PhysTech 2006 Annual

2006
ЕЖЕГОДНИК
www.kfti.knc.ru
КФТИ 2006 / Ахмин
ИМЕНИ
Е. К. ЗАВОЙСКОГО
Pantone 2935 CVC
2006
Pantone 2935 CVC
КАЗАНСКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
КФТИ 2006 / Ахмин
ФИЗТЕХПРЕСС
2007
КАЗАНСКИЙ
ФИЗИКОТЕХНИЧЕСКИЙ
ИНСТИТУТ
российская академия наук
казанский научный центр
казанский
физико–технический
институт
имени е. к. завойского
2006
ежегодник
ФИЗТЕХПРЕСС
УДК 006.16(471.41)(09)+53(06)
ББК 22.3е(2)л+22.3я54(2 Рос.тат)
К14
К14 Казанский физико-технический институт им. Е. К. Завойского 2006.
Ежегодник. – Казань: ФизтехПресс, 2007. 293 с.
ISBN 978-5-94469-019-7
Под общей редакцией
К. М. Салихова
Редактор-составитель В. К. Воронкова
Редакционная коллегия
В. Ф. Тарасов (председатель), В. К. Воронкова (зам. председателя), С. М. Ахмин, Р. М. Баязитов,
А. А. Бухараев, Х. Л. Гайнутдинов, Н. А. Карташёва, Л. В. Мосина, И. В. Овчинников, В. Ю. Петухов,
В. В. Самарцев, Г. Б. Тейтельбаум, Я. В. Фаттахов, С. К. Черников
Печатается по решению
Учёного совета Казанского физико-технического института им. Е. К. Завойского КазНЦ РАН
В ежегоднике представлены материалы, отражающие деятельность Казанского физико-технического
института имени Е. К. Завойского Казанского научного центра Российской академии наук за 2006 год.
Сборник включает также некоторый справочный материал по институту.
УДК 006.16(471.41)(09)+53(06)
ББК 22.3е(2)л+22.3я54(2 Рос.тат)
ISBN 978-5-94469-019-7
© КФТИ КазНЦ РАН, 2007
© Обложка Аксёнов И.А., 2007
© Макет, оформление Ахмин С.М., 2007
Ответственный редактор С. М. Ахмин
Редакторы С. М. Ахмин, Н. А. Карташёва, Л. В. Мосина, О. Б. Яндуганова
Технические редакторы Д. В. Ильматова, С. Г. Львов
Издательство “ФизтехПресс” КФТИ КазНЦ РАН
420029, Казань, Сибирский тракт, 10/7
Лицензия No 0325 от 7 декабря 2000 года
Подписано в печать 29.06.2007
Формат 60х90/8. Бумага мелованная
Гарнитура Times. Печать офсетная
Тираж 225 экз.
Живи и процветай, физтех!
Гордимся мы тобой всегда!
Мы преумножим твой успех,
Сил не жалея и труда!
Предисловие редактора
В 2006 году учёные нашего института, как всегда, работали самоотверженно и получили весьма интересные результаты.
Наша обычная плановая исследовательская работа проходила на фоне важных
событий в жизни Российской академии наук и нашего института. С 1 мая началась
реализация первого этапа реформирования РАН, стал выполняться первый этап
сокращения бюджетных штатных единиц и существенного повышения заработной
платы научных сотрудников. Планируется, что к концу 2008 года бюджетная средняя заработная плата научных сотрудников будет 20–30 тысяч рублей. Сокращение
в 2006 году было произведено на 8.9%. Значительную часть сокращения бюджетных штатных единиц мы осуществили за счет сокращения или перевода части
совместителей на финансирование из грантов. К сожалению, несколько сотрудников пришлось сократить. Одновременно произошло повышение заработной платы
научных сотрудников. К концу 2006 года заработные платы различных категорий
научных сотрудников возросли на 90–200%. Первый этап реформирования прошёл
без серьезных последствий для реализации научных проектов. Но позиция, конечно,
ухудшилась: существенно уменьшилась возможность маневра кадрами на следующих
этапах реформирования.
Знаменательным событием стало празднование юбилея института: физтеху исполнилось 60 лет. Для отдельного человека 60 лет – это уже пенсионный возраст. Но
для института в целом – это не так. К нам ежегодно приходит молодое пополнение
– на работу и в аспирантуру поступают выпускники университетов, причём весьма
обещающие перспективные молодые люди. Такой ежегодный приток молодых учёных позволяет институту не стареть. Не стареем мы еще и потому, что каждый год
берёмся за решение новых научных задач. И немолодые сотрудники с юношеским
пылом берутся за их решение. Сама наука не стареет, поэтому и институт не стареет
душой, если сотрудники занимаются актуальными проблемами. Юбилей института
предоставил хороший повод научному сообществу, руководству РАН, руководству
Республики Татарстан дать оценку нашей работы. Мы получили высокую оценку. Это
вызывает чувство гордости за физтех, вдохновляет на еще более самоотверженную
работу. Торжества в связи с юбилеем физтеха прошли очень достойно: были и насыщенная научная программа, гости, поздравления; сотрудники института с большим
энтузиазмом отнеслись к подготовке и проведению юбилея физтеха, в дни юбилея
появился замечательный гимн физтеха.
В 2006 году пополнился парк приборов, и сейчас мы можем планировать весьма
амбициозные эксперименты.
В этом году физтех организовал несколько научных конференций. Можно отметить Международный симпозиум по современным проблемам химической физики,
приуроченный к моему 70-летию. В его работе приняли участие многие известные в
мире первоклассные учёные. В связи с юбилеем я получил высокую награду, много
поздравлений от коллег и друзей из Татарстана, Москвы, Новосибирска, Санкт-Петер-
6
|
предисловие
бурга и из-за границы. Я всем очень благодарен. Приятно, что в этих поздравлениях
даётся высокая оценка работы всего физтеха.
Хорошо, что мы выпускаем ежегодник: по свежим следам мы записываем наиболее приметные события из жизни КФТИ. По-существу, мы составляем летопись
нашего института. Это, конечно, очень хорошо. Но это и очень большая работа. В
этой работе участвуют многие сотрудники института. Но некоторые делают для выхода ежегодника больше, чем другие: В. К. Воронкова, Н. А. Карташёва, С. М. Ахмин,
Л. В. Мосина. Всем спасибо.
К. М. Салихов
содержание
|
7
Содержание
12
Структура института
Важнейшие события года
15
17
Юбилей КФТИ
К. М. Салихов
Гимн Казанского физико-технического института
Важнейшие результаты года
18
19
20
26
Орден “За заслуги перед Республикой Татарстан”
Государственная премия Республики Татарстан
Важнейшие результаты фундаментальных исследований,
рекомендованные Учёным советом КФТИ КазНЦ РАН в отчёт РАН
за 2006 год
Итоги конкурса научных работ сотрудников КФТИ 2006 года
Научные сообщения
27
29
32
37
42
47
Носители тока различной природы в купратах и их проявление
в данных ряда экспериментов
Г. Б. Тейтельбаум
Особенности распространения акустических волн вблизи структурного
фазового перехода в манганите La0.875Sr0.125MnO3
Х. Г. Богданова, А. Р. Булатов, В. А. Голенищев-Кутузов, А. А. Потапов
Фотонное эхо в LuLiF4:Er3! в слабых магнитных полях
В. Н. Лисин, В. В. Самарцев, А. М. Шегеда, В. А. Зуйков
Фотофизические и фотохимические свойства мезогенного
аддукта европия (III)
Д. В. Лапаев, В. Г. Никифоров, А. А. Князев, В. С. Лобков,
К. М. Салихов, Ю. Г. Галяметдинов
Влияние температуры на эмиссионные свойства мезогенного
аддукта европия (III)
Д. В. Лапаев, В. Г. Никифоров, А. А. Князев, В. С. Лобков,
К. М. Салихов, Ю. Г. Галяметдинов
Особенности либраций молекул в жидкости в субпикосекундном
диапазоне
В. Г. Никифоров, В. С. Лобков
8
|
содержание
52
55
60
66
69
73
78
82
86
91
95
99
103
107
110
113
116
120
Генерация и эффективный квантовый контроль двухцветного
светового поля в когерентной трёхуровневой среде
С. А. Моисеев
Эффекты распространения, взаимодействия и интерференции
световых мод в сужающемся субволновом зонде оптического
микроскопа ближнего поля
Н. М. Арсланов, С. А. Моисеев
Первые примеры исследования методом ЭПР взаимодействий Сu–Tb
и Cu–Gd в гетероядерных кластерах с редкоземельными ионами
В. К. Воронкова, Р. Т. Галеев, Л. В. Мингалиева, А. А. Суханов
ESEEM как метод исследования диполь-дипольных взаимодействий
в нитроксильных бирадикалах
Р. Б. Зарипов, К. М. Салихов
Применение времяразрешённого ЭПР и оптической спектроскопии
для исследования фотодинамических реакций, возникающих
при импульсном лазерном фотолизе
А. А. Обыночный, В. С. Июдин, К. М. Салихов
Численные расчёты неравновесной поляризации электронных спинов
триплетных экситонов, вызванной их взаимной аннигиляцией
М. Х. Бренерман, А. Е. Мамбетов, К. М. Салихов
К расчёту спектров ЭПР спин-коррелированных разделённых зарядов
в фотосинтетических реакционных центрах
А. Р. Мурсалимов, Ю. В. Садчиков, С. К. Черников, К. М. Салихов
Исследование молекулярной подвижности альфа-кристаллина
методами ЯМР спектроскопии
Т. А. Зинкевич, О. И. Гнездилов
Атомно-силовая микроскопия композитных электродов
с каталитическими свойствами
С. А. Зиганшина, А. П. Чукланов, А. А. Бухараев
Особенности нелинейного поглощения наночастиц серебра в видимом
диапазоне
А. Л. Степанов, И. А. Файзрахманов, И. Б. Хайбуллин
Динамика фотоионизации и нагрева при лазерном отжиге
имплантированного кремния
Р. М. Баязитов, Р. И. Баталов, И. Б. Хайбуллин
Магнитные свойства кремния, имплантированного ионами железа
в магнитном поле
Г. Г. Гумаров, В. Ю. Петухов, В. А. Жихарев, Е. П. Жеглов,
И. Б. Хайбуллин
ЭПР и ЯМР спектроскопия механоактивированного глюконата кальция
В. Ю. Петухов, Г. Г. Гумаров, Е. П. Жеглов, А. А. Обыночный
ЭПР ионов Cr4! в кристалле LiScGeO4
Г. С. Шакуров
ЭПР центров трёхвалентного железа в кристалле SrF2:Fe
Е. Р. Житейцев, В. А. Уланов, М. М. Зарипов
Аномалии в магнитных свойствах кристаллов ВaF2:Cu
В. А. Уланов, М. М. Зарипов, И. И. Фазлижанов, Р. М. Ерёмина
Высокочастотная ЭПР спектроскопия Mg2SiO4:Tb3!
А. А. Коновалов, В. Ф. Тарасов
Анизотропные обменные взаимодействия в CuTe2O5
Р. М. Ерёмина, Т. П. Гаврилова
содержание
124
128
134
139
144
148
154
157
161
165
170
172
177
183
187
|
Магнитооптическая спектроскопия парамагнитных центров
кубической симметрии Yb3! в кристаллах структурного ряда
флюорита
К. И. Герасимов, М. Л. Фалин
Магнитные свойства поли(пропилен имин) дендромезогенных
комплексов меди: ЭПР исследование
Н. Е. Домрачева
Состояние ионов Gd3! в универсальных сульфосодержащих
ионообменных полимерах по данным ЭПР
Г. П. Вишневская, Е. Н. Фролова, А. Р. Фахрутдинов
Влияние внешнесферного аниона на свойства cпинового перехода
в Fe(4-OCH3-SalEen)2Y, Y " PF6, NO3
Т. А. Иванова, И. В. Овчинников, А. Н. Туранов
Исследование методом ЭПР NO-содержащих комплексов гемового
и негемового железа в тканях крыс при фармакологической
десимпатизации
С. В. Юртаева, А. А. Обыночный, А. И. Исмаилова, Х. Л. Гайнутдинов
Исследование эффектов облучения тонких плёнок Bi2Sr2CaCu2O8
ионами Co! и Fe! с энергией 40 кэВ
А. Н. Бухараев, А. А. Валидов, Г. Г. Гумаров, Н. Ю. Панарина,
В. Ю. Петухов, Ю. И. Таланов, Р. И. Хасанов
Ферромагнитное упорядочение примесей железа
в кондо-полупроводнике SmB6
Т. С. Альтшулер, Ю. В. Горюнов
Квантовая память в режиме оптического субизлучения.
Оптимальная форма импульсов
А. А. Калачёв, В. В. Самарцев
Спектральные особенности сигналов фемтосекундного
фотонного эха в легированных полимерных плёнках
при комнатной температуре
В. С. Лобков, А. В. Леонтьев, К. М. Салихов, В. В. Самарцев,
Г. М. Сафиуллин, В. А. Зуйков
Плотность энергии “медленного света”
Р. Н. Шахмуратов
Программное обеспечение “среднего” уровня для низкополевого
медицинского МР томографа ТМР-0.12-КФТИ
Э. Ф. Биктимиров, С. И. Осокин
Компьютерное моделирование испытаний кабин грузовых
автомобилей
С. К. Черников, А. М. Файзуллин, А. Н. Ахмадышин
Программно-аппаратный комплекс для моделирования механических
процессов в сложных технических объектах
С. К. Черников, А. Н. Ашихмин, Т. П. Баскевич
Механизмы формирования, сохранения и реконсолидации
долговременной памяти
Т. Х. Гайнутдинова, Р. Р. Тагирова, А. И. Исмаилова, Л. Н. Муранова,
Х. Л. Гайнутдинов
Эффекты антител к кальций-связывающему белку S100 на ионные
токи идентифицированных нейронов улитки Helix lucorum
В. В. Андрианов, Д. И. Силантьева, Х. Л. Гайнутдинов
9
10 |
содержание
60 лет КФТИ
193
194
197
206
Выездные научные сессии ОФН и секции “Магнетизм”
Научного совета РАН по физике конденсированных сред
Торжественное заседание, посвящённое 60-летию КФТИ
60-летие КФТИ им. Е. К. Завойского Казанского научного центра РАН
К. М. Салихов
Поздравления, поступившие в адрес института в связи с 60-летием
Aспиранты и молодые учёные
209
Аспиранты и молодые учёные
Персоналии
211
213
215
217
220
223
Кев Минуллинович Салихов. К 70-летию со дня рождения
Л. К. Аминов, А. Ф. Андреев, С. Н. Багаев, К. А. Валиев, В. К. Воронкова,
А. В. Ильясов, Ю. Н. Молин, И. В. Овчинников, Р. З. Сагдеев, В. Ф. Тарасов,
И. Б. Хайбуллин, Ю. Д. Цветков
Репортаж с торжественного заседания, посвящённого 70-летию К. М. Салихова
К семидесятилетию Кева Минуллиновича Салихова
К. А. Валиев
Мне семьдесят?! Не могу поверить!
К. М. Салихов
Поздравления, поступившие в адрес К. М. Салихова в связи с 70-летием
Евгений Иванович Штырков. К 70-летию со дня рождения
М. Ф. Галяутдинов, С. А. Моисеев
История
226
Хронология истории Казанского физико-технического института
им. Е. К. Завойского КазНЦ РАН (1945–2000)
Н. А. Карташёва
Научно-организационная деятельность
246
247
248
251
252
254
255
257
Новые экспериментальные возможности в области сканирующей
зондовой микроскопии
А. А. Бухараев
Отдел криогенной техники в 2006 году
С. Я. Хлебников
Международный симпозиум “Modern Problems of Chemical Physics”
В. Ф. Тарасов, В. К. Воронкова
Участие физтеховцев в Международном симпозиуме в Новосибирске
А. А. Коновалов
Журнал “Applied Magnetic Resonance”
Л. В. Мосина
“EPR newsletter”: все новости жизни ЭПР сообщества для Вас!
Л. В. Мосина
Международная премия им. Е. К. Завойского 2006
Л. В. Мосина
Премия им. М. Л. Блатта 2006
В. Н. Лисин
содержание
|
Цифры и факты
258
259
260
264
264
272
274
275
281
291
291
2006 год в цифрах
Темы, финансируемые из госбюджета
(Отделение физических наук РАН)
Проекты, финансируемые на конкурсной основе
Важнейшие результаты фундаментальных исследований,
вошедшие в отчёт РАН в 2005 году
Публикации сотрудников института
Защиты, награды, государственные стипендии
Участие сотрудников института в преподавательской деятельности
Конференции, организованные КФТИ и при участии КФТИ
Участие сотрудников института в конференциях
Участие в выставках
Гости института
11
Казанский физико–технический институт 2006
Структура института
Дирекция
Учёный совет
Директор
Салихов Кев Минуллинович
член-корр. РАН, академик АН РТ,
д.ф.-м.н.
Салихов Кев Минуллинович, член-корр. РАН
председатель
Овчинников Игорь Васильевич, д.ф.-м.н.
заместитель председателя
Воронкова Виолета Константиновна, к.ф.-м.н.
учёный секретарь
Баязитов Рустэм Махмудович, д.ф.-м.н.
Бухараев Анастас Ахметович, д.ф.-м.н.
Богданова Халида Галимзяновна, д.ф.-м.н.
Гайнутдинов Халил Латыпович, д.б.н.
Гарифуллин Ильгиз Абдулсаматович, д.ф.-м.н.
Лисин Валерий Николаевич, к.ф.-м.н.
Моисеев Сергей Андреевич, д.ф.-м.н.
Петухов Владимир Юрьевич, д.ф.-м.н.
Самарцев Виталий Владимирович, д.ф.-м.н.
Соловаров Николай Константинович, к.ф.-м.н.
Таланов Юрий Иванович, д.ф.-м.н.
