Сборник научных трудов по материалам
ПРОЯВЛЕНИЕ СТРУКТУРНОЙ НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТИ
жүктеу/скачать 3,44 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Метлов Л.С. ведущий научный сотрудник Донецкого физико-технического института им. А.А. Галкина, доктор физ.-мат. наук
| ПРОЯВЛЕНИЕ СТРУКТУРНОЙ НЕЭКВИВАЛЕНТНОСТИ
МАГНИТНЫХ ЗОНДОВ В КООРДИНАЦИОННЫХ СОЕДИНЕНИЯХ 3d-ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ Шаповалов В.А. старший научный сотрудник Донецкого физико-технического института им. А.А. Галкина, канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник, Украина, г. Донецк Shapovalov V.V. PhD Department of Physics Queens College of the City University of New York, США, г. Нью-Йорк Dadachova E. PhD, Professor of Radiology and Microbiology and Immunology Sylvia and Robert S. Olnick Faculty Scholar in Cancer Research Albert Einstein College of Medicine of Yeshiva University, США, г. Нью-Йорк Метлов Л.С. ведущий научный сотрудник Донецкого физико-технического института им. А.А. Галкина, доктор физ.-мат. наук, Украина, г. Донецк В статье рассматриваются закономерности расположения магнитных ионов, вво- димых в матрицу материала, в элементарной ячейке соединения. Эти закономерности определяются тем, что магнитные оси иона в элементарной ячейке решетки материала благодаря структурно неэквивалентных положениям, в которых может расположиться магнитный ион, ориентируются определенным образом по отношению к кристаллографи- ческим осям комплекса с магнитным ионом. Ориентация главной магнитной оси вводимо- го иона определяет основные свойства материалов. Ключевые слова: материаловедение, магнитный ион, неэквивалентные положения ионов в элементарной ячейке, метод молекулярной динамики. В настоящее время для аттестации наноматериалов [1] и лекарственных средств нет характеристики, учитывающей динамику ближайшего окружения магнитного зонда, находящегося в веществе, в частности, в белке, в состав которого входят комплексно – связанные ионы металлов и играющие суще- ственную роль в функционировании белка и стабилизации его структуры. До настоящего времени в материаловедении не обращается достаточ- ного внимания на то, что магнитные оси иона в элементарной ячейке решет- 20 ки материала ориентируются определенным образом по отношению к кри- сталлографическим осям комплекса с магнитным ионом. Причем, магнитные оси иона могут иметь различную ориентацию по отношению к кристалло- графическим осям комплекса. В элементарной ячейке решетки имеется не- сколько таких возможностей, зависящих от особенностей структуры матери- ала. Такие возможности появляются при наличии структурно неэквивалент- ных положений в элементарной ячейке решетки, в которых может располо- житься магнитный ион. Свойства материалов определяются: ориентацией магнитных осей ионов относительно кристаллографических осей комплекса; количеством возможных структурно неэквивалентных положений ионов в элементарной ячейке; симметрией кристаллического поля в месте нахожде- ния магнитного иона. Изучение природы появления неэквивалентных положений ионов наиболее четко и ясно возможно только в комплексах монокристаллов [2, 3]. Поэтому в статье обсуждается появление неэквивалентных положений в комплексах с магнитными ионами Fe 3+ в монокристалле цинк – алюминиевой шпинели. Модель неискаженной элементарной ячейки цинк – алюминиевой шпинели ZnAl 2 O 4 представлена на рис. 1. На рис. 1 приведена схема ее эле- ментарной ячейки, которая состоит из четырех подрешеток. Все ее четыре кубические подрешетки являются структурно и геометрически неэквива- лентными. Рис. 1. Элементарная ячейка цинк – алюминиевой шпинели ZnAl 2 O 4 . Все ее четыре кубические подрешетки являются структурно и геометрически неэквивалентными Во время формирования структуры вещества заполнение кристалло- графических позиций реальной структуры ионами шпинели зависит от соот- ношения их радиусов и исследуется методом молекулярной динамики, за- ключающейся в том, что в начальном положении ионы находятся в кристал- лографических позициях, соответствующих структуре неискаженной идеаль- 21 ной кубической шпинели – рис. 2, плоскость (110), а с ростом количества временных шагов происходит смещение ионов кислорода вдоль <111> согла- сно красных векторов. При этом атомы цинка и алюминия остаются строго на «своих» местах! На рис. 3 по горизонтальной оси отложено количество временных шагов, по вертикальной оси показано смещение ионов Fe 3+ , заме- стивших ионы Al 3+ , из центрального положения вдоль кристаллографических осей <111> – симметрично относительно центра. Для расчетов выбраны пар- ные потенциалы Букингема. C ростом количества временных шагов ионы кислорода смещаются группой по три иона внутрь кубической подрешетки в одну сторону и по три – в другую сторону (рис. 2 – красные векторы), обра- зуя тригональные искажения в направлении кристаллографических осей <111>. Рис. 2. Структура неискаженной кубической шпинели ZnAl 2 O 4 . Плоскость (110) Рис. 3. В зависимости от количества временных шагов – t происходит смещение ионов Fe 3+ , заместивших ионы Al 3+ 22 Рис. 4. Вдоль оси <111> образуется двухминимумный потенциал кристаллического поля. В общем случае в монокристалле образуется 8 возможных вариантов расположения ионов Fe 3+ - по 2 вдоль 4 осей <111> жүктеу/скачать 3,44 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|