Электрофизические и термодинамические свойства фуллеритов С60 и С70 при высоких давлениях ударного сжатия

• Автор: Авдонин, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 121 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
Местоположение фуллерена Сбо на фазовой диаграмме
углерода
Фазовые переходы фуллеритов Сбо и С70 под действием высоких
давлений
Изотермы высокого давления и сжимаемость фуллеритов Сво и С70
Колебания кристаллической решетки фуллеритов Сво и С70
Электронная зонная структура фуллеритов Сбо и С70 и их электропроводность при
высоком давлении
Электропроводность фуллерита Сбо при высоких динамических
давлениях
Уравнения состояния твёрдых тел и краткие сведения из физики ударных волн
Структурные исследования образцов фуллеритов Сбо и С70, испытавших воздействие
высоких динамических давлений
Ударная адиабата фуллерита Сбо
ГЛАВА 1. Полуэмпирические уравнения состояния фуллеритов С6о и С70
при высоких давлениях ударного сжатия
§1.1 Уравнение состояния фуллерита Сбои его полимерных фаз
§1.2 Уравнение состояния фуллерита С70
ГЛАВА 2. Динамические методы создания высоких давлений и способ
регистрации электропроводности ударно-сжатых образцов
§2.1 Метательные устройства для разгона пластин - ударников
§2,2 Схема измерительной ячейки и ее ступенчатое динамическое нагружение
§2.3 Регистрация ударно-волновых профилей давления в динамических
экспериментах
§2.4. Методы регистрации электропроводности в динамическом эксперименте
§2.5. Регистрации объемной составляющей электропроводности образцов фуллерита
Сбо в динамическом эксперименте
ГЛАВА 3. Электропроводность Сбо и С7о при высоких давлениях
ударного сжатия
§3.1 Электропроводность ударно-сжатых образцов ф)уллерита Сбо

§3.2 Электропроводность ударно-сжатых образцов фуллерита С70
§3.3 Расчёт термодинамических параметров ударно сжатых фуллеритов Сво и С70 и
переход к удельным значениям электросопротивления
ГЛАВА 4. Структурные исследования образцов фуллеритов Сво и С70,
испытавших воздействие ступенчатого ударного сжатия в ампулах
сохранения
§4.1 Устойчивость фуллерита Сбо
§4.2 Деструкция фуллерита С70
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Изменения физических свойств конденсированных сред при уменьшении межатомного расстояния в результате сильного сжатия является фундаментальной проблемой физики высоких давлений. Этой проблемой охватывается широкий круг тем, среди которых в последние 10-15 лет заметное место заняли исследования физико-химических превращений фуллеритов при высоких (-10 ГПа) давлениях.
Как известно, существует два способа создания высоких давлений. Первый - это создание давлений в статических прессах или алмазных наковальнях. Второй способ - это динамический, когда высокие давления в образце возникают на короткое, порядка микросекунды, время прохождения по образцу сильной ударной волны.
Подавляющее большинство работ по физике высоких давлений фуллеренов [1] выполнено с использованием первого способа создания давлений. Второй способ, уступая первому по богатству методик, имеет и свои преимущества. Одним из таких преимуществ является отсутствие передающей давления среды, которая в случае исследования фуллеренов при высоких давлениях может существенно осложнять получение требуемых результатов и их интерпретацию. Дело в том, что из-за большого диаметра молекул фуллеренов и их почти сферической формы кристаллическая структура фуллеритов характеризуется наличием больших межмолекулярных полостей, которые могут легко заполняться молекулами среды, передающей давление, и тем самым сильно влиять на электронную зонную структуру образцов. Чтобы избежать этих осложнений в работе [2] было предложено исследовать электрофизические свойства фуллеритов при высоких давлениях с использованием второго, ударно-волнового способа создания давлений. Идея была реализована на примере фуллерита Сбо, и было показано, что при динамическом нагружении в диапазоне 10-20 ГПа фуллерит Сбо обратимо изменяет свою электропроводность на 7-8 порядков.

Рис. 15. Зависимость электросопротивления фуллерита Сео от давления [64]
При увеличении нагрузки электрическое сопротивление фуллерита Cgo падает с ростом давления в диапазоне 8-20 ГПа [64; 65; 66] и, наконец, выше этого давления сопротивление фуллерита Сбо начинает возрастать. Такое поведение сопротивления может предполагать наличие фазового перехода в ГЦК-кристалле фуллерита С6о [67; 68], поскольку рентгеновские дифрактограммы, полученные на сохраненных после статического сжатия образцах, свидетельствуют о том, что молекулы Сбо не разрушаются в данном диапазоне давлений.
С другой стороны следует обратить внимание, что недавние измерения электрического сопротивления фуллерита Сбо в условиях высокого статического нагружения в алмазных наковальнях [69] показали, что каркасы молекул Cgo разрушаются при давлении 20 ГПа, что приводит к формированию непроводящей фазы при высоких давлениях (рис. 16).