Тарасов Валерий Федорович, д.ф.-м.н.
Тейтельбаум Григорий Бенционович, д.ф.-м.н.
Фаттахов Яхъя Валиевич, к.ф.-м.н.
Хайбуллин Ильдус Бариевич, член.-корр. РАН
Хлебников Святослав Яковлевич, к.ф.-м.н.
Шакирзянов Масгут Мазитович, д.ф.-м.н.
Курбатова Надежда Васильевна
технический секретарь
Зам. директора по научной работе
Тарасов Валерий Федорович
д.ф.-м.н.
Зам. директора по общим вопросам
Аджалиев Юнус Амзанович
Учёный секретарь
Воронкова Виолета Константиновна
к.ф.-м.н.
12
структура института
Казанский физико–технический институт 2006
|
13
Научные и научно-вспомогательные подразделения
Отдел химической физики
Заведующий: член-корр. РАН, академик АН РТ, проф.,
д.ф.-м.н. Салихов Кев Минуллинович
Лаборатория молекулярной фотохимии
Заведующий: член-корр. РАН, академик АН РТ,
проф., д.ф.-м.н. Салихов Кев Минуллинович
Лаборатория физики и химии поверхности
Заведующий: д.ф.-м.н., заслуженный деятель науки
РТ Бухараев Анастас Ахметович
Отдел радиационных воздействий на материалы
Заведующий: член-корр. РАН, академик АН РТ,
проф., д.ф.-м.н., заслуженный деятель науки РТ
Хайбуллин Ильдус Бариевич
Лаборатория радиационной физики
Заведующий: член-корр. РАН, академик АН РТ,
проф., д.ф.-м.н., заслуженный деятель науки РТ
Хайбуллин Ильдус Бариевич
Лаборатория интенсивных радиационных
воздействий
Заведующий: д.ф.-м.н. Баязитов Рустем
Махмудович
Лаборатория радиационной химии
и радиобиологии
Заведующий: д.ф.-м.н., заслуженный деятель
науки РТ Петухов Владимир Юрьевич
Отдел медицинской физики
Заведующий: к.ф.-м.н. Фаттахов Яхъя Валиевич
Лаборатория методов медицинской физики
Заведующий: к.ф.-м.н. Фаттахов Яхъя Валиевич
Лаборатория биофизики
Заведующий: д.б.н. Гайнутдинов Халил Латыпович
Лаборатория магнитоакустики
Заведующий: д.ф.-м.н. Шакирзянов Мазгут Мазитович
Лаборатория радиоспектроскопии диэлектриков
Заведующий: д.ф.-м.н., заслуженный деятель науки РТ
Тарасов Валерий Федорович
Лаборатория молекулярной радиоспектроскопии
Заведующий: проф., д.ф.-м.н., заслуженный деятель
науки РФ и РТ Овчинников Игорь Васильевич
Лаборатория физики перспективных материалов
Заведующий: проф., д.ф.-м.н., заслуженный деятель
науки РТ Тейтельбаум Григорий Бенционович
Лаборатория нелинейной оптики
Заведующий: академик РАЕН, проф., д.ф.-м.н.,
заслуженный деятель науки РТ и РФ Самарцев
Виталий Владимирович
Лаборатория моделирования физико-механических
процессов и систем
Заведующий: к.т.н. Черников Сергей Константинович
Группа роста кристаллов
Руководитель: Куковицкий Евгений Филиппович
Отдел криогенной техники
Заведующий: к.ф.-м.н. Хлебников Святослав Яковлевич
Отдел телекоммуникационных технологий
Заведующий: к.ф.-м.н. Мусин Виталий Мухбирович
Отдел контрольно-измерительных приборов
и автоматизированных систем управления
Заведующий: Дюльдев Игорь Николаевич
Библиотека
Заведующая: Фалина Гульшат Эльгизовна
и.о. Гайнутдинова Светлана Станиславовна
Патентная служба
Главный специалист: Туриянский Ефим Аронович
Редакция журнала “Applied Magnetic Resonance”
Главный редактор: член-корр. РАН, академик АН РТ,
проф., д.ф.-м.н. Салихов Кев Минуллинович
Зам. гл. редактора по научно-редакционным вопросам,
ответственный секретарь: к.ф.-м.н. Мосина Ляйля
Васильевна
Зам. гл. редактора по издательским вопросам:
к.ф.-м.н. Ахмин Сергей Михайлович
14 |
структура института
Казанский физико–технический институт 2006
Службы
Приёмная
Секретарь-референт: Губайдуллина Альфия Закировна
Бухгалтерия
Главный бухгалтер:
Гусева Раиса Рафаиловна
Экспериментальная мастерская
Мастер-станочник: Гайнутдинов Наиль
Валеевич
Отдел научно-технической информации
Вед. инженер: Карташёва Нина Алексеевна
Планово-экономическая группа
Главный экономист: Голенева Валентина Михайловна
Архив
Главный специалист: Карташёва Нина Алексеевна
Отдел кадров
Заведующая: Мухтасарова Халима Лутфулловна
АХО
Заведующая: Куприянова Ольга Олеговна
Aспирантура
Заведующий: Туриянский Ефим Аронович
(до 15.10.2006)
Петрушкин Сергей Валериевич (с 16.10.2006)
Отдел главного энергетика
Главный энергетик:
Аджалиева Зухра Тазиевна
Канцелярия
Заведующая: Куркина Нина Георгиевна
Отдел охраны труда
Инженер по ТБ и ГО: Хлебникова Альбина
Фердинандовна
и.о. Галеева Фарида Габудиновна
Группа текущего ремонта
Мастер: Гнездилов Иван Дмитриевич
Отдел материально-технического снабжения
Заведующий: Садыков Нияз Рифгатович
Гараж
Механик: Лукин Иван Тимофеевич
Казанский физико–технический институт 2006
важнейшие события года
Юбилей КФТИ
Какую дату считать днём рождения КФТИ? 13 апреля
1945 года вышло постановление Совета Народных Комиссаров СССР об открытии Казанского филиала АН
СССР. 28 августа 1945 года Президиум АН СССР сделал
следующий важнейший шаг: был назначен и.о. директора
института и определены названия секторов института.
Этот день может претендовать на то, чтобы быть днём
рождения физтеха. В середине января и начале февраля
1946 года рядом приказов был сформирован первый штат
института, и институт фактически начал функционировать. Этот короткий период тоже можно рассматривать
как момент рождения физтеха. Мы долго думали, когда
же нам отмечать юбилей института. Можно было ориентироваться на августовский протокол распорядительного
заседания Президиума АН СССР. Приняв во внимание
многие обстоятельства, мы решили отметить юбилей
института в начале февраля 2006 года, и выбор пал на
8 февраля. Кстати, наш выбор удачно совпал с днём
российской науки.
Юбилей Казанского физтеха был отмечен двумя важными научными мероприятиями. Секция “Магнетизм”
Научного cовета РАН по физике конденсированных сред
Торжественное заседание, посвящённое шестидесятилетию Казанского физико-технического института им. Е. К. Завойского КазНЦ РАН,
состоявшееся в Национальном Культурном центре “Казань” 9 февраля 2006 года.
15
16
|
важнейшие события года
провела свою выездную сессию в физтехе. В физтехе
состоялась также выездная научная сессия Отделения
физических наук РАН. В работе этих научных сессий
приняли участие учёные Москвы, Черноголовки, Казанского государственного университета и Казанского
физтеха. Доклады, представленные на этих сессиях,
вызвали огромный интерес всего физического, и даже
не только физического, научного сообщества Казани,
все доклады заслушивались в заполненном участниками конференц-зале института. Конечно, для нас незабываемыми событиями стали замечательные доклады,
представленные акад. Камилем Ахметовичем Валиевым,
акад. Олегом Николаевичем Крохиным, акад. Владиславом Борисовичем Тимофеевым. Проведение этих научных
сессий, участие в их работе известных учёных, а также
многочисленные поздравления от институтов РАН, в том
числе институтов Казанского научного центра и руководства ОФН, стали свидетельством высокой оценки
вклада учёных КФТИ КазНЦ РАН в фундаментальную
науку, достойного места КФТИ КазНЦ РАН в системе
научных учреждений нашей страны.
В Татарстане юбилей КФТИ им. Е. К. Завойского
КазНЦ РАН был отмечен как важное событие в жизни
всего научного сообщества республики, не только физиков,
и как заметное событие в культурной жизни республики.
Физтех много и плодотворно сотрудничает с университетами Казани. В дни юбилея института мы получили
свидетельства высокой оценки образовательной деятельности физтеха со стороны Казанского государственного
университета, Казанского технологического университета,
Казанского технического университета, других университетов. Многолетнее сотрудничество объединяет физтех с
Академией наук Республики Татарстан. Руководство АН
РТ, институты АН РТ дали высокую оценку деятельности физтеха. Руководство республики также отметило
значение физтеха в жизни республики. Вот уже прошёл
год с того дня, как мы отмечали юбилей института, но
Казанский физико–технический институт 2006
сотрудники института живо вспоминают как во время торжественного собрания 9 февраля 2006 года в здании НКЦ
“Казань” Первый вице-премьер Кабинета Министров РТ
Равиль Фатыхович Муратов от имени всего руководства
Татарстана поздравил физтех и передал ключи от нового
автобуса марки “Газель”. Через неделю автобус уже пригнали в институт! Конечно, всё это было замечательно и
незабываемо! И очень хорошо, что мы издаем ежегодник,
благодаря ежегоднику такие эпизоды останутся в памяти,
не затеряются для истории института.
Юбилей института стал важным событием в жизни
физтеха, событием для сотрудников. Многие сотрудники
института непосредственно участвовали в подготовке и
проведении юбилейных мероприятий, и поэтому юбилейные мероприятия прошли как общий праздник и как
праздник для каждого сотрудника. Я хотел бы сказать,
что юбилей и связанные с этим мероприятия прибавили
каждому сотруднику физтеха чувство гордости за КФТИ
им. Е. К. Завойского КазНЦ РАН, желание работать еще
лучше во славу физтеха, во славу науки. В дни юбилея
впервые прозвучал замечательный гимн физтеха. Слова
написала с.н.с., к.ф.-м.н. Ляйля Васильевна Мосина,
музыку сочинил Рафик Вартанович Аганов, ранее работавший в физтехе и оставшийся в душе физтеховцем.
Гимн понравился всем сотрудникам и всем гостям, принимавшим участие в юбилейных мероприятиях. Ещё мне
хочется отметить такой эпизод. На следующее утро после
торжественного собрания, посвящённого юбилею института, утром у входа в институт меня поджидал один из
рабочих, работающих в нашем институте. Он хотел поприветствовать меня, пожать руку, так как он испытывал
чувство гордости за институт, в котором он работает. Я
нахожу этот эпизод очень трогательным. Действительно,
юбилей института дал нам прилив гордости за родной
физтех, придал силы для дальнейшей работы.
К. М. Салихов
важнейшие события года
Казанский физико–технический институт 2006
Гимн Казанского физико-технического института
�
�����������������
��
:�
��
17
музыка Р. Аганова
стихи Л. Мосиной
���
��
� � � � � � � �
��
�� �� � �
��
|
��
�������
� �� � � � � �
��
������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
��
��
��
�
�
���
��
���
� ��� �
����
���
������
��
� � � � � � �
���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
�
�
�������
��
��
��
� � �� � �
��
���
��
��
���
���
��
� � � � � � � � � � � � �. � �
��
���
�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
����
�
�
��
���
� � � � �.
��
� � ��
� ��
���
��
�
� � ��
� � � �
�
������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
���
�
��
���
�
���
� �
�
�
��
�
� � � �
��
�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
����
�
�
�
��
��
��
�
�
� �
:
��
�
�
�
�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
Ты был рожден в Победы год,
Завойский имя дал тебе.
Победоносен твой восход,
Победной быть твоей судьбе!
Припев:
Живи и процветай, физтех!
Гордимся мы тобой всегда!
Мы преумножим твой успех,
Сил не жалея и труда!
Мы корифеев свято чтим,
Их опыт – наш бесценный клад.
Мы на плечах у них стоим
И видим дальше во сто крат.
Припев
Открытьям и свершеньям – быть!
Полету мысли нет преград!
Науке преданно служить,
Себе не требуя наград!
Припев
�
�.
Казанский физико–технический институт 2006
важнейшие результаты года
Орден “За заслуги перед Республикой Татарстан”
Указом Президента Республики Татарстан от 31 октября
2006 года за достойный вклад в развитие науки, активную
научно-организационную, педагогическую и общественную деятельность орденом “За заслуги перед Республикой
Татарстан” награжден Салихов Кев Минуллинович – директор Казанского физико-технического института имени
Е. К. Завойского Казанского научного центра РАН.
Вручая награду, М. Ш. Шаймиев отметил: “Этот человек известен на мировом уровне, являясь достойным
продолжателем дела своих великих предшественников”.
Президент выразил К. М. Салихову благодарность от имени всех татарстанцев и от себя лично за многолетний
труд во благо развития науки. Кев Минуллинович, в свою
очередь, ответил, что внимание со стороны общества приятно, и от этого, образно говоря, вырастают крылья.
Поздравление Президента РТ: К. М. Салихов (слева) и
М. Ш. Шаймиев (справа).
На приёме у Президента РТ 3 ноября 2006 года. Cлева направо: А. И. Коновалов, К. М. Салихов, М. Ш. Шаймиев,
А. М. Мазгаров, С. Г. Дьяконов.
18
важнейшие результаты года
Казанский физико–технический институт 2006
|
19
Государственная премия Республики Татарстан
Государственная премия Республики Татарстан 2006
года была присуждена в области науки и техники за
цикл работ “Физика ван-флековских парамагнетиков”
М. М. Зарипову, г.н.с. КФТИ им. Е. К. Завойского КазНЦ
РАН, в составе коллектива учёных Казанского государственного университета: С. А. Альтшулера (посмертно),
М. А. Теплова (посмертно), М. C. Тагирова, Б. З. Малкина, Л. К. Аминова, Д. А. Таюрского, А. В. Егорова.
Нечасто бывает так, что целая отрасль науки вызревает и получает основное развитие в пределах одного творческого коллектива. Именно это можно сказать о физике
так называемых ван-флековских перемагнетиков (ВФП),
начальные идей которой, последовательная теоретическая проработка, важнейшие предложения по применению
принадлежат учёным физического факультета Казанского
государственного университета, чей приоритет в данной
области признан мировым научным сообществом. Здесь
же, в Казанском университете – родине электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) – были проведены первые
эксперименты по наблюдению магнитного резонанса в
ВФП, убедительно подтвердившие интересные особенности этого класса веществ, предсказываемые теорией.
Начало истории физики ВФП можно отнести к
середине пятидесятых годов прошлого века, когда по
предложению профессора С. А. Альтшулера его ученик
М. М. Зарипов рассчитал характеристики ядерного маг-
нитного резонанса (ЯМР) в кристаллах, содержащие
ионы элементов группы железа или редкоземельных
элементов, ядра которых обладают собственным магнитным моментом, но основные электронные состояния
которых немагнитные. Первое наблюдение такого рода
ЯМР было осуществлено в 1964 году на ионах ванадия,
внедрённых в корунд. В дальнейшем экспериментальные исследования были сосредоточены в основном на
соединениях редких земель. Успеху работы в значительной степени способствовало создание в университете
лаборатории роста кристаллов, что позволило по заказу
синтезировать различные соединения с нужными свойствами. Значительным этапом в развитии физики ВФП
послужило предложение С. А. Альтшулера (1966 г.) об
использовании ВФП в качестве охлаждающего элемента
при получении сверхнизких температур. Оно значительно повысило интерес к этим объектам во всём мире,
и исследования по физике ВФП были развёрнуты в
Великобритании, Японии, Голландии, Франции и других странах, однако Казанский университет до cих пор
остаётся признанным лидером в этом направлении. Исследования, проводимые в настоящее время, связаны,
главным образом, с многочисленными приложениями
ВФП в смежных областях физики. Например, многие
высокотемпературные сверхпроводники включают в себя
ван-флековские ионы, и исследование этих соединений
Лауреаты Государственной премии Республики Татарстан 2006 года. Слева направо: А. В. Егоров, Д. А. Таюрский,
М. С. Тагиров, М. Ш. Шаймиев, М. М. Зарипов, Л. К. Аминов и Б. З. Малкин.
20
|
важнейшие результаты года
методами магнитного резонанса позволяет получать информацию, недоступную для обычного ЯМР. В физике
низких температур, помимо уже отмечавшейся роли
охладителя, ВФП используется для исследования теплового сопротивления на границе твёрдое тело–жидкий
гелий-3.
Что же такое ван-флековские парамагнетики и каковы
их особенности, предопределяющие интерес физиков к
этому классу веществ? Парамагнетизм Ван Флека (Ван
Флек – американский физик, лауреат Нобелевской премии) – явление столь же универсальное, как и диамагнетизм. Заключается оно в том, что внешнее магнитное
поле индуцирует на ионах (атомах, молекулах) магнитный
момент, обратно пропорциональный энергии электронного возбуждения в магнитные состояния. В громадном
большинстве веществ энергия возбуждения велика, порядка нескольких электрон-вольт, и, соответственно, в обычно
используемых магнитных полях наведённый магнитный
момент ничтожно мал по сравнению с собственным
магнитным моментом электрона. В обычном ЯМР, например, протонном магнитном резонансе, наиболее часто
используемом в химии, ван-флековский парамагнетизм
проявляется в виде малых парамагнитных (по-другому,
“химических”) сдвигов резонансных линий от своих
стандартных положений.
Ситуация кардинально меняется для ионов редкоземельных элементов и элементов других переходных
групп, помещённых в кристаллы. Энергия электронного
возбуждения в этом случае бывает сравнительно небольшой, порядка десятых и сотых долей электрон-вольта.
