Низкая цена
Всего 249a за скачивание одной диссертации
Скидки
75 диссертаций за 4900a по акции. Подробнее
О проекте

Электронная библиотека диссертаций — нашли диссертацию, посмотрели оглавление или любые страницы за 3 рубля за страницу, пополнили баланс и скачали диссертацию.

Я впервые на сайте

Отзывы о нас

Электронный магнитный резонанс в неоднородных системах пониженной размерности : диссертация ... доктора физико-математических наук : 01.04.11

Год: 2013

Номер работы: 29043

Автор:

Стоимость работы: 249 e

Без учета скидки. Вы получаете файл формата pdf

Оглавление и несколько страниц
Бесплатно

Вы получаете первые страницы диссертации в формате txt

Читать онлайн
постранично
Платно

Просмотр 1 страницы = 3 руб



Оглавление диссертации:

Введение Физика систем с пониженной размерностью - одна из наиболее бурно развивающихся областей современной науки, дающая ключ к пониманию свойств многих новых перспективных материалов. Особый интерес исследователей в последние годы вызывают низкоразмерные системы с приставкой «нано» (т.н. нанообъекты) и материалы на их основе, в частности, имеющие в своём составе двумерные (сверхтонкие пленки и монослои), одномерные (нанотрубки, наностержни) и «нульмерные» (наночастицы, «квантовые точки»)

Глава 1 Методические вопросы применения спектроскопии ЭМР к неоднородным низкоразмерным системам

В представленной работе в большей части экспериментов измерения спектров ЭМР проводились на спектрометре Х-диапазона (рабочая частота

9.1 ГГц) Varian Е-4 (США), обеспечивающим чувствительность не хуже 10 13 спин/образец при соотношении сигнал/шум 60:1, температурный диапазон измерений от 77 К до 400 К, точность измерения температуры не хуже 2 К, диапазон развертки магнитного поля от 1 до 6000 Э ["Е-4 EPR spectrometer system", technical manual]. Сигнал ЭПР представлял собой про

1.2 Общие сведения о методе электронного магнитного резонанса Важнейшие технологически полезные свойства многих материалов обусловлены их электронной и связанной с ней магнитной структурой. Метод электронного магнитного резонанса (ЭМР) позволяет успешно исследовать тонкие детали обеих структур, как электронного строения - валентное состояние атомов, их локальное окружение, динамику взаимодействия различных подсистем (спиновых, фононных), так и особенно магнитные взаимодействия, слабые (диполь

Метод электронного магнитного резонанса успешно применяется в последнее время при изучении различных наноструктур и композитных наноматериалов [Kliava, 2009], в частности, магнитных наночастиц в различных немагнитных (например, полимерных) матрицах. При обсуждении вопроса о наблюдении спектров ЭМР в наночастицах необходимо различать два случая: (1) наночастицы немагнитных материалов (благородные и щелочноземельные металлы, полупроводники) и (2) наночастицы магнитоупорядоченных материалов. Сна

Помимо традиционных методик в спектроскопии ЭПР твердого тела в последние годы развиваются новые, например метод «спиновых меток» (или «зондов»), получивший наибольшее развитие в биофизике. Идея метода состоит в том, что вещество, обладающее интенсивной и узкой линией ЭПР, помещается на поверхность или встраивается в объем областей, магнитное поле которых необходимо исследовать. Такая методика в некотором смысле аналогична технике магнитного декорирования (порошковых фигур) [Вонсовский, 1959]

Для отработки методики измерения зависимостей параметров сигнала ЭПР от микроволновой мощности был исследован образец кристаллического свободно-радикального соединения BDPA (a,Y-bisdiphenylene-f3-phenylallyl). Типичный сигнал ЭПР BDPA и способы определения двух его параметров для представлены на Рисунке

1.8. Резонансное поле определяется по формуле: HRES - H L +

0.5-ДН Р Р . HRES Фактор спектроскопического расщепления (ggez=

2.0023, Н е - фактор) можно найти с помощью соо

Для того чтобы охарактеризовать экспериментальный спектр ЭМР требуется вначале выполнить некоторые очевидные минимально необходимые операции: Во-первых, нужно определить число линий в спектре; если линий больше одной - определить их число, взаимное расположение, интенсивность т.е. попытаться определить тип тонкой и/или сверхтонкой структуры спектра; если линия в спектре одна («синглет»), то нужно определиться с её типом поликристаллического типа, ассиметричная линия Дайсона, симметричный синг

Глава 2 Обзор литературы по использованию спектроскопии ЭМР для исследования неоднородных систем пониженной размерности

