Фазовые переходы и релаксационная динамика в кристаллах C60 C70 и C70 S48

• Автор: Эльгхолабзури Мунир
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 163 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ПО ФУЛЛЕРЕНАМ
1.1. Центральный вопрос проблемы
СУЩЕСТВОВАНИЯ ФУЛЛЕРЕНОВ — МЕХАНИЗМ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ
1.2. Получение фуллеренов
1.3. НАНОТРУБКИ И ЭНДОЭДРАЛЫ
1.4. ФУЛЛЕРЕНЫ В КОНДЕНСИРОВАННОМ СОСТОЯНИИ
ГЛАВА 2. СТРУКТУ РНЫЕ ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ
2.1. Теория фазовых переходов Ландау
2.2. Фазовые переходы второго рода
2.3. Коэффициенты разложения Ф (tj, Т, р) при фазовых переходах второго рода
2.4. Фазовые переходы первого рода, близкие к переходам второго рода
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА И ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОБРАЗЦОВ
3.1. Методика измерения проводимости и диэлектрической проницаемости
3.2. Методика исследования акустических свойств
3.3. Метод изготовления образцов
ГЛАВА.4 ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛЕНОК С60
4.1. Электрические и акустоэлектрические свойства
4.1.1. Электрические свойства пленок и влияние на них кислорода
4.1.2. Акустоэлектрические свойства пленок
4.1.3. Эффект деградации пленки
4.2. Релаксационная динамика и фазовый переход в пленках С6о
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ В КРИСТАЛЛАХ С70... 101 ГЛАВА 6. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ И Д ИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КРИСТАЛЛОВ C7oS48, C70S8 И ПЛЕНОК CvoS-is
6.1. Исследование диэлектрических свойств кристаллов C70S48
6.2. Калориметрические и электрические исследования кристаллов
6.2.1. Измерение сопротивления при постоянном токе
6.2.2. Калориметрические исследования кристаллов C70S48
6.3. Диэлектрические измерения кристаллов C7oS8
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
С начала 90-х годов стремительно растет число работ, посвященных исследованию фуллеренов. Выясняется, что фуллерены и углеродсодержащие нанотрубки, открытые во второй половине 80-х годов, обнаруживают совершенно особые свойства и как физические объекты, и как химические системы, и как материалы для практических приложений. Создание в 1990 г. эффективной технологии синтеза, а также разделения и глубокой очистки фуллеренов привлекло к изучению проблемы фуллеренов внимание многих тысяч исследователей — специалистов в области физики, химии, материаловедения и т. д.
При изучении фуллеренов в центре внимания всегда оказываются молекулы Сбо, интерес к которым вызван их изящной молекулярной симметрией, а также той совокупностью структурных, динамических и электронных свойств, которые они проявляют при образовании кристаллической структуры. Молекула С6о, обладающая икосаэдрической симметрией, имеет форму, очень близкую к сферической. Соответственно и взаимодействие между соседними молекулами подчиняется той же самой сферической симметрии, так что при комнатной температуре молекулы фуллеренов проявляют ориентационный беспорядок, образуя так называемые "пластические кристаллы". Кристаллическая решетка таких кристаллов гранецентрированная кубическая (ГЦК). Ниже 260 К четыре
молекулы, составляющие обычную элементарную ячейку ГЦК-решетки, становятся ориентационно-неэквивалентными и система испытывает фазовый переход первого рода, переходя к простой кубической структуре (ПК) с симметрией РаЗ. Как показали эксперименты, несмотря на центросимметричность молекулярной И кристаллической структуры СбО, в этих кристаллах наблюдаются достаточно хорошо выраженные дипольяые релаксационные процессы. Кроме того, обнаруженная в области фазового перехода аномалия диэлектрической проницаемости также указывает на важную роль дипольных моментов в динамике исследуемого фазового превращения. Интересной особенностью фазового перехода в С6о является также значительное влияние примесей на его характер и положение на шкале температур. Молекулы С70 являются менее симметричными. Последовательность фазовых переходов, а также тип симметрии фаз, образующихся в кристаллах С70, вплоть до настоящего времени являются предметом разнообразных исследований. Особый интерес представляет фуллеренсодержащее соединение С?о$48- При температурах ниже комнатной кристаллы C70S48 обладают полярной структурой Amm2. Фактически, физические свойства этих кристаллов не изучены. Между тем, наличие полярной симметрии в их кристаллической решетке позволяет рассматривать эти кристаллы в качестве материалов, перспективных с точки зрения возможности наблюдения в них сегнетоэлектрических свойств. Таким образом, выбранные для исследования
что указывает на то, что в ориентационно упорядоченной фазе с более высокой плотностью вращение молекул значительно более затруднено, чем в фазе с меньшей плотностью.
Спектроскопические данные, полученные ниже 240 К, показывают, что пик, который соответствует вращательной моде, должен иметь другие спектроскопические особенности. Данные рамановского рассеяния, полученные при 240 К, также говорят о непрерывности изменений в ширине и положении пиков. Этот результат интерпретирован Толбертом и др. [46] в рамках модели, в которой при высокой температуре молекулы свободно вращаются, тогда как при низкой температуре вместе с низкотемпературными тепловыми колебаниями появляются и высокочастотные колебания. Используя эту модель и считая, что появление фазового перехода зависит исключительно от плотности кристалла, эти авторы с помощью римановских спектров вычислили давление, при котором вращение молекул Сбо должно упорядочиваться, замораживаясь при комнатной температуре. Это давление оказалось равным 0,1 ГПа. Тот факт, что римановские пики при давлении от 1 до 16 ГПа все еще остаются широкими, заставило Толберта и др. предположить, что при высоких давлениях решетка Сбо находится в стеклообразном состоянии. При давлении выше 14 кбар исследования инфракрасного спектра смеси Сбо/Сто показали [47], что происходит расщепление пиков и что это должно быть отнесено за счет появления перехода типа порядок-беспорядок. Однако