Соответственно, индуцированный магнитный момент
достигает весьма больших значений, к тому же, сильно
Казанский физико–технический институт 2006
зависящих от ориентации внешнего магнитного поля
относительно осей кристалла. Именно такие вещества,
электронный магнитный момент которых в основном состоянии равен нулю, но наведённый момент сопоставим
с собственным электронным моментом, было предложено называть ван-флековскими парамагнетиками. Наведённый на электронной оболочке иона момент создаёт
на ядре ван-флековского иона очень большие магнитные
поля, по величине на один-два порядка превышающие
наложенное извне поле. В результате ЯМР наблюдается
в значительно усиленном магнитном поле, резонансная
частота в такой же мере возрастает, можно сказать, что
происходит гигантский “химический сдвиг”. Такой резонанс можно классифицировать как промежуточный
между обычным электронным и ядерным магнитными
резонансами. С указанными свойствами тесно связаны
многие особенности спин-решёточной релаксации в этих
системах, своеобразные температурные зависимости положения и формы резонансных линий. Отметим ещё,
что исследование ЭПР примесных парамагнитных ионов в ВФП позволяет получать напрямую сведения о
характере деформации кристаллической решётки при
внедрении примесей.
Результаты интенсивных экспериментальных и теоретических исследований ван-флековских парамагнетиков
в Казанском университете вошли в пять докторских и
девятнадцать кандидатских диссертаций, в более чем
пятьдесят дипломных и магистерских работ. Фактически это подтверждает, что в ведущей в стране и в мире
казанской физической школе по радиоспектроскопии
сформировалось и получило достойное развитие новое
важное научное направление.
Важнейшие результаты фундаментальных исследований, рекомендованные
Учёным советом КФТИ КазНЦ РАН в отчёт РАН за 2006 год
1.
Установлено, что высокотемпературный переход в псевдощелевую фазу купратов определяется балансом между
носителями тока, созданными внешним допированием и
термоактивированными носителями.
Аннотация. Анализ температурной зависимости коэффициента Холла в купратах свидетельствует о том, что
с ростом допирования число носителей тока превышает
число допантов x и зависит от температуры. Это обстоятельство обусловлено термоактивацией. Сравнение
с ARPES данными показывает, что энергия активации термически возбуждённых носителей равна разности между
энергией антинодальных квазичастиц в окрестности (0, π)
и химпотенциалом. Обнаружено, что переход от режима
маргинальной Ферми жидкости к псевдощелевому режиму происходит при температуре T *(x), при которой число
термоактивированных носителей сравнивается с числом
носителей, созданных путём внешнего допирования. Обсуждены проявления этих особенностей в магнитных
свойствах и в (T, x)-фазовой диаграмме. Установлено,
что изменение числа магнитных узлов (локализованных
d9 дырок) в процессе термоактивации сильно влияет на
магнитные свойства купратов, приводя к специфической
температурной зависимости магнитной восприимчивости
и спиновой релаксации ядер меди.
Лаборатория физики перспективных материалов
КФТИ КазНЦ РАН; Институт теоретической физики
им. Л. Д. Ландау РАН, Москва; Национальная лабора-
важнейшие результаты года
тория сильных магнитных полей Университета штата
Флорида, Таллахасси, США.
Руководитель: Тейтельбаум Г.Б.
Публикации:
1. Gor’kov L.P., Teitel’baum G.B.: Interplay of externally
doped and thermally activated holes in LSCO and its
impact on the pseudogap crossover. Phys. Rev. Lett. 97,
247003(4) (2006)
2. Gor’kov L.P., Teitel’baum G.B.: Nuclear spin relaxation
and incommensurate magnetism in doped cuprates. New
Challenges in Superconductivity: Experimental Advances
and Emerging Theories. NATO Science Series II: Mathematics, Physics and Chemistry, vol. 183, pp. 55–63.
Wien-New York: Springer 2005.
3. Тейтельбаум Г.Б.: Носители тока различной природы в
купратах и их проявление в данных ряда экспериментов. Материалы II Междунар. конф. “Фундаментальные проблемы высокотемпературной сверхпроводимости” (ФПС’06). Звенигород, 9–13 октября, с. 33–34.
Звенигород 2006.
2.
Впервые проведено комплексное экспериментальное исследование магнитных, электрических, упругих и диэлектрических свойств соединений манганитов La1#xSrxMnO3
(x " 0.175; 0.125) вблизи различных структурных фазовых переходов в широком температурном и частотном
диапазонах с целью установления природы фазового
расслоения в манганитах.
Аннотация. В результате целенаправленных экспериментов по изучению фазового расслоения в монокристаллах
манганитов La1#xSrxMnO3 (x " 0.175; 0.125) были впервые обнаружены: влияние двухфазности кристаллической структуры манганитов на процесс намагничивания
и поведение удельного электросопротивления вблизи
пересечения магнитного и структурного фазовых переходов; акустическими методами на частоте f " 770 МГц
обнаружена генерация когерентных магнитоупругих колебаний на микронеоднородностях (магнитоупругих доменах), присущих манганитам выше приведённых составов;
обнаружено различие в скоростях ультразвуковых волн,
распространяющихся в противоположных направлениях
вдоль выделенной кристаллографической оси в манганитах (эффект невзаимности). Показано, что обнаруженный
эффект может быть связан с антиферромагнитным упорядочением в структурных фазах манганитов; акустическими методами на частоте f " 500 МГц обнаружено
значительное изменение параметров акустических волн
во всём интервале существования кооперативного искажения структуры манганитов (La1#xSrxMnO3 x " 0.125),
вызванное кооперативным эффектом Яна-Теллера.
Полученные результаты объясняются физическими
моделями, рассматриваемыми в зарубежной и отечественной литературе.
Казанский физико–технический институт 2006
|
21
Лаборатория магнитоакустики КФТИ КазНЦ РАН.
Руководитель: Шакирзянов М.М.
Отв. исполнители: Богданова Х.Г., Булатов А.Р., Потапов
А.А.
Публикации:
1. Богданова Х.Г., Булатов А.Р., Голенищев-Кутузов В.А.,
Капралов А.В., Потапов А.А.: Микроскопические неоднородности в кристаллах манганита La1#xSrxMnO3
(x " 0.175) и генерация на них когерентных магнитоупругих колебаний. Письма в ЖЭТФ 78, вып. 5,
753 (2003)
2. Богданова Х.Г., Булатов А.Р., Голенищев-Кутузов В.А.,
Капралов А.В., Леонтьев В.Е., Потапов А.А.: Взаимосвязь магнитных и структурных фаз в монокристаллах
манганита La1#xSrxMnO3 (x " 0.175). Письма в ЖЭТФ
80, вып. 5, 354 (2004)
3. Богданова Х.Г., Булатов А.Р., Голенищев-Кутузов
В.А., Капралов А.В., Куркин М.И., Потапов А.А.,
Николаев В.В., Леонтьев В.Е.: Эффект невзаимности
при распространении ультразвука в монокристалле
манганита лантана состава La0,825Sr0,175MnO3. ФТТ
48, вып. 2, 309–311 (2006)
4. Богданова Х.Г., Булатов А.Р., Голенищев-Кутузов
В.А., Мамин Р.Ф., Потапов А.А.: Высокочастотные
ультразвуковые исследования структурного фазового
перехода в монокристалле La0,875Sr0,125MnO3. ФТТ 49,
вып. 3, 496–499 (2007)
3.
Впервые наблюдено и исследовано фотонное эхо в кристалле LiLuF4:Er3!. Измерения проведены в очень слабых
и даже нулевых магнитных полях, в отличие от эхоэкспериментов на ионах Er3! в других кристаллических
матрицах. Наблюдена сильная зависимость сигнала эха
от величины и направления магнитного поля. Поскольку
ион трёхвалентного эрбия является одним из наиболее
оптимальных носителей оптической информации, то
данные результаты показывают, что многоканальной
передачей информации можно управлять с помощью
слабого магнитного поля.
Аннотация. Измерялась интенсивность двухимпульсного
фотонного эха в обращённом режиме в кристалле LiLuF4:
Er3! (переход – 4I15/2 D 4F9/2, длина волны – 6536 Å, рабочая температура – 1.9 К, концентрация ErF3 – 0.025
вес.%). Направления распространения лазерных импульсов были перпендикулярны кристаллической оси.
Измерения проводились в слабых магнитных полях (до
1200 Э). Исследовалась зависимость интенсивности эха от
величины и направления магнитного поля относительно
кристаллической оси и от временной задержки между
первым и вторым импульсами. Было обнаружено, что
при увеличении магнитного поля от нулевого значения
интенсивность фотонного эха вначале экспоненциально
растёт, а затем, после некоторого плато, экспоненциаль-
22
|
Казанский физико–технический институт 2006
важнейшие результаты года
но уменьшается. Параметры, описывающие экспоненциальный рост и уменьшение, не зависят от направления
магнитного поля. Значение магнитного поля (20 ' 200
Э), при котором интенсивность эха достигает максимума,
и величина этого максимума уменьшаются с увеличением задержки между импульсами и увеличением угла Θ
между магнитным полем и кристаллической осью. Измерения показали, что интенсивность эха экспоненциально
уменьшается с увеличением Θ. При этом показатель экспоненты не зависит от величины поля. Интенсивность
эха, как наблюдалось в эксперименте, экспоненциально
затухает с увеличением времени задержки между импульсами. Время фазовой релаксации Т2 зависит от величины
и направления магнитного поля. В нулевом магнитном
поле Т2 " 202 ) 16 нс. Предложена феноменологическая
формула, качественно описывающая полученные результаты. Изучены поляризационные свойства эха.
Лаборатории нелинейной оптики и магнитоакустики
КФТИ КазНЦ РАН.
Руководители: Самарцев В.В., Шакирзянов М.М.
Отв. исполнители: Лисин В.Н., Самарцев В.В., Шегеда
А.М., Зуйков В.А.
Публикации:
1. Lisin V.N., Samartsev V.V., Shegeda A.M., Zuikov V.A.,
Korableva S.L.: Low magnetic fields behavior of photon
echo in LuLiF4:Er3!. Laser Phys. Lett. 3, no. 9, 423–426
(2006)
2. Samartsev V.V., Lisin V.N., Shegeda A.M., Zuikov V.A.,
Rosenzweig Ju.K.: Weak magnetic field behavior of the
backward photon echo in LuLiF4:Er3!. Laser Phys. 17,
no. 2, 1–5 (2007)
4.
На основании прецизионных измерений, выполненных с
помощью атомно-силового микроскопа, установлено,
что гигантское магнитосопротивление, наблюдаемое
в наноконтактах, электрохимически полученных между
никелевыми микропроволоками, обусловлено в значительной степени эффектом магнитострикции.
Аннотация. Достигнута рекордная чувствительность при
измерении магнитострикции в никелевых микро- и наноструктурах. С помощью атомно-силового микроскопа,
специально изготовленного из немагнитных материалов,
удалось зарегистрировать изменение размеров никелевой
микропроволоки в магнитном поле всего на 2 нм. На
основании таких прецизионных измерений сделан вывод,
что гигантское магнитосопротивление Ni наноконтактов,
электрохимически полученных между Ni микропроволоками, обязано в значительной степени относительному
смещению микропроволок за счёт магнитострикции.
Аналогичные измерения для наноплёнок Ni не выявили подобных смещений в пределах чувствительности
измерений, поэтому планарные наноструктуры наиболее пригодны для получения баллистических магни-
торезистивных наноконтактов с минимальным вкладом
магнитострикции.
Лаборатория физики и химии поверхности КФТИ
КазНЦ РАН.
Руководитель: Бухараев А.А.
Публикации:
1. Гатиятов Р.Г., Бородин П.А., Бухараев А.А., Бизяев
Д.А.: Прецизионные измерения магнитострикции в
никелевых структурах, используемых для получения
магниторезистивных наноконтактов. Письма в ЖТФ
32, вып. 19, 72–78 (2006)
2. Бородин П.А., Бухараев А.А., Бизяев Д.А., Гатиятов
Р.Г.: Гигантское магнитосопротивление никелевых
наноконтактов, полученных электрохимическим методом. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные
и нейтронные исследования No 2, 24–28 (2006)
5.
Предложена и теоретически разработана оптическая
квантовая память, основанная на эффекте фотонного
эха в оптически плотной среде с использованием контролируемой инверсии неоднородного уширения линии.
Аннотация. Предлагаемый проект квантовой памяти рассматривается в качестве важной альтернативы существующему известному проекту, основанному на эффекте
электромагнитно-индуцированной прозрачности. Использование фотонного эха для квантовой памяти обещает следующие принципиальные преимущества: 1) возможность
одновременного сохранения и воспроизведения большого
числа волновых пакетов светового поля; 2) большее быстродействие; 3) многообразие способов восстановления
записанной в среде квантовой информации.
Первые экспериментальные результаты, показывающие на возможность реализации квантовой памяти на
предлагаемом эффекте фотонного эха опубликованы в
работе Alexander A.L., Longdell J.J., Sellars M.J., Mansok
N.B.: Phys. Rev. Lett. 96, 043602 (2006)
В настоящее время растёт интерес к данному варианту квантовый памяти в сообществе исследователей
квантовой информатики (активно ведутся работы по
реализации данного проекта в лабораториях квантовой
информатики: Швейцарии (проф. Н. Жезен), Австралии
(проф. Н. Мансон), Канаде (проф. В. Титтель), Швеции
(проф. С. Кролл).
Лаборатория молекулярной фотохимии КФТИ КазНЦ
РАН.
Руководитель: Моисеев С.А.
Публикации:
1. Moiseev S.A., Simon C., Gisin N.: Photon echo quantum
memory for arbitrary non-stationary light fields. E-print:
quantum-ph/0609173 (2006)
2. Moiseev S.A.: Quantum memory protocol in QED cavity based on photon echo. E-print: quantum-ph/0605035
(2006)
важнейшие результаты года
3. Moiseev S.A.: Quantum memory for intensive light fields
based on the photon echo technique. Bull. Rus. Acad.
of Sci. Phys. 68, 1260 (2004)
4. Moiseev S.A., Ham B.S.: Photon-echo quantum memory with efficient multipulse reading. Phys. Rev. A 70,
063809 (2004)
5. Moiseev S.A., Tarasov V.F., Ham. B.S.: Quantum
memory photon echo-like techniques in solids. J.
Opt. B: Quantum Semiclass. Opt. no. 5, S497–S502
(2003)
6. Moiseev S.A., Kröll S.: Complete reconstruction of the
quantum state of a single-photon wave packet absorbed
by a Doppler-broadened transition. Phys. Rev. Lett. 87,
173601(4) (2001)
6.
Впервые обнаружено явление спиновой (магнитной)
поляризации ионов кислорода в ферромагнитных образцах TiO2, содержащих имплантированную примесь
кобальта.
Аннотация. Механизм взаимодействия магнитных ионов
примеси, приводящий к ферромагнетизму в магниторазбавленных оксидных полупроводниках, является
предметом интенсивных дискуссий и исследований. В
контексте проблемы мы синтезировали ферромагнитные
образцы широкозонного n-типа полупроводника диоксида титана путём высокодозной имплантации ионов
кобальта в исходно диамагнитные монокристаллические
пластинки TiO2 структуры рутила. Используя измерения
величины магнитного циркулярного дихроизма (МЦД)
в скользящей геометрии для циркулярно-поляризованных рентгеновских лучей, были выполнены исследования магнитной поляризации, как имплантированной
примеси кобальта, так и структурообразующих элементов – титана и кислорода при различных значениях внешнего магнитного поля. В пределах чувствительности
метода не удалось зарегистрировать сигнал МЦД от
ионов титана. Однако сильный магнитный дихроизм
наблюдался на краю рентгеновского поглощения L2,3
линий кобальта и менее интенсивный на краю K линий поглощения кислорода, что указывает на спиновую
поляризацию близлежащих к кобальту ионов кислорода
в имплантированной матрице TiO2. Знак поляризации,
форма регистрируемых петель магнитного гистерезиса
и величина коэрцитивного поля (1.9 кЭ при температуре 30 K) на ионах Co и O полностью идентичны.
Полученные результаты указывают на значительную
роль кислородной подрешётки в установлении дальнодействующего ферромагнитного порядка в диоксиде
титана, легированном кобальтом.
Лаборатория радиационной физики КФТИ КазНЦ
РАН; Институт экспериментальной физики твёрдого
тела Рурского университета, Бохум, Германия.
Руководители: Хайбуллин Р.И., Тагиров Л.Р.
Казанский физико–технический институт 2006
|
23
Публикации:
1. Nefedov A., Akdogan N., Zabel H., Khaibullin R.I.,
Tagirov L.R.: Spin polarization of oxygen atoms in
ferromagnetic, Co-doped rutile TiO2. Appl. Phys. Lett.
89, 182509(3) (2006)
7.
Впервые обнаружен эффект одновременного проявления
различных по знаку нелинейных поглощений при пикосекундных лазерных воздействиях в видимом спектральном
диапазоне вблизи плазмон-поляритонного резонанса в
металлических наночастицах.
Аннотация. При помощи имплантации ионов Cu! с
энергией 50 кэВ и дозами порядка 8$1016 ион/см2 в
кварцевом стекле (SiO2) при высоких значениях ионного тока синтезирован новый нелинейно-оптический
композиционный материал: SiO 2 с металлическими
наночастицами. Методом Z-сканирования с использованием второй гармоники (λ " 532 нм) пикосекундного
Nd:YAG лазера с длительностью импульсов 55 пс исследован процесс нелинейного оптического поглощения у металлических наночастиц при возбуждении в
спектральном диапазоне вблизи плазмон-поляритонного
резонанса. Впервые экспериментально обнаружен эффект одновременного проявления различных по знаку
двухфотонного и насыщенного поглощений при пикосекундных временах лазерного воздействия. Для данного
типа образца определён коэффициент двухфотонного
поглощения β, оказавшийся равным 6$10#6 см/Вт, и оценена интенсивность насыщения, составившая 4.3$108
Вт/см2 при интенсивности лазерного излучения 5.4$109
Вт/см2. Наблюдаемый нелинейно-оптический эффект у
металлических наночастиц в диэлектрической матрице
представляет практический интерес в области сверхбыстрых оптических переключений и для синхронизации мод
лазерного резонатора.