Не будет преувеличением сказать, что интенсивное изучение наночастиц как особого класса объектов началось именно с обнаружения их необычных магнитных свойств. В работе [Frenkel, 1930] из энергетических соображений было показано, что частицы достаточно малого размера должны быть одно доменными. В середине 20 века теория однодоменных частиц стала активно разрабатываться [Kittel, 1949; Stoner, 1948; Neel, 1949; Brown Jr., 1963], а связанные с ней явления изучаться экспериментально (Jacobs, 1963)

Источником электронного магнитного резонанса в немагнитных объемных твердых телах являются изолированные парамагнитные центры. Их изолированность относительная: они не подвержены кооперативным эффектам, но взаимодействуют друг с другом, с кристаллической решёткой, дефектами и т.п. В частности, в металлах ЭМР происходит на свободных электронах [Хабибуллин, 1973]. Поэтому в английской литературе для ЭМР в металлах используется сокращение CESR (от "conduction electron spin resonance")

2.3. Спектры ЭМР наночастиц магнитоупорядоченных материалов Магнитные наночастицы различного состава (но, по большей части, на основе железа) экспериментально исследовались во многих работах (Sharma, 1977; de Biasi, 1978, 2002, 2006, 2013; Carinas, 1998; Gazeau, 1998, 1999; Berger, 2000; Guskos, 2007; Vargas, 2008; Kovarski, 2008] и др.). Спектры электронного магнитного резонанса магнитных наночастиц отличаются как от спектров парамагнетиков (описываемых теорией ЭПР), так и ферромагнетиков (о

Хотя современное состояние теории спектров ЭМР магнитных наночастиц нельзя признать удовлетворительным [Kliava, 2009], определённые успехи, за более чем 30 лет попыток создать такую теорию, всё же достигнуты. Можно выделить два подхода, различающиеся способом учёта тепловых флукутаций, и предложенные впервые в работах [Brown, 1963] и [de Biasi, 1978], соответственно. В обоих этих методах наночастица рассматривается как однородно намагниченный эллипсоид, для которого можно применить классическ

Сложные оксиды марганца с перовскитоподобной структурой (манганиты) интересны своими разнообразными электрическими и магнитными свойствами, включая колоссальное магнитоспоротивление, необычные виды кооперативных эффектов (орбитальное, спиновое и зарядовое упорядочение), и др. [Ramirez, 1997; Соеу, 1999; Salamon, 2001; Dagotto, 2003; Nagaev, 2001; Haghiri-Gosnet, 2003; Gor'kov, 2004]. К манганитам, в частности, относятся соединения вида Ai- x B x Mn0 3 (A=La, Pr, Nd, B=Sr, Ca, Ba) (Рис.

2.6. ЭМР в безметаллических фталоцианинах Полимеры с сопряженными связями («сопряженные полимеры», СПЛ), к которым относятся полимеры на основе соединений, обладающих фталоцианинов, представляют электрическими, собой широкий и класс интересными оптическими магнитными свойствами, которые активно изучаются с середины прошлого века [Топичиев, 1963; Каргин, 1968; Богуславский, 1968; Дулов, 1970; Симон, 1988; Берлин, 2002]. В 2000 году за открытие проводящих СПЛ («синтетических металлов») была

Глава 3 Спектры ЭМР гомои гетерометаллических магнитных наночастиц, диспергированных в различных матрицах

Спектры ЭМР различных типов металлосодержащих наночастиц можно разделить на две группы: (1) спектры наночастиц с сильными магнитными взаимодействиями, обеспечивающими магнитное упорядочение спинов внутри частиц (ферро-, ферри-, антиферромагнитное, типа спинового стекла и т.д.); (2) спектры наночастиц без внутреннего магнитного порядка, т.е. парамагнитных. Условно спектры первого типа можно назвать «ферромагнитными», а второго - «парамагнитными». Во втором случае можно вместо термина ЭМР исп

Одной из важнейших характеристик ферромагнитных наночастиц является температура блокировки 7Б, характеризующая возможность релаксации при изменении внешнего магнитного поля [Губин и др., 2005]. Стандартная процедура определения температуры блокировки включает измерение двух температурных зависимостей намагниченности - при охлаждении в нулевом (ZFC-процедура) и в ненулевом (FC-процедура) магнитном поле. Кроме того, обращение в ноль остаточной намагниченности или коэрцитивной силы также свидет

В настоящее время большой интерес проявляется к различным термопластам и эластомерам, находящим широкое применение в промышленности. Одной из фундаментальных задач данного направления является усиление эластомеров дисперсными наполнителями. Металлические дисперсные наполнители улучшают теплои электропроводность, магнитную восприимчивость, теплоемкость и другие свойства полимерных материалов. При использовании магнитных наполнителей получаются магнитопласты, обладающие свойствами как металличе

