заключительное обсуждение результатов
4. Выводы
5. Список литературы

Актуальность темы.
Общеизвестно, что существование дальнего порядка трансляционного типа, характерного для обычных кристаллов, ограничивает порядки возможных в структуре поворотных осей симметрии. Обычные кристаллы имеют поворотные оси симметрии второго, третьего, четвертого и шестого порядков. Все остальные оси симметрии несовместимы с трансляционной симметрией системы и считались до 1984 года некристаллографическими. Ситуация радикальным образом изменилась после открытия в 1984 году Шехтманом и сотрудниками [1; 2; 3; 4] упорядоченной фазы нового типа. Они показали, что в быстро охлажденных сплавах системы А1-Мп появляется новая фаза, дифракционная картина которой представляет собой совокупность острых брегговских пиков, расположенных с симметрией икосаэдра, включающей в себя «запрещенные» для кристаллов оси симметрии пятого порядка. Поэтому данные соединения были названы квазикристаллами [5]. Квазикристаллы — одна из форм организации структуры твёрдых тел, характеризующаяся осями симметрии, запрещенными в классической кристаллографии для периодических структур, и наличием апериодического дальнего атомного порядка. Вследствие отсутствия структурной периодичности применение традиционных методов кристаллографии и физики твердого тела для квазикристаллов уже становится неадекватным, и необходимы новые идеи и подходы. В это же время Маккей выдвинул гипотезу о том, что

должны существовать апериодические покрытия, моделирующие структуру квазикристаллов. В частности, для квазикристаллов 5-го порядка такими моделями являются мозаики Пенроуза [2; 3].
Квазикристаллы, как правило, сплавы металлических элементов, но их свойства отличаются от свойств, близких по составу кристаллических и аморфных металлических фаз. Они обладают высокими электросопротивлением с отрицательным температурным коэффициентом, низкой теплопроводностью, специфическими оптическими, магнитными и механическими и трибологическими свойствами. Большой интерес к квазикристаллическим сплавам объясняется сочетанием в них повышенной прочности [6], характерной для аморфных сплавов, со стабильностью свойственной кристаллам. Все это делает их интересными объектами для возможных приложений. Одним из таких приложений является возможность использования квазикристаллических сплавов на основе титана в качестве накопителей водорода. Именно исследованию особенностей структуры и электронных свойств последних объектов и посвящена настоящая работа.
Цели.
Возможность квазикристаллов абсорбировать водород и легко десорбировать его, в большей степени, определяется их кристаллической структурой и зарядовым состоянием водорода в квазикристалле.

4 24(§) 0 3097 1130 гг (1,0) 4,720
5 24(8) 0 1906 3115 N1 (0,87), Н (0,13) 5,228
6 48 (Ь) 1476 1883 4020 Т1 (0,87), №(0,13) 6,698
7 12 (е) 4075 0 5000 гг (0,71), И (0,29) 7,280
8 12 (е) 1965 0 5000 гг (1,0) 7,691
Таблица
Атомные позиции и их занятость в М(И2гТе)
Символ по Пирсону с1146 Пространственная группа /тЗ ао—13,307 А
позиции X У ъ Занятость сНА)
1 2 (а) 0 0 0 гг (0,55), Бе (0,45)
2 24 (8) 0 1097 1819 Т1 (0,62), Ъх (0,38) 2,827
3 48 (И) 1180 3065 1778 Т1(1,0) 4,970
4 12 (б) 3821 0 0 гг (1,0) 5,085
5 24 (8) 0 2124 3226 ре (1,0) 5,140