Лаборатория радиационной физики КФТИ КазНЦ
РАН.
Руководители: Степанов А.Л., Файзрахманов И.А., Хайбуллин И.Б.
Публикации:
1. Stepanov A.L.: Optical properties of metal nanoparticles
formed by ion implantation and modified by laser
annealing. NATO Advanced Study Institute (Sozopol,
Bulgaria 2005) “Functional properties of nanostructured
materials”, vol. 223, pp. 139–160. Dordrecht: Springer
2006.
8.
В наноструктурных материалах – жидкокристаллических дендримерных комплексах меди (II), обладающих
колончатой мезофазой, обнаружен эффект валентной
24
|
Казанский физико–технический институт 2006
важнейшие результаты года
таутомеризации меди, сопровождающийся электронным транспортом, и высокая степень ориентирования
(S " 0.93) дендримерных комплексов в магнитном поле в
лиомезофазах при комнатной температуре, близкая для
систем с полным (S " 1) упорядочением.
Аннотация. Методом ЭПР изучены жидкокристаллические комплексы меди(II) с поли(пропилен имин) дендримерным лигандом (L) первой (комплекс 1) и второй
(комплекс 2) степени генерации, обладающие колончатой мезофазой и имеющие различное содержание меди
(x " Cu/L). Определена структура, координация и геометрия координационного узла иона меди для различных
мест комплексации в полостях дендримерного лиганда.
Идентификация структуры и магнитных свойств образующихся комплексов осуществлена с использованием
ориентирующего эффекта магнитного поля. Впервые
обнаружена способность дендримерных комплексов
меди ориентироваться в магнитном поле Н " 0.8 Тл
при комнатной температуре в лиомезофазах, которые
индуцируются при растворении комплексов в изотропных (инертных) растворителях. Показано, что степень
ориентирования (S) в магнитном поле различна, зависит
от места комплексации иона меди в дендримерном лиганде и может достигать значения S " 0.93 близкого
для систем с полным (S " 1) упорядочением.
Впервые в дендримерных комплексах 1 (x " 1.9)
(голубого цвета), имеющих димерную структуру, обнаружен активированный температурой эффект валентной
таутомеризации меди, сопровождающийся электронным
транспортом. Оценка энергии активации процесса электронного транспорта показала, что она равна 0.35 мэВ.
Найденное значение свидетельствует о низкоэнергетической зарядовой динамике и туннельном механизме
процесса электронного транспорта.
Лаборатория магнитной радиоспектроскопии КФТИ
КазНЦ РАН.
Руководитель: Домрачева Н.Е.
Публикации:
1. Domracheva N.E., Mirea A., Schwoerer M., TorreLorente L., Lattermann G.: Magnetic properties of
poly(propylene imine) copper dendromesogenic complexes: an EPR study. Chem. Phys. Chem. 7, no. 12,
2512–2524 (2006)
2. Domracheva N.E., Mirea A., Schwoerer M., TorreLorente L., Lattermann G.: EPR characterisation of
Cu(II) complexes of poly(propylene imine) dendromesogens: using the orienting effect of a magnetic field.
Chem. Phys. Chem. 6, no. 1, 110–119 (2005)
3. Domracheva N., Mirea A., Schwoerer M., Lattermann
G., Torre-Lorente L.: Magnetic features of copper(II)
dendromesogenic complexes: an EPR study. V Asia Pacific EPR/ESR Symposium. Novosibirsk, August 24–27,
p. 51. Novosibirsk 2006.
9.
Показана возможность когерентного контроля коллективного спонтанного излучения протяжённой системы
атомов и определены оптимальные условия использования коллективных многоатомных состояний в системах
оптической квантовой памяти.
Аннотация. Разработан метод когерентного контроля
коллективного спонтанного излучения протяжённой системы атомов, позволяющий преобразовывать сверхизлучательные многоатомные состояния в субизлучательные
и обратно. Показано, что данный метод можно использовать в устройствах оптической квантовой памяти для
записи и воспроизведения однофотонных волновых пакетов, являющихся носителями квантовой информации
в системах оптической связи. Определены оптимальные
условия функционирования таких устройств и предложены две схемы реализации: активная, использующая
когерентные 2π-импульсы, и пассивная, использующая
фазовые модуляторы.
Лаборатория нелинейной оптики КФТИ КазНЦ РАН.
Руководитель: Самарцев В.В.
Отв. исполнители: Калачёв А.А., Самарцев В.В.
Публикации:
1. Калачёв А.А., Самарцев В.В.: Квантовая память в
режиме оптического субизлучения. Изв. РАН. Сер.
физ. 70, No 4, 514–517 (2006)
2. Kalachev A.A., Kröll S.: Coherent control of collective
spontaneous emission in an extended atomic ensemble
and quantum storage. Phys. Rev. A 74, 023814(10)
(2006)
10.
В экспериментах по формированию обстановочного
условного рефлекса у виноградной улитки впервые на
моллюсках показано явление зависимого от белкового
синтеза процесса реактивации долговременной контекстуальной памяти. Обнаружено, что для стабилизации
памяти после напоминания (реконсолидации) требуется
новый синтез белка как раз после напоминания.
Аннотация. Было исследовано влияние блокатора белкового синтеза анизомицина на контекстуальную память
виноградной улитки. Поведенческие ответы до сессии
обучения в двух контекстах (обстановках – на шаре и
плоской поверхности) были схожими. Через 2 дня после серии электрошоков (в течение 5 дней) наблюдалось
контекстуальное обусловливание, которое заключалось
в значительном отличии амплитуды поведенческой реакции улитки на стандартное тактильное раздражение,
только в той обстановке, где наносились электрошоки.
На другой день после тестирования контекстуального
обучения выполнялась “сессия напоминания”, сразу
после которой улиткам инъецировали анизомицин либо
важнейшие результаты года
физиологический раствор. Тестирование долговременной
контекстуальной памяти показывает, что инъекция блокатора биосинтеза анизомицина разрушает контекстуальное
обусловливание. В контрольной серии, где улитки были
инъецированы анизомицином либо физиологическим
раствором без напоминания, не наблюдалось нарушения долговременной контекстуальной памяти, в то время
инъекция анизомицина во время сессии обучения (тренировки) полностью нарушала (тормозила) долговременную
память. Не было обнаружено эффектов анизомицина на
кратковременную память.
Лаборатория биофизики КФТИ КазНЦ РАН, лаборатория клеточной нейробиологии обучения Института
высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН,
Москва.
Руководители: Балабан П.М., Гайнутдинов Х.Л.
Отв. исполнители: Гайнутдинова Т.Х., Исмаилова А.И.
Публикации:
1. Gainutdinova T.Kh., Tagirova R.R., Ismailova A.I., Muranova L.N., Gainutdinov Kh.L., Balaban P.M.: Protein
synthesis-dependent reactivation of a contextual conditioned reflex in the common snail. Neurosci. Behav.
Physiol. 36, no. 2, 203–207 (2006)
2. Gainutdinov Kh.L., Gainutdinova T.Kh., Balaban P.M.:
Reconsolidation of a context long-term memory in the
terrestrial snail after reminder requires protein synthesis.
VIII East Eur. Conf. of the Int. Soc. for Invertebrate
Neurobiology “Simpler Nervous Systems”. Kazan, September 13–17, pp. 19–20. Kazan 2006.
3. Гайнутдинова Т.Х., Исмаилова А.И.: Исследование механизмов зависимой от белкового синтеза
реактивации условного обстановочного рефлекса у
виноградной улитки – анализ влияния анизомицина
при напоминании с подкреплением. X Пущинская
школа-конф. молодых учёных “Биология – наука XXI
века”, 17–21 апреля, с. 131–132. Пущино 2006.
4. Gainutdinova T.H., Tagirova R.R., Ismailova A.I., Muranova L.N., Samarova E.I., Gainutdinov Kh.L., Balaban
P.M.: Reconsolidation of a context long-term memory in
the terrestrial snail requires protein synthesis. Learning
and Memory 12, no. 6, 620–625 (2005)
11.
Впервые экспериментально установлено, что по отношению к редкоземельному иону гадолиния, в отличие от
ионов 3d-переходной группы, даже в максимально гидратированном состоянии в универсальных катионитах,
проявляются селективные свойства, усиливающиеся по
мере обезвоживания полимерной матрицы.
Аннотация. Методом ЭПР обнаружено, что в максимально гидратированных универсальных сульфосмолах (которые являются наиболее доступными для практического
применения ионитами) образуются, помимо аквакомплексов, закреплённые комплексы гадолиния, в формиро-
Казанский физико–технический институт 2006
|
25
вании ближайшего окружения которых участвуют функциональные SO3#-группы. Доля этих комплексов растёт
по мере удаления свободной воды из матрицы ионитов.
Показано, что спектры ЭПР закреплённых комплексов
описываются при выполнении условий сильных кристаллических полей (D @ hν) с присутствием аксиальных
(D) и ромбических (E) компонент. Проведены расчёты
эффективных g-факторов и величин параметров λ " E/D
для двух наблюдаемых типов закреплённых комплексов.
Показано, что наличие или отсутствие температурных
зависимостей ширин линий сигналов ЭПР в гидратированных ионитах является наглядным первичным тестом
для разделения свободных или закреплённых комплексов
в полимерной матрице. Для аквакомплексов рассчитаны времена корреляции ориентационного движения и
проведены оценки степени его заторможенности при
переходе от объёма раствора к ионообменным полимерам с различными степенями влажности. Исследование
диполь-дипольных взаимодействий между ионами гадолиния позволило определить локальные концентрации
сорбированных ионов (Cлок ` С0), образующихся в порах
больших размеров. Проведённые оценки показали, что в
таких порах могут формироваться кластеры, содержащие
до нескольких десятков комплексов.
Лаборатория магнитной радиоспектроскопии КФТИ
КазНЦ РАН.
Руководитель: Вишневская Г.П.
Отв. исполнитель: Фролова Е.Н.
Публикации:
1. Вишневская Г.П., Фролова Е.Н., Константинов В.Н.,
Фахрутдинов А.Р.: ЭПР ионов Gd3! в универсальных катионитах КУ-2 и КУ-1. Сб. ст. “Структура и
динамика молекулярных систем” (Шиховцева Е.С.,
Хатымов Р.В., Хазимуллин М.В. и др., ред.), вып.
ХIII, ч. 1, с. 184–188. Уфа: ИФМК УНЦ РАН 2006.
2. Вишневская Г.П., Фролова Е.Н.: Структура и молекулярная подвижность высокоспиновых комплексов
Gd(III) в растворах и универсальных полиэлектролитах по данным ЭПР и электронной релаксации. Сб.
ст. “Структура и динамика молекулярных систем”
(Грунин Ю.Б. и др., ред.), вып. XII, ч. 1, с. 151–161.
Йошкар-Ола: МарГТУ 2005.
3. Вишневская Г.П., Фролова Е.Н., Константинов В.Н.,
Фахрутдинов А.Р.: Состояние ионов Gd3! в сульфои сульфофенолсодержащих ионообменных полимерах
по данным ЭПР. Журн. физ. химии (2007) в печати.
12.
Обнаружена концентрационная зависимость перераспределения имплантированных атомов железа в кремнии
в процессе импульсных воздействий, заключающаяся в
преимущественном сегрегационном вытеснении атомов
железа к поверхности кремния при низких концентрациях
примеси и в диффузионном уширении профилей распределения при высоких концентрациях примеси.
26
|
Казанский физико–технический институт 2006
важнейшие результаты года
Аннотация. С использованием метода резерфордовского
обратного рассеяния изучено перераспределение атомов
железа в имплантированных слоях кремния, подвергнутых
наносекундной импульсной обработке. Обнаружено, что
характер глубинного распределения имплантированных
атомов железа в кремнии при импульсных воздействиях зависит от концентрации внедрённой примеси. При
низких концентрациях примеси имеет место преимущественное вытеснение атомов железа к поверхности
(сегрегация), связанное с низкой растворимостью железа
в кремнии. В случае высоких концентраций наблюдается диффузия атомов железа вглубь кристалла кремния,
связанная с увеличением коэффициента распределения
примеси с ростом концентрации.
Лаборатория интенсивных радиационных воздействий
КФТИ КазНЦ РАН.
Руководитель: Баязитов Р.М.
Отв. исполнители: Баталов Р.И., Нурутдинов Р.М.
Публикации:
1. Bayazitov R., Batalov R., Nurutdinov R., Shustov V.,
Gaiduk P., Dezsi I., Kotai E.: Iron distribution in the
implanted silicon under the action of high-power pulsed
ion and laser beams. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B
240, no. 1-2, 224–228 (2005)
2. Баталов Р.И., Баязитов Р.М., Нурутдинов Р.М.: Формирование и свойства тонкоплёночных полупроводниковых соединений на основе кремния на кремнии
с использованием ионной имплантации и импульсных
воздействий. Изв. ВУЗов. Материалы электрон. техники No 1, 28–34 (2006)
Итоги конкурса научных работ сотрудников КФТИ 2006 года
В рамках ежегодной итоговой конференции КФТИ был
проведён конкурс научных работ КФТИ КазНЦ РАН за
2006 год.
Из 83 докладов, представленных на стендовой сессии,
17 было заявлено для участия в устной сессии, причём
1 доклад – вне конкурса. Учёный совет принял решение
заслушать все доклады.
По итогам конкурса 2006 года присуждены одна
первая, одна вторая и пять третьих премий.
1-е место
Лисин В.Н., Самарцев В.В., Шегеда А.М., Зуйков
В.А.: Фотонное эхо в LiLuF4:Er3! в слабых магнитных полях
2-е место
Богданова Х.Г., Булатов А.Р., Голенищев-Кутузов
В.А., Мамин Р.Ф., Потапов А.А.: Высокочастотные
ультразвуковые исследования структурного фазового
перехода в монокристалле La1#xSrxMnO3 (x " 0.125)
3-e место
• Коновалов А.А., Тарасов В.Ф.: Высокочастотная
ЭПР спектроскопия Tm3! и Tb3! в синтетическом
форстерите
• Ерёмина Р.М., Яцык И.В. (КФТИ), Муковский Я.М.,
Круг фон Нидда Х.А., Лойдл А. (Университет
Аугсбурга, Германия): Определение области сосуществования ферромагнитных нанообразований в
La1#xMxMnO3, M " Ca, Ba
• Моисеев С.А., Арсланов Н.М.: Эффекты интерференции, взаимодействия и распространения световых
полей в зонде ближнеполевой оптической микроскопии
• Гумаров Г.Г., Петухов В.Ю., Жеглов Е.П. (КФТИ),
Ивойлов Н.Г., Дулов Е.Н. (КГУ): Анизотропия тонких плёнок силицидов железа, синтезированных в
магнитном поле
• Лапаев Д.В., Никифоров В.Г., Князев А.А., Лобков
В.С., Салихов К.М., Галяметдинов Ю.Г.: Внутримолекулярный перенос энергии в мезогенном аддукте
европия(III)
В рамках традиционной ежегодной конференции молодых учёных КФТИ КазНЦ РАН был проведён конкурс
научных работ за 2006 год.
Конкурсная комиссия в составе: Таланов Ю.И., Богданова Х.Г., Соловаров Н.К. по итогам устной сессии
присудила следующие призовые места:
1-е место
Калашников Д.А., Калинкин А.А., Шкаликов А.В.,
Самарцев В.В.: Эффект поляризационной интерференции бифотонов при спонтанном параметрическом
рассеянии света II-го типа в кристалле BBO
2-е место
Панарина Н.Ю., Бухараев А.Н., Таланов Ю.И.,
Петухов В.Ю., Гумаров Г.Г., Валидов А.А.: Критический ток и линия необратимости тонких плёнок Bi2Sr2CaCu2O8, облучённых ионами Co и Fe с
энергией 40 кэВ
3-е место
Бариев И.И., Ибрагимова М.И., Жеглов Е.П.: Исследование методом ЭПР особенностей протекания
острой лучевой болезни при γ-облучении с малой
мощностью дозы
Казанский физико–технический институт 2006
научные сообщения
Íîñèòåëè òîêà ðàçëè÷íîé ïðèðîäû â êóïðàòàõ è èõ ïðîÿâëåíèå â äàííûõ ðÿäà
ýêñïåðèìåíòîâ
Ã. Á. Òåéòåëüáàóì
Ëàáîðàòîðèÿ ôèçèêè ïåðñïåêòèâíûõ ìàòåðèàëîâ
Àíàëèç òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè êîýôôèöèåíòà Õîëëà â êóïðàòàõ ñâèäåòåëüñòâóåò î òîì, ÷òî ñ ðîñòîì
äîïèðîâàíèÿ ÷èñëî íîñèòåëåé òîêà ïðåâûøàåò ÷èñëî äîïàíòîâ, x, è çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû. Ýòî îáñòîÿòåëüñòâî îáóñëîâëåíî òåðìîàêòèâàöèåé ëîêàëèçîâàííûõ äûðîê. Ñðàâíåíèå ñ ARPES äàííûìè ïîêàçûâàåò, ÷òî ýíåðãèÿ àêòèâàöèè òåðìè÷åñêè âîçáóæä¸ííûõ íîñèòåëåé ðàâíà ðàçíîñòè ìåæäó ýíåðãèåé àíòèíîäàëüíûõ êâàçè÷àñòèö â îêðåñòíîñòè (0, p) è õèìïîòåíöèàëîì. Óñòàíîâëåíî, ÷òî ïåðåõîä îò ðåæèìà ìàðãèíàëüíîé Ôåðìè æèäêîñòè ê ïñåâäîùåëåâîìó ðåæèìó ïðîèñõîäèò ïðè òåìïåðàòóðå T&(x), ïðè êîòîðîé ÷èñëî òåðìîàêòèâèðîâàííûõ
äûðîê ñðàâíèâàåòñÿ ñ ÷èñëîì íîñèòåëåé, ñîçäàííûõ ïóò¸ì âíåøíåãî äîïèðîâàíèÿ. Îáñóæäåíû ïðîÿâëåíèÿ
îáíàðóæåííûõ îñîáåííîñòåé â ìàãíèòíûõ ñâîéñòâàõ è â (T, x)-ôàçîâîé äèàãðàììå.
