Рентгенография алмазных нанокластеров

• Автор: Байдакова, Марина Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 121 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава I. Синтез алмазных материалов. Методы исследования
кристаллографической структуры алмазов
1.1. Методы синтеза искусственных алмазов. Фазовая
(давление-температура) диаграмма возможных состояний углерода
1.2. Алмаз детонационного синтеза
1.3. Термодинамическое рассмотрение превращений алмаз
графит для наноразмерных частиц
1.4. Спектроскопия комбинационного рассеяния света и 20 электронная микроскопия как методы исследования фазового перехода алмаз-графит в нанокластерных материалах
1.5. Цель исследования и постановка задачи
Глава II. Особенности получения и подготовки образцов
ультрадисперсного алмаза детонационного синтеза. Ренгенография углеродного материала на примере УДА и пиролитического углерода
2.1. Особенности синтеза и методика подготовки образцов
2.2. Рентгенограмма порошка ультрадисперсного алмаза 31 "сухого" синтеза и пиролитического углерода
2.2.1. Общие положения теории рассеяния рентгеновских лучей
2.2.2. Рентгенограмма порошка УДА "сухого" синтеза
2.2.3. Рентгенограмма пиролитического углерода
2.3. Исследования топологии поверхности методом МУРР
2.3.1. Свойства математических и реальных (физических) 47 фракталов
2.3.2. Фрактальная структура кластеров меди в матрице 49 гидрированного углерода
2.4. Заключение
Глава III.
Структура
синтеза
нанокластера углерода детонационного
3.1. Рентгенограммы детонационного углерода и УДА, 56 полученных в результате различных методов очистки
3.2. Фрактальная структура УДА
3.3. Очистка продуктов детонации высокоактивным 62 окислителем
3.4. Спектроскопия КРС и протонного ЯМР образцов УДА
3.5. Модель структуры углерода детонационного синтеза
Глава ГУ. Реконструкция поверхности и фазовый переход алмаз- 78 графит в нанокластерах ультрадисперсного алмаза
4.1. Временные трансформации на рентгенограммах УДА
4.2. Механизм структурной самоорганизации оболочки УДА
4.3. Данные экспериментального наблюдения фазового 89 перехода алмаз-графит в УДА при изохронном отжиге
4.3.1. Трансформация рентгеновских дифрактограмм УДА в 89 процессе отжига в атмосфере аргона
4.3.2. Трансформация спектров КРС для образцов УДА в 96 процессе перехода алмаз-графит при отжиге в аргоновой атмосфере
4.4. Влияние водорода на структуру ультрадисперсного алмаза
4.5. Механизм фазового перехода алмаз-графит в УДА
Заключение
Список литературы

Введение
В последние годы широкое развитие получили работы по исследованию свойств кластеров, представляющих собой агрегаты, состоящие из ограниченного числа атомов (от нескольких десятков до нескольких тысяч) и занимающих по своим свойствам промежуточное положение между уединенным атомом и твердым телом. Интерес к ним в первую очередь обусловлен уникальной возможностью исследовать изменение характера структурно-фазового перехода в зависимости от числа частиц в системе. Открытие новых аллотропных форм углерода: «луковичной» (onion-like) формы углерода, фуллеренов, нанотруб и ультрадисперсных алмазов, привело к необходимости пересмотра общепринятых представлений о механизмах и процессах структурных превращений углерода. Поскольку, как и другие модификации алмаза, УДА находится в метастабильном состоянии, можно надеяться на то, что данная система будет реагировать на внешние воздействия существенно сильнее, чем другая система с кластерами того же размера, и поэтому с экспериментальной точки зрения структурно-фазовый переход будет достаточно легко идентифицировать.
Особенностью кластеров, как наноразмерных объектов, является определяющее влияние поверхности на структурные и электронные свойства, поскольку в таких объектах число поверхностных атомов становится соизмеримым с числом объемных. Система из нанокластерных частиц в силу избыточной энергии Гиббса, обусловленной вкладом поверхностной составляющей, стремится к ее снижению, что проявляется в агрегации свободных наночастиц в образования, имеющие уже на порядок большие размеры (несколько сотен Ангстрем). Такие агрегаты, часто называемые ультрадисперсными средами, в ряде случаев оказываются фракталами. Более того, единичным структурным элементом фрактальной

соотношение Порода соблюдается тем раньше, чем ближе форма неоднородности к сферической. В то же время, наклон кривой зависимости Ц.ч) от % 5 в «промежуточной» области, где закон Порода еще не соблюдается, может дать сведения о геометрии системы. Так, при волокнистой или листоподобной структуре кривая имеет меньший наклон -тангенс угла наклона достигает 4 только при больших углах, где интенсивность мала.
С увеличением числа областей неоднородностей в единице объема происходит уменьшение средних расстояний между ближайшими соседями. Так как частицы не могут сблизиться на расстояние, меньшее 211, то не все положения частиц становятся равновероятными. Даже появление такого примитивного порядка приводит к увеличению вклада в интенсивность члена, ответственного за межчастичную интерференцию. По мере увеличения плотности упаковки частиц, интенсивность при малых 5 уменьшается и на кривых постепенно проявляется интерференционный максимум; в области больших 5 эффект межчастичной интерференции ослабевает и все кривые оказываются весьма близкими к кривой для изолированной сферической частицы.
Подчеркнем, что поскольку положение интерференционного максимума на кривых интенсивности обусловлено существованием наиболее вероятного расстояния между центрами рассеивающих частиц Ьт, для «жидкостных» систем, состоящих из одинаковых сферических частиц, можно считать, что Ьт = 2Я, и рассчитывать радиус по формуле:
К = (4+5) X/4п@т< (12)
полученной с помощью модельных представлений и являющейся аналогом формулы Вульфа-Брэгга: зтЬт = 2л, использование которой также не лишено целесообразности [50].