Электронная и локальная структура некоторых кластерных и белковых материалов

• Автор: Яловега, Галина Эдуардовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 101 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Методика экспериментальных и теоретических исследований

1.1 Получение спектров К-края поглощения № и Ь2>3 края С1 в свободных кластерах №С1

1.2.1 Методика расчета теоретических спектров поглощения

1.2.2 Ограничения применимости схемы многократного рассеяния 18 1.3 Отладка методики теоретического анализа ХАКЕБ на примере

различных соединений

1.3.1 РеОиЬаРеОз

1.3.2 СаМпОз и ЬаМп03

1.3.3. ЬаСиОЗ

1.3.4 АвОаБг

1.3.5. Ш2
Глава 2 Исследование спектров рентгеновского поглощения свободных кластеров №С1
Глава 3 Исследование локальной и электронной структуры селена в канале канкренита
Г лава 4 Исследование локальной и электронной структуры белков
4.1 Трансферрин
4.2 Рубредоксин
Литература

Введение
Актуальность темы. В последнее время значительно расширился круг объектов, которые удается исследовать методом рентгеновской спектроскопии поглощения. Кроме “классических” веществ с высокоупорядоченными кристаллическими структурами, появилось множество объектов, большинство из которых обладает низкосимметричной локальной структурой. К таким материалам можно отнести биологические объекты, аморфные вещества, свободные кластеры и кластеры интеркалированные в полости цеолитов.
Развитие методов генной инженерии вызвало повышенный интерес к исследованию биологических объектов, например различных видов белков. В частности, к исследованию модификаций локальной и электронной структуры, вызывающих изменение биологических свойств белков, в зависимости от локального окружения активного центра (металла) и замещения железа другими металлами.
Так же вызывают интерес объекты, представляющие собой свободные кластеры, либо кластеры или отдельные атомы помещенные в различные каркасные структуры. Эти материалы интересны как связующее звено двух различных областей физики: атомной физики и физики конденсированного состояния, позволяющее исследовать переход от изолированного атома к “бесконечному “ твердому телу.
Так как большинство важных физических свойств материалов в конденсированном состоянии определяется их электронно-энергетическим строением, которое в свою очередь существенно зависит от локальной структуры материала, то представляется важным выбор метода исследования локальной и электронной структуры веществ. Одним из уникальных методов исследования особенностей электронной подсистемы вещества в конденсированном состоянии является анализ тонкой структуры

рентгеновских спектров поглощения, которые могут дать информацию о распределении свободных электронных состояний.
Совместный анализ экспериментальных и теоретических данных позволяет с высокой степенью достоверности получить сведения о геометрической структуре и электронном строении изучаемых объектов. Используемый в работе метод рентгеновской спектроскопии поглощения в ближней к краю области, в сочетании с теоретическим анализом на основе расчета в рамках формализма многократного рассеяния в прямом пространстве, не применялся ранее для исследуемых в работе классов веществ.
В соответствии с изложенным целью настоящей работы являлось определение особенностей электронной и локальной структуры свободных кластеров ЫаС1, кластеров селена в матрице канкренита и биологических молекул типа трансферрина и рубредоксина на основе анализа тонкой структуры рентгеновского поглощения в ближней к краю области.
Для этого были решены следующие задачи:
- отлажена методика и с высоким разрешением получены рентгеновские № К-и С1 Ь2,з-спектры поглощения в свободных кластерах НаС1 различного размера;
- отлажена методика и проведен теоретический анализ рентгеновских спектров поглощения свободных кластеров НаС1, поляризованных спектров селена в матрице канкренита, белков типа трансферрина, при замещении атома в активном центре, спектров рубредоксина, зависящих от спина;
- на основе совместного анализа данных эксперимента и теоретических расчетов исследованы особенности энергетического распределения парциальных плотностей электронных состояний в зоне проводимости, а также локальной структуры свободных кластеров ЫаС1, Б с в матрице канкренита и белков типа трансферрина и рубредоксина.
Научная новизна и практическая ценность.
В настоящей работе впервые получены:

результатов не был достаточно успешным. В настоящем разделе представлен теоретический анализ экспериментального спектра рентгеновского поглощения кислорода [66] методом полного многократного рассеяния, позволивший получить новую информацию о деталях электронного строения в зоне проводимости ис>2.
Для расчета мы использовали ячейку флюорита с постоянной решетки а=5,47 А [30]. В расчет включались фазовые сдвиги с орбитальным моментом вплоть до четырех для всех типов атомов.
В процессе рентгеновского поглощения фотоэлектрон движется в поле поглощающего иона кислорода с вакансией на внутреннем 1т уровне, на которую релаксируют внешние электроны. Поэтому для сопоставления с экспериментальным спектром был выполнен расчет для релаксированного потенциала в Ъ+ приближении [5]. На рис. 1.9 (Ь, с) проведено сопоставление теоретического спектра с экспериментальным. Как видно, спектры хорошо соответствуют по энергетическому положению основных деталей структуры. Некоторые отличия в форме спектров связаны с тем, что при расчете теоретического спектра не были учтены факторы, приводящие к уширению спектра, а именно : конечное время жизни “дырки”, длина свободного пробега фотоэлектрона, экспериментальное разрешение.
В дипольном приближении рентгеновский коэффициент поглощения а(Е) для К- края кислорода пропорционален произведению квадрата дипольного матричного элемента вероятности перехода и плотности свободных р- состояний кислорода [5] т.е.
а(Е) ~тЬ(Е)2 Ыр°(Е)

здесь А1р (Е)- парциальная плотность свободных р- состояний кислорода, и
/с1гФ1(г,Е) А(г) у/с(г)
тр(Е) =
[/с1гФ21(г,Е)]1/