ãäå íîñèòåëè ïåðâîãî òèïà (ñ ïëîòíîñòüþ n0) îáóñëîâëåíû âíåøíèì äîïèðîâàíèåì, â òî âðåìÿ êàê íîñèòåëè
âòîðîãî òèïà ñîçäàþòñÿ çà ñ÷¸ò òåðìîàêòèâàöèè ñ àêòèâàöèîííîé ýíåðãèåé D(x). Íà ðèñ. 1 è 2 ïðåäñòàâëåíû
ðåçóëüòàòû ïóò¸ì ïðèâÿçêè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ñ
Èçâåñòíî, ÷òî òðàíñôîðìàöèÿ ìîòòîâñêîãî èçîëÿòîðà â
ìåòàëë èëè äàæå ñâåðõïðîâîäíèê îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ âíåøíåãî äîïèðîâàíèÿ. Ïðè ýòîì ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî,
ïðåæäå âñåãî, äûðêè âîçíèêàþò íà êèñëîðîäíûõ îðáèòàëÿõ. Îäíàêî, ñ óâåëè÷åíèåì äîïèðîâàíèÿ, õ, ïîäîáíàÿ
ñèòóàöèÿ ñòàíîâèòñÿ ìåíåå î÷åâèäíîé ââèäó òîãî, ÷òî
çàðÿæåííûå äîïàíòû ìîãóò âûçûâàòü çíà÷èòåëüíûå èçìåíåíèÿ â ýíåðãåòè÷åñêîé ñòðóêòóðå ñèñòåìû.  íàñòîÿùåé ðàáîòå ïðîàíàëèçèðîâàíû íåäàâíèå ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå äëÿ ëàíòàí-ñòðîíöèåâûõ êóïðàòîâ, ïðîëèâàþùèå ñâåò êàê íà ôàêòè÷åñêîå ÷èñëî íîñèòåëåé òîêà
è èõ ïðèðîäó, òàê è íà óñòîé÷èâîñòü d9 êîíôèãóðàöèè,
îòâå÷àþùåé çà ñóùåñòâîâàíèå ëîêàëüíûõ ìàãíèòíûõ
ìîìåíòîâ íà ìåäíûõ óçëàõ.
Íàø àíàëèç áûë íà÷àò ñ èìåþùèõñÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ [1, 2] ïî òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè êîýôôèöèåíòà Õîëëà äëÿ ñîåäèíåíèÿ La2#xSrxCuO4 (LSCO) äî
òåìïåðàòóð ïîðÿäêà 1000 Ê. Ìû óñòàíîâèëè, ÷òî îñîáåííîñòè òðàíñïîðòíûõ ñâîéñòâ ñâåðõïðîâîäÿùèõ êóïðàòîâ
â øèðîêîì äèàïàçîíå òåìïåðàòóð è äîïèðîâàíèÿ ñòðîíöèåì ìîãóò áûòü îïèñàíû ñ ïîìîùüþ ïðîñòîé ìîäåëè.
Îíà âêëþ÷àåò äâà òèïà íîñèòåëåé çàðÿäà, îòíîñèòåëüíûé
âêëàä êîòîðûõ ñèëüíî çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû. Ïðè ýòîì
ïîëíîå ÷èñëî íîñèòåëåé, ñëåäóþùåå èç ýôôåêòà Õîëëà,
äà¸òñÿ ïðîñòîé ôîðìóëîé
nHall " n0(x) ! n1$exp(#D(x)/T),
1.0
Ando [2]
Nishikawa [1]
0.8
0.6
n0
LSCO
0.4
0.2
n0=x
0.0
0.0
0.1
Sr content (x)
0.2
Ðèñ. 1. Çàâèñèìîñòü ïàðàìåòðà n0(x), ïîëó÷åííàÿ ïóò¸ì ïðèâÿçêè âûðàæåíèÿ (1) ê ýêñïåðèìåíòàëüíûì äàííûì [1, 2] ïî òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè êîýôôèöèåíòà Õîëëà äëÿ La2#xSrxCuO4.
(1)
27
28
|
научные сообщения
Ando [2]
Nishikawa [1]
Binding energy [3,4]
0.25
Энергия активации ∆ (eV)
Казанский физико–технический институт 2006
0.20
0.15
LSCO
0.10
0.05
0.00
0.00
0.05
0.10
0.15
Sr content (x)
0.20
0.25
Ðèñ. 2. Ýíåðãèÿ àêòèâàöèè D(x), ïîëó÷åííàÿ ïóò¸ì ïðèâÿçêè âûðàæåíèÿ (1) ê ýêñïåðèìåíòàëüíûì äàííûì [1, 2] ïî òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè êîýôôèöèåíòà Õîëëà äëÿ La2#xSrxCuO4 (òðåóãîëüíèêè), è ðàññòîÿíèå ìåæäó ýíåðãèåé àíòèíîäàëüíûõ êâàçè÷àñòèö âáëèçè (0, p) è õèìïîòåíöèàëîì, îïðåäåë¸ííîå èç ARPES [4, 5] (êðóæêè).
ïîìîùüþ âûðàæåíèÿ (1). Îòìåòèì, ïðåæäå âñåãî, íåëèíåéíóþ çàâèñèìîñòü îò äîïèðîâàíèÿ òåìïåðàòóðíî-íåçàâèñÿùåãî âêëàäà â ïëîòíîñòü íîñèòåëåé (1), êîòîðàÿ íà÷èíàåòñÿ ïðè x ; 0.07. Ýòî îáñòîÿòåëüñòâî óêàçûâàåò íà
ïðèìåøèâàíèå ìåäíûõ îðáèòàëåé ê çîííûì ñîñòîÿíèÿì.
Áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî çàâèñèìîñòü àêòèâàöèîííîé
ýíåðãèè îò âíåøíåãî äîïèðîâàíèÿ ñâÿçàíà ñ òåìïåðàòóðîé ïñåâäîùåëè T&(x). Ñîãëàñíî íàøèì îöåíêàì [3], T&(x)
ñ õîðîøåé òî÷íîñòüþ ñîâïàäàåò ñ òåìïåðàòóðîé T0(x),
ïðè êîòîðîé ÷èñëî òåðìîàêòèâèðîâàííûõ íîñèòåëåé ðàâíî ÷èñëó äûðîê, ñîçäàííûõ çà ñ÷¸ò âíåøíåãî äîïèðîâàíèÿ, à èìåííî
T&(x) < T0(x) " #D(x)/ln x.
(2)
Ñîãëàñíî ðåçóëüòàòàì ïðîâåä¸ííîãî íàìè àíàëèçà âîçìîæíûõ ïðîöåññîâ àêòèâàöèè, íàèáîëüøèé âêëàä â òðàíñïîðòíûå ñâîéñòâà äà¸ò òîò èç íèõ, ÷òî ñâÿçàí ñî ñïåöèôè÷åñêîé ôîðìîé ïîâåðõíîñòè Ôåðìè (ÏÔ) ñîåäèíåíèé
LSCO. Äåéñòâèòåëüíî, â ýòèõ ñîåäèíåíèÿõ â äîïîëíåíèå
ê ýëåêòðîííûì ñîñòîÿíèÿì, ñîîòâåòñòâóþùèì íîäàëüíûì
òî÷êàì ÏÔ âáëèçè õèìè÷åñêîãî ïîòåíöèàëà, ñóùåñòâóþò
òàê íàçûâàåìûå íèçêîëåæàùèå ñîñòîÿíèÿ â îêðåñòíîñòè
(0, p) è äðóãèõ ñèììåòðè÷íûõ òî÷åê ÏÔ (òàê íàçûâàåìûõ
âàí-õîâîâñêèõ “êîðûò”), äëÿ êîòîðûõ õàðàêòåðíà âûñîêàÿ
ïëîòíîñòü ñîñòîÿíèé. Ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ýëåêòðîíû àêòèâèðóþòñÿ èç ýòèõ “êîðûò” è ñèììåòðè÷íûõ èì
òî÷åê è ïîïàäàþò â îêðåñòíîñòü ñîñòîÿíèé âáëèçè õèìïîòåíöèàëà, ãäå îíè îáúåäèíÿþòñÿ ñ ñèëüíî âçàèìîäåéñòâóþùåé ýëåêòðîííîé æèäêîñòüþ. Ñëåäóåò òàêæå çàìåòèòü,
÷òî àêòèâàöèîííàÿ ýíåðãèÿ D(x), ïîëó÷åííàÿ íàìè ïóò¸ì
ïðèâÿçêè õîëëîâñêèõ äàííûõ, ñîâïàäàåò ñ ðàññòîÿíèåì
ìåæäó ýíåðãèåé àíòèíîäàëüíûõ êâàçè÷àñòèö â îêðåñòíîñòè (0, p) è õèìïîòåíöèàëîì, îïðåäåë¸ííûì íåäàâíî â
ýêñïåðèìåíòàõ ïî ARPES [4, 5] (ñì. ðèñ. 2).
Çàìåòèì, ÷òî îáñóæäàâøèåñÿ âûøå ñâîéñòâà íîñèòåëåé òîêà îáóñëîâëèâàþò ñïåöèôè÷åñêèå îñîáåííîñòè
òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè ñîïðîòèâëåíèÿ.  ÷àñòíîñòè,
äëÿ ïðåäåëüíî ìàëîãî äîïèðîâàíèÿ Sr òåðìè÷åñêîå âîçáóæäåíèå íîñèòåëåé äîëæíî ïðèâåñòè ê èíòåðåñíîìó
òðàíñïîðòíîìó ÿâëåíèþ – òåìïåðàòóðíî-íåçàâèñÿùåìó
âêëàäó â ïðîâîäèìîñòü. Îíî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî êàæäûé
òåðìîàêòèâèðîâàííûé íîñèòåëü îñòàâëÿåò çà ñîáîé ëîêàëüíûé äåôåêò â ïëîñêîñòè CuO2. Ïîäîáíûå äåôåêòû
ñëóæàò ðàññåèâàþùèìè öåíòðàìè è îòâå÷àþò çà ñîïðîòèâëåíèå ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ. Ïëîòíîñòü òàêèõ
äåôåêòîâ ðàâíà ïëîòíîñòè òåðìîàêòèâèðîâàííûõ íîñèòåëåé òîêà, ïðè÷¸ì âðåìÿ æèçíè íîñèòåëåé îïðåäåëÿåòñÿ òîé æå ñàìîé àêòèâàöèîííîé ýíåðãèåé. Ýòî ïðèâîäèò
ê òåìïåðàòóðíî-íåçàâèñÿùåìó ñîïðîòèâëåíèþ. Ýêñïåðèìåíòàëüíî ïîäîáíàÿ îñîáåííîñòü ïðîÿâëÿåòñÿ â íàñûùåíèè òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè ñîïðîòèâëåíèÿ äëÿ
îáðàçöîâ ñ ïðåäåëüíî ìàëûì äîïèðîâàíèåì, ÷òî, ïî-âèäèìîìó, è íàáëþäàëîñü íåäàâíî àâòîðàìè [6].
Ìû ïðîàíàëèçèðîâàëè âîçìîæíóþ ñâÿçü õàðàêòåðíîé
ôîðìû ÏÔ ñ ìèêðîñêîïè÷åñêèì ôàçîâûì ðàññëîåíèåì
[7]. Áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî èçìåíåíèå ÷èñëà ìàãíèòíûõ
óçëîâ (ëîêàëèçîâàííûõ d9 äûðîê) â ïðîöåññå òåðìîàêòèâàöèè ñèëüíî âëèÿåò íà ìàãíèòíûå ñâîéñòâà êóïðàòîâ,
ïðèâîäÿ ê ñïåöèôè÷åñêîé òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè
èõ ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè. Òåðìîàêòèâàöèÿ ñóùåñòâåííî ñêàçûâàåòñÿ è íà ÿäåðíîé ñïèíîâîé ðåëàêñàöèè,
òàê êàê îíà âûçûâàåò èçìåíåíèÿ ìàãíèòíîé êîíôèãóðàöèè, îòâåòñòâåííîé çà ñâåðõòîíêîå ïîëå íà ÿäðàõ ìåäè.
Òàê êàê âðåìåíà æèçíè òåðìîàêòèâèðîâàííûõ ñîñòîÿíèé
ìàëû, òî ñîîòâåòñòâóþùèå êîíôèãóðàöèîííûå ôëóêòóàöèè ïðîèñõîäÿò íà áîëüøîé ÷àñòîòå, ÷òî ïðèâîäèò ê
ïîÿâëåíèþ ñïåöèôè÷åñêîãî êàíàëà ÿäåðíîé ðåëàêñàöèè.
Îáñóæäåíî ïðîÿâëåíèå ïîäîáíûõ îñîáåííîñòåé â ðÿäå
ýêñïåðèìåíòîâ ïî ßÌÐ è ñïèíîâîé ðåëàêñàöèè.
Àâòîð áëàãîäàðåí Ë. Ï. Ãîðüêîâó, ñîâìåñòíî ñ êîòîðûì áûëè ïîëó÷åíû âñå ïðåäñòàâëåííûå çäåñü ðåçóëüòàòû. Îí òàêæå ïðèçíàòåëåí È. Àíäî (Y. Ando) çà çíàêîìñòâî ñ äàííûìè èçìåðåíèé ýôôåêòà Õîëëà äî èõ îïóáëèêîâàíèÿ è Ä. Ïàéíñó (D. Pines) çà ïîëåçíûå îáñóæäåíèÿ.
Ðàáîòà áûëà ÷àñòè÷íî ïîääåðæàíà â ðàìêàõ ïðîåêòà
ÐÔÔÈ (¹ 04-02-17137).
Ëèòåðàòóðà
1. Nishikawa T., Takeda J., Sato M.: J. Phys. Soc. Jpn. 63, 1441 (1994)
2. Ando Y., Kurita Y., Komiya S., Ono S., Segawa K.: Phys. Rev. Lett. 92,
197001 (2004); Ono S., Komiya S., Ando S. (to be published)
3. Gor’kov L.P., Teitel’baum G.B.: Phys. Rev. Lett. 97, 247003 (2006)
4. Yoshida T., Zhou X.J., Tanaka K., et al.: cond-mat/0510608
5. Yoshida T., Zhou X.J., Sasagawa T., et al.: Phys. Rev. Lett. 91, 027001
(2003)
6. Padilla W.J., Lee Y.S., Dumm M., et al.: cond-mat/0509307
7. Gor’kov L.P., Teitel’baum G.B.: JETP Lett. 80, 221 (2004); Physica B
359-361, 509 (2005); Solid State Commun. 136, 523 (2005); New Challenges in Superconductivity: Experimental Advances and Emerging
Theories. NATO Science Series II: Mathematics, Physics and Chemistry), vol. 183, pp. 55–63. Wien-New York: Springer 2005.
Казанский физико–технический институт 2006
Îñîáåííîñòè ðàñïðîñòðàíåíèÿ àêóñòè÷åñêèõ âîëí âáëèçè ñòðóêòóðíîãî ôàçîâîãî ïåðåõîäà
â ìàíãàíèòå La0.875Sr0.125MnO3
Õ. Ã. Áîãäàíîâà, À. Ð. Áóëàòîâ, Â. À. Ãîëåíèùåâ-Êóòóçîâ, À. À. Ïîòàïîâ
Ëàáîðàòîðèÿ ìàãíèòîàêóñòèêè
Èññëåäîâàíû îñîáåííîñòè ôàçîâîãî ïåðåõîäà èç íåóïîðÿäî÷åííîãî â óïîðÿäî÷åííîå îðáèòàëüíîå ñîñòîÿíèå â
ìîíîêðèñòàëëå La0.875Sr0.125MnO3, âûçâàííîå êîîïåðàòèâíûì ýôôåêòîì ßíà-Òåëëåðà. Îáíàðóæåíî çíà÷èòåëüíîå
èçìåíåíèå ïàðàìåòðîâ àêóñòè÷åñêèõ âîëí âî âñåì èíòåðâàëå òåìïåðàòóð ñóùåñòâîâàíèÿ êîîïåðàòèâíîãî èñêàæåíèÿ ñòðóêòóðû. Ïðèëîæåíèå âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ ñìåùàåò ñòðóêòóðíûé ôàçîâûé ïåðåõîä â ñòîðîíó
íèçêèõ òåìïåðàòóð.
Èíòåðåñ ê èçó÷åíèþ ìàíãàíèòîâ âîçíèê, ïðåæäå âñåãî, ñ
îáíàðóæåíèåì â íèõ ýôôåêòà êîëîññàëüíîãî ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ (ÊÌÑ). Âñêîðå âûÿñíèëîñü, ÷òî ÊÌÑ â íèõ
ñâÿçàíî ñ îñîáåííîñòÿìè íå òîëüêî ýëåêòðè÷åñêèõ è
ìàãíèòíûõ, íî òàêæå è ñòðóêòóðíûõ ñâîéñòâ, ÷òî îáúÿñíÿåòñÿ ñèëüíûì âçàèìîäåéñòâèåì ýëåêòðîííîé, ìàãíèòíîé è ðåø¸òî÷íîé ïîäñèñòåì è íàëè÷èåì ñòðóêòóðíûõ è
ìàãíèòíûõ ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ. Îäíàêî ïðèðîäà ÊÌÑ
ïîêà íåÿñíà, ïîñêîëüêó ïðåäëîæåííàÿ ìîäåëü ìàãíèòíîãî äâóõôàçíîãî ñîñòîÿíèÿ [1] íå îáúÿñíÿåò âñåãî ìíîãîîáðàçèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ôàêòîâ. Áîëåå òîãî, ñòàíîâèòñÿ âñå áîëåå î÷åâèäíûì, ÷òî ïðèðîäà ÊÌÑ íå îïèñûâàåòñÿ îäíèì ìåõàíèçìîì è ìîæåò çàâèñåòü â îïðåäåë¸ííûõ ñîñòàâàõ ìàíãàíèòîâ íå òîëüêî îò ìàãíèòíûõ, íî
è îò äèýëåêòðè÷åñêèõ ôàç.