3.4. Влияние высоких температур на спектры ЭМР аморфных наночастиц FeMn в полиэтилене Бинарные сплавы железа с марганцем Fei.xMnx обладают интересными физическими свойствами, некоторые из которых находят практическое применение, например, в устройствах магнитоэлектроники. В частности пленки Feo.sMno.s используются в «спиновых затворах» считывающих головок современных жестких дисков. Магнитные свойства Fei.xMnx зависят, прежде всего, от соотношения железа и марганца. При х<

0.1 сплав

Нанокомпозит, содержащий наночастицы кобальта в матрице полиэтилена, был приготовлен методом термического разложения формиата кобальта в расплаве полиэтилена в минеральной масле. Синтез проводился при 290-300°С в потоке аргона, скорость которого обеспечивала быстрое удаление лигандов и растворителя от реактора. Необходимое количество формиата кобальта было введено в реакционную смесь при интенсивном помешивании. После охлаждения до комнатной температуре полученный порошок темно-серого цвета б

3.6. Проявление в спектрах ЭМР неоднофазности железосодержащих наночастиц на поверхности микрогранул ПТФЭ Синтез нанокомпозита проводили с использованием стандартной методики "класпол". Было обнаружено, что микрогранулы ультрадисперсного тефлона (УДПТФЭ) вследствие их малого размера образуют "кипящий слой" на поверхности нагретого минерального масла. Такое свойство УДПТФЭ было использовано для его нанометаллизации. Исследуемый образец получали разложением карбонила железа

Наночастицы типа «ядро-оболочка» («core-shell»), центральная часть которых (ядро) которых состоит из металлического кобальта, можно получить окислением поверхности металлической частицы кобальта. Для синтеза таких наночастиц был использован процесс термического разложения раствора ацетата кобальта в смеси микрогранул УДПТФЭ (см.предыдущий раздел) и очищенного минерального масла при 560 К. Газообразные продукты распада ацетата кобальта и пары растворителя удалялись из реакционной смеси током

3.8. Наночастицы кобальта на макрогранулах алмаза Как видно из предыдущего возможности исследования раздела, существенным ЭМР) наночастиц антиферромагнетизм отличием (с точки зрения на основе кобальта от методом является железосодержащих наночастиц большинства соединений кобальта (оксидов, фторидов и др.), которые, наряду с металлической фазой кобальта, могут встречаться в неоднородных по составу наночастицах. В случае наночастиц на основе железа целый ряд соединений (a-Fe, РезСч, у-Бег

В этом разделе описаны результаты исследования наночастиц железа ещё на одном типе стабилизирующего носителя - микрогранулах оксида кремния. Такие микрогранулы со средним размером «220 нм получали размалыванием синтетического опала на вибромельнице. Для удаления сорбированных примесей полученный дисперсный порошок прокаливали при температуре 300°С в вакууме. Для синтеза нанокомпозита применяли процесс термического разложения пентакарбонила железа на поверхности микрогранул SiCh. Как обычно,

3.11. Наночастицы Pt-FejCb в полиэтиленовой матрице Как указывалось выше, даже в «идеальных» наночастицах велика доля поверхностных атомов, свойства которых неизбежно отличаются от свойств атомов во внутренней части частицы. Гипотетически возможна ситуация, когда свойства плавно изменяются от поверхности к центру частицы, однако эксперимент и численные расчёты показывают, что можно ввести некоторую границу, разделяющую атомы на «внутренние» и «поверхностные», т.е. описывать наночастицу модель

3.12. Наночастицы магнетита в полимерной матрице Физические свойства магнетита во многом необычны и до сих пор недостаточно хорошо поняты [Белов, 1996]. Температура Кюри магнетита равна ТС = 858К [Walz, 2002]. Среди других ферритов магнетит отличается низким электрическим сопротивлением («10 Ом при 300 К), однако при переходе Вервея при 7V » 125 К переходит в высокоомное состояние. При повышение температуры выше Ту удельное сопротивление сначала падает (как у полупроводников), а затем, начин

Глава 4 ЭМР наночастиц немагнитных металлов

4.1. Неоднородное уширение спектров ЭМР парамагнитных наночастиц металлов Наночастицы на основе элементов, соединения которых в объёмном состоянии обычно парамагнитны (молибден, палладий, рений) или диамагнитны (золото) демонстрируют спектры ЭМР парамагнитного типа (поэтому для них имеет смысл использовать термин ЭПР), существенно отличающиеся от спектров ферромагнитных наночастиц, которые по своим характеристикам ближе к спектрам ФМР объёмных