Исследования структуры сверхпроводников Y1-x Yb x Ni2 B2 C, ряда полидисперсных систем, полимеров и белков методами EXAFS-спектроскопии и малоуглового рассеяния

• Автор: Конарев, Петр Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 133 с. : ил

Оглавление:
Введение
Глава 1 Исследование локальной структуры сверхпроводящих
борокарбидов серии УьхУЬхРНгВгС с помощью ЕХАРЗ-спектроскопии
1.1 Сравнительный анализ результатов исследований структуры 9 и свойств борокарбидов типа ЮМгЕЬС (Я- редкоземельный элемент)
1.2 Физические основы спектроскопии рентгеновского поглощения ]
1.3 Методика обработки ЕХ АР Б-спектров
1.4 Экспериментальная ЕХАРЗ-станция
1.5 Результаты ЕХАРЗ измерений сверхпроводящих борокарбидов 28 серии УьхУЪхРЛгВгС, синтезированных при высоких давлениях
1.5.1 Анализ локальной структуры УЪПгВгС и 29 У|.хУЬх№2В2С (х = 0.15, 0.4, 1.0) с высоким уровнем допирования иттербием по данным ЕХАРЗ-спектров
выше К-края N1 поглощения
1.5.2 Анализ локальной структуры У1.хУЬх№2В2С 36 (х = 0.0, 0.01, 0.025, 0.05, 0.10) с низким уровнем допирования иттербием по данным ЕХАРЗ-спектров выше К-края № поглощения
1.6 Обсуждение полученных результатов исследований
Глава 2 Исследование структурного перехода в трехкомпонентной
микроэмульсни (вода-АОТ-масло) методом малоуглового рассеяния
2.1 Сравнительный анализ результатов исследований структуры 49 и свойств микроэмульсий
2.2 Физические основы рассеяния от системы-смеси
2.3 Структура частицы и потенциал взаимодействия
2.4 Эксперимент
2.4.1. Приготовление образцов
2.4.2 Эксперименты по рассеянию и обработка данных
2.4.3 Анализ полученных результатов

2.4.3.1 Температурная и концентрационная зависимость
2.4.3.2 Взаимодействие между водяными каплями
2.4.3.3 Влияние соли
2.5 Обсуждение полученных результатов исследований
Глава 3 Программа PEAK интерактивного фитирования гауссовых профилей и 84 вычисления структурных параметров и ее применение для анализа внутренней структуры полимерной матрицы поли(октадецилсиликсана).
Глава 4 Разработка нового программного обеспечения для анализа данных 97 рентгеновских спектров поглощения и рассеяния
4.1 EXPROG-F - новый программный пакет для анализа данных
флуоресцентного EXAFS
4.2. Разработка нового программного пакета MASSHA
предназначенного для моделирования атомных структур и определения их формы по данным малоуглового рассеяния
4.2.1 Алгоритм моделирования жесткими телами
4.2.2 Трехмерная графика
4.2.3 Моделирование гетеродимерной структуры
4.2.4 Моделирование гомодимерной структуры
4.2.5 Основные преимущества программного пакета MASSHA 111 Глава 5 Исследование локальной и надатомной структур биологических 113 объектов (моноксида углерода дегидрогеназы и цинк (З-лактамазы)
методами EXAFS и малоуглового рентгеновского рассеяния
5.1 Исследование методом EXAFS и малоуглового рассеяния 113 моноксида углерода дегидрогеназы из Oligotropha carboxidovorans
5.2 Исследование методом EXAFS и малоуглового рассеяния 117 цинк бета-лактамазы из A. hydrophila
Заключение
Список литературы
Введение
История современной физической науки показывает, что рентгеновское излучение является эффективным средством для физической, химической, биологической и структурной характеризации вещества. Например, рентгеновская флуоресценция широко используется для качественного и количественного анализа вещества, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия может использоваться для изучения электронной структуры вещества. Рентгеновская кристаллография позволяет определять трехмерные структуры на атомном разрешении, а различные методики рентгеновского рассеяния дают структурную информацию для аморфных материалов с разной степенью разрешения.
Особое развитие в последние десятилетия получила методика исследования тонкой структуры рентгеновских спектров поглощения, получившая английскую аббревиатуру EXAFS - (extended X-ray absorption fine structure) или EXAFS-спектроскопия. Хотя само это явление и его основное объяснение в терминах квантомеханического интерференционного эффекта было известно еще с 1930х годов, оно не стало практическим методом до тех пор, пока не произошло два события: развитие Штерном и др. в 1974-1975 годах математического аппарата для описания физики данного процесса и предложение простого метода обработки данных; появление высокоинтенсивных синхротронных источников с высоким энергетическим разрешением. Как следствие этих двух достижений, число выполняемых EXAFS экспериментов начиная с 1970 года росло по экспоненциальной зависимости. Количество информации, которое можно получить из отдельного EXAFS эксперимента (обычно это всего около 10-20 параметров, характеризующих локальную структуру вокруг атома поглотителя, таких как координационные числа, межатомные расстояния и факторы Дебая-Валлера) несравнимо с тем, что имеется в рентгеновской дифракции, но в то же время информация от хорошо подготовленного эксперимента может оказаться уникальной и недоступной другими методами. EXAFS-спектроскопия (определяющая ближний порядок, локальную структуру в системе) особенно эффективна в сочетании с другими взаимодополняющими методиками, такими как

синтезированных при высоком давлении, температура Эйнштейна 9е=350К, в нормальных условиях 0Е=ЗООК). Рис. 46) зависимость фактора Дебая-Валлера №-N1 связи от концентрации х (УЬ) в ¥N1282С при температуре 7К.
Это согласуется с предположением о косвенном влиянии редкоземельного элемента К, входящего в К№2В2С, на критическую температуру через фононную систему и перенос заряда в зону проводимости, высказанным на основе результатов анализа данных неупругого рассеяния нейтронов [43].
Хотя У№2В2С имеет кристаллическую структуру слоевого типа,
предполагающую сильно анизотропные свойства, подобно купратам, но расчеты зонной структуры [12, 30, 44] указывают на Зх-мерный характер электронных зон. В рамках этих вычислений сверхпроводимость в Х№2В2С может быть описана обычным электрон-фононным механизмом с относительно высокой температурой перехода вследствие пиковой особенности Ван-Хова в плотности электронных состояний вблизи уровня Ферми. Примечательно, что основной вклад в пик вблизи уровня Ферми дают 36 состояния N1, причем практически с равными пропорциями от всех пяти 36 орбиталей №, а также с небольшими примесями э-р состояний бора и углерода. Исходя из этих результатов, можно предположить следующую модель взаимосвязи между изменениями электронной структуры УМ12В2С и изменениями локальной структуры, вызванными синтезированием при высоких давлениях: в ¥№2В2С, синтезированном при высоком давлениии, электронное заполнение 3с1 N1 состояний уменьшается, что приводит к уменьшению плотности состояний вбизи уровня Ферми. Как следствие температура сверхпроводящего перехода резко падает с 15.6 К (для образца, синтезированного при обычных условиях) до 8.2 К, при этом статические факторы Дебая-Валлера для №-№ связи уменьшаются, что обычно происходит при изменении (уменьшении) степени заполнения 3(1 зоны , как показано в [45] на примере Си н Ре.