Ìîíîêðèñòàëëû ìàíãàíèòà La1#õSrõMnO3 ñ õ " 0.125,
íà÷èíàÿ ñ ñàìîãî íà÷àëà èññëåäîâàíèÿ ìàíãàíèòîâ è äî
íàøèõ äíåé, ÿâëÿþòñÿ ìîäåëüíûìè îáðàçöàìè äëÿ èçó÷åíèÿ ñëîæíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ðåø¸òêè, ñïèíîâîãî,
îðáèòàëüíîãî è çàðÿäîâîãî ïîðÿäêà è åãî âëèÿíèÿ íà
ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà.  çàâèñèìîñòè îò òåìïåðàòóðû, â
íèõ áûëè îáíàðóæåíû ìàãíèòíûé è ñòðóêòóðíûå ïåðåõîäû [2].
 ïîñëåäíèå ãîäû ñ ïîìîùüþ áîëåå ñîâåðøåííûõ
ìåòîäîâ íåéòðîííîé äèôðàêöèè è âûñîêîðàçðåøàþùåé
äèôðàêöèè ñèíõðîòðîííûõ ðåíòãåíîâñêèõ ïó÷êîâ áûëè
ïîëó÷åíû íîâûå äàííûå ïî ôàçîâûì ïåðåõîäàì è ñòðóêòóðíûì ñîñòîÿíèÿì [3–5].  ÷àñòíîñòè, áûëî óñòàíîâëåíî íàëè÷èå ïðè òåìïåðàòóðå âûøå T " 300 Ê îäíîôàçíîãî ñîñòîÿíèÿ, ñîîòâåòñòâóþùåãî îðòîðîìáè÷åñêîé
ñòðóêòóðå. Ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû îò T " 300 Ê
ïðîèñõîäèò ñòðóêòóðíûé ôàçîâûé ïåðåõîä ïåðâîãî ðîäà
ñ öåíòðîì âáëèçè T " 280 Ê îò îðòîðîìáè÷åñêîé ê ìîíîêëèííîé ñòðóêòóðå. Íèæå T " 180 Ê âîçíèêàåò ïåðåõîä îò ìîíîêëèííîé ñòðóêòóðû ê òðèêëèííîé. Ïî ðàñöåïëåíèþ ïèêîâ ðåôëåêñîâ Õ. Êàâàíî ñ ñîàâòîðàìè [2]
ïðåäïîëîæèëè, ÷òî íèæå òåìïåðàòóðû ñòðóêòóðíîãî ïåðåõîäà ïðîèñõîäèò çíà÷èòåëüíîå óâåëè÷åíèå ÿí-òåëëåðîâñêèõ (ßÒ) èñêàæåíèé.  ðàáîòå ß. Ãåêà ñ ñîàâòîðàìè
[4] ýòî ïðåäïîëîæåíèå ïîäòâåðæäàëîñü èçìåðåíèåì
ñòðèêöèè îáðàçöà, êîòîðàÿ ðåçêî âîçðàñòàëà ïðè ñòðóêòóðíîì ïåðåõîäå è ïðè äàëüíåéøåì ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû ïëàâíî ðîñëà. Îäíàêî ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî îïðåäåëåíèå ðåø¸òî÷íûõ ïàðàìåòðîâ è òèïîâ êðèñòàëëè÷åñêîé ðåø¸òêè ñ ïîìîùüþ íåéòðîííîé èëè ðåíòãåíîâñêîé äèôðàêöèè, êàê îòìå÷àþò ñàìè àâòîðû, â ðÿäå ñëó÷àåâ âåñüìà çàòðóäíèòåëüíî âñëåäñòâèå ðàñùåïëåíèÿ
ïèêîâ ðåôëåêñîâ è áîëüøèì èõ ïåðåêðûòèåì. Áîëåå òîãî,
äî ñèõ ïîð íåò åäèíîé ìîäåëè õàðàêòåðà ßÒ óïîðÿäî÷åíèÿ â èíòåðâàëå ñóùåñòâîâàíèÿ îðòîðîìáè÷åñêîé ôàçû.
Ðàíåå ïðåäïîëàãàëîñü, ÷òî îí ñâÿçàí ñ çàðÿäîâûì óïîðÿäî÷åíèåì ñðåäè èîíîâ Mn3! è Mn4! [3]. Îäíàêî, ïîçäíåå
[4], ñ ïîìîùüþ ïîäîáíûõ æå ýêñïåðèìåíòîâ ïðåäïî÷òåíèå áûëî îòäàíî îðáèòàëüíîìó óïîðÿäî÷åíèþ.
Ýòè îáñòîÿòåëüñòâà ïîáóäèëè íàñ ïðîâåñòè èññëåäîâàíèÿ âçàèìîñâÿçè ìàãíèòíîãî è ñòðóêòóðíîãî óïîðÿäî÷åíèé è èõ ðîëè â ýôôåêòå ÊÌÑ ñ ïîìîùüþ âûñîêî÷àñòîòíûõ óëüòðàçâóêîâûõ (ÓÇ) âîëí è ìàãíèòîðåçèñòèâíûõ èçìåðåíèé. Èñïîëüçîâàíèå âûñîêî÷àñòîòíîãî óëüòðàçâóêà íà ÷àñòîòå f " 500 ÌÃö ñ äëèíîé âîëíû l < 9
ìêì ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü ôàçîâûå è ïðîñòðàíñòâåííûå
íåîäíîðîäíîñòè, îáóñëîâëåííûå ôëóêòóàöèÿìè ñòðóêòóðû èëè íàìàãíè÷åííîñòè. Êðîìå òîãî, ñêîðîñòü è çàòóõàíèå ÓÇ âîëí âåñüìà ÷óâñòâèòåëüíû ê ôàçîâûì ñòðóêòóðíûì èëè ìàãíèòíûì ïðåâðàùåíèÿì.
Ìû ïðîâåëè èññëåäîâàíèÿ íà îáðàçöå ìàíãàíèòà
La0.875Sr0.125MnO3. Äàííûé îáðàçåö èìåë öèëèíäðè÷åñêóþ
ôîðìó äèàìåòðîì 5 ìì è äëèíîé 3.2 ìì, òîðöû êîòîðîãî
áûëè ïëîñêîïàðàëëåëüíû. Èçìåðåíèÿ çàòóõàíèÿ è ñêîðîñòè ïðîäîëüíîé àêóñòè÷åñêîé âîëíû ïðîâîäèëèñü ñ èñïîëüçîâàíèåì ýõî-èìïóëüñíîé ìåòîäèêè. Èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëèñü â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð T " 150–340 Ê íà ÷àñòîòå f " 500 ÌÃö.
 ðåçóëüòàòå ïðîâåä¸ííûõ íàìè ýêñïåðèìåíòîâ áûëè
îáíàðóæåíû íåêîòîðûå àíîìàëèè â çàòóõàíèè è ñêîðîñòè ðàñïðîñòðàíåíèÿ àêóñòè÷åñêèõ âîëí â òåìïåðàòóðíîì
èíòåðâàëå T " 260–300 Ê (ðèñ. 1). Ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû îáðàçöà, íà÷èíàÿ ñ T " 330 Ê, ñíà÷àëà èä¸ò
ïëàâíîå óìåíüøåíèå çàòóõàíèÿ, à çàòåì íàáëþäàåòñÿ
ðåçêîå âîçðàñòàíèå ïðè T " 290 Ê ñ ïèêîì âáëèçè
29
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
100
60
T (K)
40
Затухание (дБ/см)
80
ρ (Ом·см)
Затухание (дБ/см)
100
1/χ ac (104 emu$1)
30
80
60
1/χ ac = 1 кГц
2
1
210 240 270 300 330
T (K)
40
20
20
240 250 260 270 280 290 300 310 320 330
T (K)
240 250 260 270 280 290 300 310 320 330
T (K)
Ðèñ. 3. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü çàòóõàíèÿ ïðîäîëüíûõ àêóñòè÷åñêèõ èìïóëüñîâ â îòñóòñòâèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ (B) è â ïðèëîæåííîì
âíåøíåì ìàãíèòíîì ïîëå 1 Òë (b). Íà âñòàâêå ïðåäñòàâëåíà çàâèñèìîñòü ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè îò òåìïåðàòóðû.
T " 285 Ê (ðèñ. 1). Äàëåå, ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû, ïðîèñõîäèò íåáîëüøîå óâåëè÷åíèå çàòóõàíèÿ.  îáðàòíîì ïðîöåññå íàãðåâàíèÿ îò T " 200 Ê, ïîâåäåíèå
çàòóõàíèÿ áûëî òàêèì æå, êàê è ïðè îõëàæäåíèè, îäíàêî
ïðîèçîø¸ë ñäâèã ìàêñèìóìà çàòóõàíèÿ â ñòîðîíó âûñîêèõ òåìïåðàòóð. Ïðè íàãðåâàíèè îáðàçöà ïèê çàòóõàíèÿ
íàáëþäàåòñÿ óæå ïðè T " 292 Ê. Ñîîòâåòñòâåííî, ïðè
îõëàæäåíèè îáðàçöà îò òåìïåðàòóðû T " 330 Ê ñêîðîñòü
óëüòðàçâóêà ïðàêòè÷åñêè ïîñòîÿííà (ðèñ. 2). Ïðè äîñòèæåíèè òåìïåðàòóðû T " 290 Ê ñêîðîñòü íà÷èíàåò ðåçêî
óìåíüøàòüñÿ è íàáëþäàåòñÿ ìèíèìóì ñêîðîñòè ïðè
T " 285 Ê. Ïðè äàëüíåéøåì îõëàæäåíèè ñêîðîñòü ïëàâíî óìåíüøàåòñÿ äî T " 250 Ê. Âî âðåìÿ íàãðåâàíèÿ
îáðàçöà îïÿòü ïðîèñõîäèò ðåçêîå óìåíüøåíèå ñêîðîñòè,
íî óæå ñ ïèêîì ïðè T " 292 Ê. Ñäâèã ìàêñèìóìà çàòóõàíèÿ íà ðèñ. 1 è ìèíèìóìà ñêîðîñòè íà ðèñ. 2 ïî òåìïåðàòóðå ñâèäåòåëüñòâóåò î òåìïåðàòóðíîì ãèñòåðåçèñå
ïîðÿäêà 7 Ê.
Àêóñòè÷åñêèì àíîìàëèÿì ìîæíî ñîïîñòàâèòü ñêà÷îê
óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ îáðàçöà â òîì æå òåìïåðàòóð-
íîì äèàïàçîíå (ðèñ. 1). Êðîìå àêóñòè÷åñêèõ ýêñïåðèìåíòîâ, áûëà èçìåðåíà ìàãíèòíàÿ âîñïðèèì÷èâîñòü îáðàçöà
òîãî æå ñîñòàâà. Èç ãðàôèêà íà ðèñ. 3 âèäíî, ÷òî ïðè
òåìïåðàòóðå T " 300 Ê óæå ïðèñóòñòâóåò íåáîëüøàÿ
íàìàãíè÷åííîñòü îáðàçöà. Ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû
ìàãíèòíàÿ âîñïðèèì÷èâîñòü óâåëè÷èâàåòñÿ. Ìû ïðåäïîëîæèëè, ÷òî, åñëè â íàøåì èññëåäóåìîì òåìïåðàòóðíîì
äèàïàçîíå ïðèñóòñòâóåò íàìàãíè÷åííîñòü, ïðèëîæåíèå
âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ ìîæåò âëèÿòü íà õàðàêòåð
ðàñïðîñòðàíåíèÿ óëüòðàçâóêà â îáðàçöå. Áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî ïðèëîæåíèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïðèâîäèò ê äâóì
äîïîëíèòåëüíûì îñîáåííîñòÿì â õàðàêòåðå ðàñïðîñòðàíåíèÿ àêóñòè÷åñêèõ âîëí. Âî-ïåðâûõ, ïèê çàòóõàíèÿ â
ïîëå B " 1 Ò çíà÷èòåëüíî óøèðÿåòñÿ. Òàêæå ìàêñèìóì
çàòóõàíèÿ ñìåùàåòñÿ îò òåìïåðàòóðû T " 285 Ê ê òåìïåðàòóðå T " 280 Ê. Âî-âòîðûõ, âîçíèêàåò äîïîëíèòåëüíîå
çàòóõàíèå ïðè ïðèëîæåíèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ, íà÷èíàÿ ñ
òåìïåðàòóðû T " 280 Ê è íèæå.
Íà ðèñ. 4 ïðåäñòàâëåíà çàâèñèìîñòü òåìïåðàòóðû, ïðè
êîòîðîé ïðîèñõîäèò ôàçîâûé ïåðåõîä, îò ïðèëîæåííîãî
5.2
285
5.1
284
5.0
283
4.9
TСП (K)
VI (км/с)
Ðèñ. 1. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü çàòóõàíèÿ ïðîäîëüíûõ àêóñòè÷åñêèõ èìïóëüñîâ â La0.875Sr0.125MnO3 â îòñóòñòâèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ. B,
îõëàæäåíèå; c, íàãðåâ. Íà âñòàâêå ïðèâåäåíà çàâèñèìîñòü óäåëüíîãî
ýëåêòðîñîïðîòèâëåíèÿ îò òåìïåðàòóðû.
282
4.8
281
4.7
240 250 260 270 280 290 300 310 320 330
T (K)
280
Ðèñ. 2. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ñêîðîñòè ïðîäîëüíûõ àêóñòè÷åñêèõ èìïóëüñîâ. B, îõëàæäåíèå; c, íàãðåâ.
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
В (Т)
Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòü òåìïåðàòóðû, ïðè êîòîðîé ïðîèñõîäèò ñòðóêòóðíûé ôàçîâûé ïåðåõîä (TÑÏ), îò ïðèëîæåííîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ.
научные сообщения
ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Äàæå ïðèëîæåíèå íåáîëüøîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïðèâîäèò ê ñäâèãó ïî òåìïåðàòóðå ñòðóêòóðíîãî ïåðåõîäà.
Çíà÷èòåëüíîå óâåëè÷åíèå çàòóõàíèÿ è óìåíüøåíèå
ñêîðîñòè âáëèçè òåìïåðàòóðû T " 285 Ê ïîêàçûâàåò íàëè÷èå â ýòîì òåìïåðàòóðíîì èíòåðâàëå ñòðóêòóðíîãî
ôàçîâîãî ïåðåõîäà. Òåìïåðàòóðíûé ãèñòåðåçèñ â çíà÷åíèÿõ ìàêñèìóìà çàòóõàíèÿ è ìèíèìóìà â ñêîðîñòè àêóñòè÷åñêèõ âîëí ïîçâîëÿåò îòíåñòè äàííûé ñòðóêòóðíûé
ïåðåõîä ê ôàçîâîìó ïåðåõîäó ïåðâîãî ðîäà.
Îñíîâûâàÿñü íà ïîëó÷åííûõ íàìè äàííûõ è ðåçóëüòàòàõ ðàáîò [3–6], ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî âîçíèêíîâåíèå ñòðóêòóðíîãî ôàçîâîãî ïåðåõîäà ïðîèñõîäèò ïðè
âçàèìíîé êîíêóðåíöèè äâóõ ïðîöåññîâ: óâåëè÷åíèÿ íàìàãíè÷åííîñòè è óâåëè÷åíèÿ êîîïåðàòèâíûõ ßÒ èñêàæåíèé. Âñëåäñòâèå ýòîãî ïåðåõîä ïðîèñõîäèò ñêà÷êîì ïðè
îäíîâðåìåííîì âîçðàñòàíèè ßÒ èñêàæåíèé è óìåíüøåíèè íàìàãíè÷åííîñòè.
Íàøè èçìåðåíèÿ ïîäòâåðæäàþò íàëè÷èå ñòðóêòóðíîãî ïåðåõîäà â ýòîì òåìïåðàòóðíîì äèàïàçîíå. Èñõîäÿ
èç òîãî, ÷òî çàòóõàíèå àêóñòè÷åñêèõ âîëí íåìíîãî ðàñò¸ò ïîñëå ñòðóêòóðíîãî ïåðåõîäà, ìîæíî ïðåäïîëîæèòü
âîçðàñòàíèå ßÒ èñêàæåíèÿ â ýòîé ñòðóêòóðíîé ôàçå.
Ïîñêîëüêó ñòðóêòóðà èñêàæàåòñÿ âñ¸ ñèëüíåå, âîçíèêàåò
âñ¸ áîëüøåå ðàññåÿíèå óëüòðàçâóêîâûõ âîëí íà ýòèõ
èñêàæåíèÿõ. Ýòî ïîäòâåðæäàåòñÿ åù¸ è òåì, ÷òî â ðàáîòå Õ. Õàçàìû ñ ñîàâòîðàìè [7], íàáëþäàëîñü ñìÿã÷åíèå
ìîäóëåé óïðóãîñòè íèæå òåìïåðàòóðû ñòðóêòóðíîãî ïåðåõîäà â îáðàçöå áëèçêîãî ñîñòàâà ñî ñòåïåíüþ çàìåùåíèÿ ñòðîíöèåì x " 0.12.
Казанский физико–технический институт 2006
|
31
Òàêèì îáðàçîì, àêóñòè÷åñêèìè ìåòîäàìè áûë îáíàðóæåí ðåçêèé ñòðóêòóðíûé ïåðåõîä, ïðè÷¸ì âïåðâûå
íàáëþäàëñÿ ãèñòåðåçèñ ïî òåìïåðàòóðå, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò î ôàçîâîì ïåðåõîäå ïåðâîãî ðîäà è íàëè÷èè ôàçîâîãî ðàññëîåíèÿ. Çàòóõàíèå óëüòðàçâóêà íèæå òî÷êè
ïåðåõîäà ìîæåò ñâèäåòåëüñòâîâàòü îá óâåëè÷åíèè ßÒ
èñêàæåíèé. Âïåðâûå îáíàðóæåíî âëèÿíèå ìàãíèòíîãî
ïîëÿ íà ñòðóêòóðíûé ïåðåõîä, êîòîðîå ïðîÿâëÿåòñÿ â
ñìåùåíèè òåìïåðàòóðû ïåðåõîäà ïðè ïðèëîæåíèè âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ.
Ðàáîòà ïîääåðæàíà ãðàíòàìè ÐÔÔÈ (ïðîåêò ¹ 0502-16087) è ÍÈÎÊÐ ÐÒ (¹ 06-6.1-351).
Ëèòåðàòóðà
1. Dagotto E.: Phys. Rep. 1, 344 (2001)
2. Kawano H., Kajimoto R., Kubota M., Yoshizawa H.: Phys. Rev. B 53,
no. 22, R14709 (1996)
3. Yamada Y., Suzuki J., Oikawa K., Katano S., Fernandez-Baca J.A.:
Phys. Rev. B 62, no. 17, 11600 (2000)
4. Geck J., Wochner P., Bruns D., Buchner B., Gebhardt U., Kiele S.,
Reutler P., Revcolevschi A.: Phys. Rev. B 69, no. 10, 104413 (2004)
5. Klingeler R., Geck J., Gross R., Pinsard-Gaudart L., Revcolevschi A.,
Uhlenbruck S., Buchner. B.: Phys. Rev. B 65, no. 17, 174404 (2001)
6. Papavassiliou G., Pissas M., Diamantopoulos G., Belesi M., Fardis M.,
Stamopoulos D., Kontos A.G., Hennion M., Dolinsek J., Ansermet J.,
Dimitropoulos C.: Phys. Rev. Lett. 96, no. 9, 097201 (2006)
7. Hazama H., Goto T., Nemoto Y., Tomioka Y., Asamitsu A., Tokura Y.:
Phys. Rev. B 62, no. 22, 15012 (2000)
Казанский физико–технический институт 2006
!
Ôîòîííîå ýõî â LuLiF4:Er3!
â ñëàáûõ ìàãíèòíûõ ïîëÿõ
Â. Í. Ëèñèí, Â. Â. Ñàìàðöåâ, À. Ì. Øåãåäà, Â. À. Çóéêîâ
Ëàáîðàòîðèÿ íåëèíåéíîé îïòèêè è ëàáîðàòîðèÿ ìàãíèòîàêóñòèêè
Âïåðâûå íàáëþäåíî è èññëåäîâàíî ôîòîííîå ýõî â êðèñòàëëå LuLiF4:Er3!. Èçìåðåíèÿ ïðîâåäåíû â î÷åíü ñëàáûõ è íóëåâûõ ìàãíèòíûõ ïîëÿõ, â îòëè÷èå îò ýêñïåðèìåíòîâ ïî ýõî íà èîíàõ Er3! â äðóãèõ êðèñòàëëè÷åñêèõ
ìàòðèöàõ. Íàáëþäåíà ñèëüíàÿ çàâèñèìîñòü ñèãíàëà ýõà è íåîáðàòèìîé ôàçîâîé ðåëàêñàöèè Ò2 îò âåëè÷èíû è
íàïðàâëåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Ïîñêîëüêó èîí òð¸õâàëåíòíîãî ýðáèÿ ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç íàèáîëåå îïòèìàëüíûõ
íîñèòåëåé îïòè÷åñêîé èíôîðìàöèè, òî äàííûå ðåçóëüòàòû ïîêàçûâàþò, ÷òî ìíîãîêàíàëüíîé ïåðåäà÷åé èíôîðìàöèè ìîæíî óïðàâëÿòü ñ ïîìîùüþ ñëàáîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëèñü íà ýíåðãåòè÷åñêîì
ïåðåõîäå 4I15/2 D 4F9/2 (l " 6536 Å) ïðè òåìïåðàòóðå 2 Ê.
ù¸ííîì ðåæèìå, êîãäà ïåðâûé èìïóëüñ ñâåòà ÿâëÿåòñÿ
áåãóùåé âîëíîé, à âòîðîé ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñòîÿ÷óþ
âîëíó.  ýòîì ñëó÷àå ôîòîííîå ýõî íàáëþäàåòñÿ â íàïðàâëåíèè, ïðîòèâîïîëîæíîì ïåðâîìó èìïóëüñó.
Óãîë ìåæäó íàïðàâëåíèÿìè k1 è k2 ðàñïðîñòðàíåíèÿ
ëàçåðíûõ èìïóëüñîâ ñîñòàâëÿë ïðèáëèçèòåëüíî 5°, ïðè
ýòîì, íàïðàâëåíèå k1 ðàñïðîñòðàíåíèÿ ïåðâîãî ëàçåðíîãî
èìïóëüñà ñîâïàäàëî ñ îñüþ à âðàùåíèÿ è áûëî ïåðïåíäèêóëÿðíî îïòè÷åñêîé îñè Ñ êðèñòàëëà (k1^C). Ãåîìåòðèÿ
ýêñïåðèìåíòà ïîêàçàíà íà ðèñ. 1. Ïîñòîÿííîå ìàãíèòíîå
ïîëå Í â ýêñïåðèìåíòå íàïðàâëåíî ïåðïåíäèêóëÿðíî ê
îñè à (H ^a). Ïîëÿðèçàöèÿ ëàçåðíûõ èìïóëüñîâ áûëà
ëèíåéíîé. Íàïðàâëåíèÿ ýëåêòðè÷åñêèõ ïîëåé ñâåòîâûõ
âîëí ó ëàçåðíûõ èìïóëüñîâ ñîâïàäàëè (E1™E2) è áûëè
íàïðàâëåíû ïåðïåíäèêóëÿðíî ìàãíèòíîìó ïîëþ (Ei^Í).
Îáðàçåö ìîã âðàùàòüñÿ â ïëîñêîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé
îñè à. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ïðè äàííîì âðàùåíèè èçìåíÿåòñÿ îðèåíòàöèÿ îñè Ñ íå òîëüêî îòíîñèòåëüíî ìàãíèòíîãî ïîëÿ, íî è îäíîâðåìåííî îòíîñèòåëüíî ïîëÿðèçàöèè
ñâåòîâîé âîëíû ëàçåðíûõ èìïóëüñîâ. Ñèãíàëû îáðàù¸ííîãî ôîòîííîãî ýõà (ÎÔÝ) äåòåêòèðîâàëèñü ñêîðîñòíûì
ôîòîýëåêòðîííûì óìíîæèòåëåì (ÔÝÓ) ÈËÓ-ÔÒ. Âûõîäÿùèå èç ôîòîóìíîæèòåëÿ ñèãíàëû ïîäàâàëèñü íà öèôðîâîé îñöèëëîãðàô Tektronix TDS 2022, ãäå ïî 64 èçìåðåíèÿì îïðåäåëÿëîñü ñðåäíåå çíà÷åíèå. Ñðåäíèå èçìåðåííûå
çíà÷åíèÿ èíòåíñèâíîñòè ýõà ñ âûõîäà îñöèëëîãðàôà ïîäàâàëèñü íà êîìïüþòåð, ãäå ñîõðàíÿëèñü è çàòåì îáðàáàòûâàëèñü. Èíòåíñèâíîñòü è âðåìåííàÿ ôîðìà ñèãíàëà ôîòîííîãî ýõà èçìåðÿëàñü â çàâèñèìîñòè îò âðåìåííîé çàäåðæêè ìåæäó ëàçåðíûìè èìïóëüñàìè, îò âåëè÷èíû ìàãíèòíîãî ïîëÿ, îò îðèåíòàöèè îñè Ñ îòíîñèòåëüíî íàïðàâëåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ è ïîëÿðèçàöèè ëàçåðíûõ èìïóëüñîâ ïðè ïîâîðîòå îáðàçöà âîêðóã îñè à.
Îñöèëëîãðàììà íà ðèñ. 2 ïîêàçûâàåò ñèãíàë ôîòîííîãî ýõà, à òàêæå ïåðâûé è âòîðîé ëàçåðíûå èìïóëüñû.
Íà âñòàâêå ýòîãî ðèñóíêà èçîáðàæåíà çàâèñèìîñòü èíòåíñèâíîñòè ñèãíàëà ôîòîííîãî ýõà îò äëèíû âîëíû âîçáóæäàþùåãî ñâåòà. Âèäíî, ÷òî ñïåêòðàëüíàÿ øèðèíà ýõîñèãíàëà ôàêòè÷åñêè ñîâïàäàåò ñî ñïåêòðàëüíîé øèðè-
Ââåäåíèå
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ñîçäàþòñÿ è ðàáîòàþò îïòè÷åñêèå ýõîïðîöåññîðû, â êîòîðûõ íîñèòåëÿìè èíôîðìàöèè ÿâëÿþòñÿ êðèñòàëëû, àêòèâèðîâàííûå ðåäêîçåìåëüíûìè èîíàìè
[1]. Íåîáõîäèìîñòü ðàçâèòèÿ ìíîãîêàíàëüíîé ïåðåäà÷è
èíôîðìàöèè ïî îïòè÷åñêèì âîëîêíàì äèêòóåò ïðîäîëæåíèå èññëåäîâàíèé ñâîéñòâ ðåäêîçåìåëüíûõ èîíîâ, íàïðèìåð, Er3! è Pr3!, ÿâëÿþùèõñÿ îïòèìàëüíûìè íîñèòåëÿìè
îïòè÷åñêîé èíôîðìàöèè [2–4]. P. ÌàêÔàðëàéí è Ð. Ìåëüòçåð ñ êîëëåãàìè [5–10], èñïîëüçóÿ ìåòîä ôîòîííîãî ýõà,
âíåñëè ñóùåñòâåííûé âêëàä â èçó÷åíèå êðèñòàëëîâ YLiF4,
YAlO3 è LaF3, äîïèðîâàííûõ èîíàìè òð¸õâàëåíòíîãî ýðáèÿ.  äàííîé ðàáîòå ñâîéñòâà Er3! âïåðâûå èññëåäîâàëèñü â äðóãîé êðèñòàëëè÷åñêîé ìàòðèöå: LuLiF4. Îòëè÷èòåëüíîé îñîáåííîñòüþ äàííîé ðàáîòû îò [5–10] ÿâëÿåòñÿ
òî, ÷òî íàáëþäåíèå ôîòîííîãî ýõà ïðîâîäèëîñü â ñëàáûõ
ìàãíèòíûõ ïîëÿõ, íå ïðåâûøàþùèõ çíà÷åíèÿ ìàãíèòíîãî
ïîëÿ, ñîçäàâàåìîãî ñïèíîì ýëåêòðîíà Er3! íà áëèæàéøèõ
ÿäðàõ ôòîðà. Äåëî â òîì, ÷òî íàèáîëåå èíòåðåñíûå îñîáåííîñòè ôîðìèðîâàíèÿ ôîòîííîãî ýõà ïðîèñõîäÿò â åù¸
áîëåå ñëàáûõ ïîëÿõ, ñðàâíèìûõ ñî çíà÷åíèÿìè ëîêàëüíîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ñîçäàâàåìîãî ÿäðàìè ôòîðà íà ñïèíå
ýëåêòðîíà.
Ýêñïåðèìåíò
Ôîòîííîå ýõî â LuLiF4:Er3! (êîíöåíòðàöèÿ ëåãèðóþùèõ
ïðèìåñåé ErF3 0.0256 âåñ.%) âîçáóæäàëîñü íà ïåðåõîäå
4
I15/2 D 4F9/2 èîíà Er3! ïðè òåìïåðàòóðå 2 Ê. Äëÿ âîçáóæäåíèÿ èñïîëüçîâàëñÿ èìïóëüñíûé ïåðåñòðàèâàåìûé ïî
÷àñòîòå ëàçåð íà êðàñèòåëå (îêñàçèí 17). Äëèòåëüíîñòü
èìïóëüñîâ ñîñòàâëÿëà 10 íñ, ÷àñòîòà ïîâòîðåíèÿ ;12
Ãö, ñïåêòðàëüíàÿ øèðèíà íà ïîëîâèíå âûñîòû – 0.1 Å ¿
6 ÃÃö. Äëèíà ñâåòîâîé âîëíû êàëèáðîâàëàñü ïî ëèíèÿì
ñïåêòðà Ne ñ àáñîëþòíîé òî÷íîñòüþ 0.5 Å. Äëèíà âîëíû
èçó÷àåìîãî ïåðåõîäà ñîñòàâèëà l " 6536 Å. Ñèãíàëû
äâóõèìïóëüñíîãî ôîòîííîãî ýõà âîçáóæäàëèñü â îáðà32
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
блок
управления
b
E
a
Tektronix
TDS 2022
опт. задержка
зеркало
эхо
лазерный луч
зеркало
C
33
зеркало
линза,
F=20 см
зеркало
|
зеркало
образец,
T=2 K
H
Ðèñ. 1. Cõåìà ýêñïåðèìåíòà. Ìàãíèòíîå ïîëå Í ìåíÿåòñÿ â ïðåäåëàõ 0 ' 1.3 êÝ è íàïðàâëåíî ïåðïåíäèêóëÿðíî ïåðâîìó ëàçåðíîìó èìïóëüñó.
Å – ïîëÿðèçàöèÿ ëàçåðíûõ èìïóëüñîâ. Îáðàçåö â êðèîñòàòå (Ò " 2 Ê) ìîæåò âðàùàòüñÿ â ãîðèçîíòàëüíîé è âåðòèêàëüíîé ïëîñêîñòÿõ, a è b –
îñè âðàùåíèÿ.
íîé ëàçåðíîãî èìïóëüñà. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî íåîäíîðîäíàÿ
øèðèíà ñïåêòðàëüíîé ëèíèè 4I15/2 D 4F9/2 èîíà Er3! â
ìàòðèöå LuLiF4 ìåíüøå, ÷åì 0.1 Å (;6 ÃÃö) è ìîæåò
áûòü îáóñëîâëåíà ñòàòèñòè÷åñêèì ðàñïðåäåëåíèåì áëèçêèõ è îòäàë¸ííûõ ñîñåäåé 6Li è 7Li (÷òî ïðèâîäèò ê
äóáëåòíîé ñòðóêòóðå ñ ðàñùåïëåíèåì 1.4 ÃÃö è ñîîòâåòñòâóþùåé íåîäíîðîäíîé øèðèíîé ïîðÿäêà 600 ÌÃö â
îáðàçöàõ YLiF4:Er3! ñ åñòåñòâåííûì ñîäåðæàíèåì èçîòîïîâ Li [9]).
Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî â ýêñïåðèìåíòå èíòåíñèâíîñòü
ýõà ïðàêòè÷åñêè íå èçìåíÿëàñü ïðè èçìåíåíèè óãëà ìåæäó îñüþ Ñ è íàïðàâëåíèåì ðàñïðîñòðàíåíèÿ k1 íà )8°
(âðàùåíèå âîêðóã îñè b).
150
100
150
Интенсивность эха (отн. ед.)
Интенсивность эха (отн. ед.)
эхо
100
100
50
50
6535.8 6536.0 6536.2
Длина волны (Å)
1 импульс
2 импульс
Èíòåíñèâíîñòü ýõà, êàê ìîæíî âèäåòü íà ðèñ. 3, ñíà÷àëà ýêñïîíåíöèàëüíî ðàñò¸ò ïðè óâåëè÷åíèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ îò íóëåâîãî çíà÷åíèÿ, à çàòåì, ïîñëå íåêîòîðîãî
ïëàòî, ýêñïîíåíöèàëüíî óìåíüøàåòñÿ. Ïàðàìåòð, îïèñûâàþùèé ýêñïîíåíöèàëüíûé ðîñò, íå çàâèñèò îò çàäåðæêè ìåæäó ëàçåðíûìè èìïóëüñàìè t12 è îò ïîâîðîòà êðèñòàëëà âîêðóã îñè à. Ïàðàìåòð, îïèñûâàþùèé ýêñïîíåíöèàëüíîå óìåíüøåíèå, òàê æå íå ìåíÿåòñÿ ïðè âðàùåíèè êðèñòàëëà âîêðóã îñè à, íî ñèëüíî çàâèñèò îò t12.
Çíà÷åíèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ïðè êîòîðîì èíòåíñèâíîñòü
ýõà äîñòèãàåò ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ, è âåëè÷èíà ýòîãî
ìàêñèìóìà óìåíüøàþòñÿ ñ óâåëè÷åíèåì t12 è óãëà q
ìåæäó îñüþ Ñ êðèñòàëëà è ìàãíèòíûì ïîëåì Í.
C H, 275 Э, t12=33 нс
C⊥E, C⊥ k, T=1.9 K
0
10
t12 = 33 нс, θ = 0°
t12 = 60 нс, θ = 0°
t12 = 86 нс, θ = 0°
t12 = 60 нс, θ = 5°
1
0.1
50
100
150
200
Время (нс)
250
300
Ðèñ. 2. Îñöèëëîãðàììà ÎÔÝ â LuLiF4:Er3! ïðè çàäåðæêå ìåæäó âîçáóæäàþùèìè èìïóëüñàìè t12 " 33 íñ. Îñü Ñ îáðàçöà íàïðàâëåíà âäîëü
ìàãíèòíîãî ïîëÿ Í, Í " 275 Ý. Íà âñòàâêå ïîêàçàíà çàâèñèìîñòü ñèãíàëà ÎÔÝ îò äëèíû âîëíû ëàçåðà.
0
200
400
600
800
Магнитное поле H (Э)
1000
1200
Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòü ÎÔÝ â LuLiF4:Er3! îò âåëè÷èíû ìàãíèòíîãî ïîëÿ
ïðè ðàçëè÷íûõ t12. Îïòè÷åñêàÿ îñü îáðàçöà íàïðàâëåíà ëèáî âäîëü ïîëÿ
(q " 0°), ëèáî ïîä óãëîì q " 5° (ïîâîðîò âîêðóã îñè a íà ðèñ. 1). Ñïëîøíûå ëèíèè – êðèâûå, ïîëó÷åííûå ñ ïîìîùüþ ôåíîìåíîëîãè÷åñêîé
ôîðìóëû.
34
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
140
Интенсивность эха (отн. ед.)
Интенсивность эха (отн. ед.)
100
10
1
340 Э, 33 нс
568 Э, 33 нс
170 Э, 60 нс
340 Э, 60 нс
568 Э, 60 нс
0
2
4
6
Угол θ (град.)
8
10
Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòü ñèãíàëà ÎÔÝ îò óãëà q ìåæäó íàïðàâëåíèåì îïòè÷åñêîé îñè Ñ è ìàãíèòíûì ïîëåì Í äëÿ ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèé ìàãíèòíîãî ïîëÿ è t12. Ñïëîøíûå ëèíèè – êðèâûå, ïîëó÷åííûå ñ ïîìîùüþ
ôåíîìåíîëîãè÷åñêîé ôîðìóëû.
100
Интенсивность эха (отн. ед.)
100
80
60
40
20
H = 100 Э, t12 = 33 нс
0
20
0.1
y ~ exp( x/t1)
t1 = 26.92
10
y ~ exp( x/t1)
t1 = 50.44
1
1
2
H = 0 (1 теор.)
H = 69 Э, θ = 5° (2 теор.)
0.1
0
50
100
150
Задержка t12 (ns)
200
250
Ðèñ. 5. Çàâèñèìîñòü ÎÔÝ îò âðåìåíè çàäåðæêè t12 ìåæäó âîçáóæäàþùèìè èìïóëüñàìè â ìàãíèòíîì ïîëå. Ïóíêòèðíûå ëèíèè – àïïðîêñèìàöèÿ
ýêñïåðèìåíòàëüíûõ òî÷åê ýêñïîíåíöèàëüíûì ñïàäîì. Ñïëîøíûå ëèíèè – êðèâûå, ïîëó÷åííûå ñ ïîìîùüþ ôåíîìåíîëîãè÷åñêîé ôîðìóëû.
220
200
Время Т2 (нс)
120
180
LuLiF4 :Er3+
160
C||H, C ⊥ E
140
100
80
60
40
20
0 20 40
Угол ψ (град.)
60
80
100
Ðèñ. 7. Çàâèñèìîñòü ÎÔÝ îò óãëà y ïîâîðîòà ïîëÿðèçàöèè âòîðîãî ëàçåðíîãî èìïóëüñà îòíîñèòåëüíî ïåðâîãî èìïóëüñà. Ñïëîøíàÿ ëèíèÿ –
ñèìóëÿöèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ òî÷åê âûðàæåíèåì Acos(y), ãäå À = 109.4.
Èíòåíñèâíîñòü ýõà ïðèíèìàåò ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå ïðè îðèåíòàöèè q " 0 (H ^Ei è H™Ñ) è ýêñïîíåíöèàëüíî (ñì. ðèñ. 4) óìåíüøàåòñÿ ñ óâåëè÷åíèåì q ïðè
ïîâîðîòå îáðàçöà âîêðóã îñè à. Ïîêàçàòåëü ýêñïîíåíòû
ïî÷òè íå çàâèñèò îò âåëè÷èíû ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ò.å. îò
íîðìàëüíîé ê îñè C êîìïîíåíòû ìàãíèòíîãî ïîëÿ.
Çàâèñèìîñòü èíòåíñèâíîñòè ýõà îò âðåìåííîé çàäåðæêè t12 ìåæäó ëàçåðíûìè èìïóëüñàìè ïîêàçàíà íà ðèñ. 5.
Èíòåíñèâíîñòü êàê ôóíêöèÿ t12 ïîêàçûâàåò ýêñïîíåíöèàëüíîå çàòóõàíèå, ïðîïîðöèîíàëüíîå exp(#4t12/T2). Âðåìÿ ôàçîâîé ðåëàêñàöèè T2 çàâèñèò îò âåëè÷èíû è íàïðàâëåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ.  íóëåâîì ìàãíèòíîì ïîëå
âðåìÿ T2 " 4t1 À 202 ) 16 íñ, à çàâèñèìîñòü T2 îò ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïðè H™Ñ ïðèâåäåíà íà ðèñ. 6.
È, íàêîíåö, áûëè òàêæå èññëåäîâàíû ïîëÿðèçàöèîííûå ñâîéñòâà îáðàù¸ííîãî ôîòîííîãî ýõà. Èíòåíñèâíîñòü
ôîòîííîãî ýõà êàê ôóíêöèÿ óãëà y ìåæäó ïîëÿðèçàöèÿìè E2 è Å1 âîçáóæäàþùèõ èìïóëüñîâ ïîêàçàíà íà ðèñ. 7.
Ïðè ýòîì èçìåíÿëàñü ïîëÿðèçàöèÿ âòîðîãî èìïóëüñà, à
ïîëÿðèçàöèÿ ïåðâîãî èìïóëüñà è íàïðàâëåíèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ îòíîñèòåëüíî îñè Ñ îñòàâàëèñü ôèêñèðîâàííûìè: Å1 ^Í è H™Ñ. Íà ðèñóíêå âèäíî, ÷òî èíòåíñèâíîñòü
èìååò íåêîòîðîå ïëàòî ïðè y " 0° è áëèçêèå ê íóëþ
çíà÷åíèÿ ïðè y " 90°.
Îáñóæäåíèå ðåçóëüòàòîâ
120
100
80
60
40
20
0
20
40 60 80 100 120 140 160 180
Магнитное поле Н (Э)
Ðèñ. 6. Çàâèñèìîñòü âðåìåíè ôàçîâîé ðåëàêñàöèè Ò2 â LuLiF4:Er3+ îò
ìàãíèòíîãî ïîëÿ Í.
Îáû÷íûé ìåõàíèçì [11–14] çàâèñèìîñòè èíòåíñèâíîñòè
ôîòîííîãî ýõà îò âåëè÷èíû è íàïðàâëåíèÿ ìàãíèòíîãî
ïîëÿ â ñëàáûõ ïîëÿõ çàêëþ÷àåòñÿ â ñëåäóþùåì. Ïåðâûé
âîçáóæäàþùèé ëàçåðíûé èìïóëüñ ïåðåîðèåíòèðóåò ìàãíèòíûå ïîëÿ íà êàæäîì èç ñîñåäíèõ ÿäåð ôòîðà F. Êàê
ðåçóëüòàò ïåðåîðèåíòàöèè, ñîñåäíèå ÿäðà, êîòîðûå áûëè
ïîëÿðèçîâàíû ïîä íåêîòîðûì óãëîì ê ïîëþ H ! HF, íà÷èíàþò ïðåöåññèðîâàòü âîêðóã íîâîãî íàïðàâëåíèÿ
H ! HSF. Çäåñü H – âíåøíåå ïîñòîÿííîå ìàãíèòíîå ïîëå,
научные сообщения
HF è HSF – ïîëÿ, ñîçäàâàåìûå ìàãíèòíûì ìîìåíòîì ýëåêòðîíà Er3!, êîãäà îí íàõîäèòñÿ â îñíîâíîì è ñóïåðïîçèöèîííîì ñîñòîÿíèÿõ, ñîîòâåòñòâåííî. Ïðåöåññèÿ ñîñåäíèõ ÿäåð ìîäóëèðóåò ìàãíèòíîå ïîëå íà èîíå Er3! è,
ñëåäîâàòåëüíî, ìîäóëèðóåò ðàññòîÿíèå ìåæäó ýíåðãåòè÷åñêèìè óðîâíÿìè ýëåêòðîíà.  ðåçóëüòàòå îòíîñèòåëüíûé ôàçîâûé ñäâèã ïðåöåññèðóþùåãî ýëåêòðè÷åñêîãî äèïîëÿ Er3! ïîñëå ïåðâîãî âîçáóæäàþùåãî èìïóëüñà ñòàíîâèòñÿ íå ðàâåí òàêîâîìó ïîñëå âòîðîãî èìïóëüñà. Ýòî
ïðèâîäèò ê ìîäóëÿöèè îãèáàþùåé ýõà. Ìîäóëÿöèÿ çàâèñèò îò âåëè÷èíû è íàïðàâëåíèÿ âíåøíåãî ïîñòîÿííîãî
ïîëÿ.
Êîãäà ìàãíèòíîå ïîëå âåëèêî (H @ HF, HSF) è ïðèëîæåíî âäîëü îïòè÷åñêîé îñè Ñ, ïåðåîðèåíòàöèè ìàãíèòíûõ ïîëåé íè íà îäíîì ñîñåäíåì ÿäðå F íå ïðîèñõîäèò
è, òàêèì îáðàçîì, ýõî íå èçìåíÿåòñÿ.
Ìîäóëÿöèÿ ïðè H™Ñ ìîæåò èìåòü ìåñòî â áîëåå íèçêèõ âíåøíèõ ïîëÿõ (H 7 HF, HSF) ïîòîìó, ÷òî ñîñåäíèå
ÿäðà (F) ïðåöåññèðóþò âîêðóã íàïðàâëåíèé, íå ïàðàëëåëüíûõ ýëåêòðîííîìó ìàãíèòíîìó ìîìåíòó.
Ýõî äåãðàäèðóåò â ñëàáûõ ìàãíèòíûõ ïîëÿõ H 7 Hloc,
ãäå Hloc åñòü ëîêàëüíîå ïîëå íà ýëåêòðîíå, ñîçäàííîå
ñîñåäíèìè ÿäðàìè. Íàïðàâëåíèå ëîêàëüíîãî ïîëÿ Hloc
ÿâëÿåòñÿ õàîòè÷åñêèì ïî ñâîåé ïðèðîäå, ïîýòîìó ýôôåêòèâíîå ïîëå H ! Hloc, äåéñòâóþùåå íà ýëåêòðîí ýõî-èîíà,
íàïðàâëåíî â ñðåäíåì ïîä áîëüøèì óãëîì ê îïòè÷åñêîé
îñè. Ïåðåîðèåíòàöèÿ íàïðàâëåíèÿ ýëåêòðîííîãî ìàãíèòíîãî ìîìåíòà è, ñëåäîâàòåëüíî, ñâåðõòîíêîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ íà êàæäîì ÿäðå áóäåò çíà÷èòåëüíîé èç-çà àíèçîòðîïèè ýëåêòðîííûõ g-ôàêòîðîâ. Ïðè ýòîì âîçðàñòàåò
ãëóáèíà ìîäóëÿöèè. Êðîìå òîãî, ïðè îòêëîíåíèè ýôôåêòèâíîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ îò îñè ñèììåòðèè Ñ âîçðàñòàåò ÷èñëî íåýêâèâàëåíòíûõ ñîñåäíèõ ÿäåð, ò.å. ÷èñëî ÿäåð
ñ ðàçëè÷íûìè çíà÷åíèÿìè ÷àñòîò ïðåöåññèè.
Çíà÷åíèå Hloc íåèçâåñòíî â LuLiF4, òîãäà êàê Hloc " 5
Ý â YLiF4 [9]. Çíà÷åíèÿ HF è HSF îïðåäåëÿþòñÿ, â îñíîâíîì, ìàãíèòíûì äèïîëüíûì ïîëåì Er3! ýëåêòðîíà íà
êàæäîì èç ñîñåäíèõ ÿäåð F [15]. Â êðèñòàëëå LuLiF4 gôàêòîðû èîíà Er3! â îñíîâíîì ñîñòîÿíèè àíèçîòðîïíû
[16]. Ïàðàëëåëüíàÿ è ïåðïåíäèêóëÿðíàÿ îïòè÷åñêîé îñè
Ñ êîìïîíåíòû g-ôàêòîðîâ ñîîòâåòñòâåííî ðàâíû [16]:
g™(4I15/2(1)) " 3.09 è g^(4I15/2(1)) " 8.138. Çíà÷åíèÿ g-ôàêòîðîâ äëÿ âîçáóæä¸ííîãî ñîñòîÿíèÿ Er3! â ìàòðèöå LuLiF4
íåèçâåñòíû. Íà îñíîâàíèè òîãî, ÷òî g-ôàêòîðû äëÿ îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿ Er3! â ìàòðèöàõ LuLiF4 è YLiF4 ñîâïàäàþò c õîðîøåé òî÷íîñòüþ (g™ (4I15/2(1)) " 3.14,
g^(4I15/2(1)) " 8.1 è g™(4F9/2(1)) " 9.84, g^(4F9/2(1)) ^ 0.1 â
YLiF4 [6]), ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî è â âîçáóæä¸ííîì
ñîñòîÿíèè 4F9/2(1) èîíà Er3! â ìàòðèöàõ LuLiF4 è YLiF4
g-ôàêòîðû ñîâïàäàþò. Ñëåäîâàòåëüíî, îæèäàåòñÿ, ÷òî çíà÷åíèå ñâåðõòîíêèõ äèïîëüíûõ ïîëåé HF è HSF áóäåò ïîðÿäêà 1200 Ý íà ÿäðàõ F, áëèæàéøèõ ê èîíó Er3!.
Èñïîëüçóÿ ýòîò ìåõàíèçì, ìîæíî êà÷åñòâåííî îáúÿñíèòü íåêîòîðûå âàæíûå ÷åðòû ïîâåäåíèÿ ýõà â ìàãíèòíîì ïîëå: 1) äëÿ H 7 Hloc èíòåíñèâíîñòü ýõà óâåëè÷èâàåòñÿ ñ óâåëè÷åíèåì H; 2) ïàðàìåòð, îïèñûâàþùèé ðîñò,
ñëàáî çàâèñèò îò íàïðàâëåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ è îò çà-
Казанский физико–технический институт 2006
|
35
äåðæêè ìåæäó èìïóëüñàìè t12; 3) ïðè H 7 Hloc T2(H) áîëüøå, ÷åì äëÿ íóëåâîãî ïîëÿ T2(0) ^ T2(H); 4) äëÿ ôèêñèðîâàííîé çàäåðæêè t12 èíòåíñèâíîñòü ýõà óìåíüøàåòñÿ
ïðè óâåëè÷åíèè óãëà îòêëîíåíèÿ íàïðàâëåíèÿ âíåøíåãî
ìàãíèòíîãî ïîëÿ îòíîñèòåëüíî îïòè÷åñêîé îñè. Èñïîëüçóÿ äàííûé ìåõàíèçì, òðóäíî ïîíÿòü óìåíüøåíèå èíòåíñèâíîñòè ýõà ñ óâåëè÷åíèåì ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïðè
љH. Ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî èìååòñÿ ðàçáðîñ íàïðàâëåíèé îïòè÷åñêîé îñè Ñ ïî îáú¸ìó ìàòðèöû. Ïîýòîìó îñü Ñ íå ïàðàëëåëüíà ìàãíèòíîìó ïîëþ. Äåéñòâèòåëüíî, äëÿ q " 5° ýõî íàìíîãî ñëàáåå, ÷åì ïðè
q " 0°, êàê ìîæíî âèäåòü íà ðèñ. 3 è 4. ×òîáû ðàçðåøèòü ýòîò âîïðîñ, áûë èçãîòîâëåí äåðæàòåëü äëÿ êþâåòû, ïîçâîëÿþùèé ñ ïðåöèçèîííîé òî÷íîñòüþ âðàùàòü
îáðàçåö â êðèîñòàòå â âåðòèêàëüíîé è ãîðèçîíòàëüíîé
ïëîñêîñòÿõ (ñì. ðèñ. 1). Ýòî ïîçâîëèëî óâåëè÷èòü ïðîòÿæ¸ííîñòü ïëàòî â çàâèñèìîñòè ýõî îò Í, áëàãîäàðÿ
áîëåå òî÷íîé îðèåíòàöèè. Òåì íå ìåíåå, ïðè Í 8 500 Ý
èíòåíñèâíîñòü ýõà óìåíüøàëàñü ñ ðîñòîì Í (ïðèáëèçèòåëüíî ýêñïîíåíöèàëüíî) ïðè ëþáîé îðèåíòàöèè îáðàçöà. Òàê êàê èçìåðåíèÿ áûëè ïðîâåäåíû â äîâîëüíî îäíîðîäíîì ïîëå ýëåêòðîìàãíèòà, òî ìîæíî ïðåäïîëîæèòü,
÷òî, íåñìîòðÿ íà ìàëûé ðàçìåð îïòè÷åñêè âîçáóæäàåìîãî îáú¸ìà â îáðàçöå, ñóùåñòâóåò íåêîòîðûé áåñïîðÿäîê â íàïðàâëåíèè êðèñòàëëè÷åñêèõ îñåé â LuLiF4.
Îäíàêî, ýòî îáúÿñíåíèå êàæåòñÿ ìàëîâåðîÿòíûì, òàê
êàê ÷èñëåííûå ðàñ÷¸òû ïîêàçàëè, ÷òî ðàçáðîñ íàïðàâëåíèÿ îñè Ñ ïî îïòè÷åñêè âîçáóæäàåìîìó îáú¸ìó äî 5°
ñëàáî âëèÿåò íà èíòåíñèâíîñòü ýõà. Ýòîò âîïðîñ îñòà¸òñÿ îòêðûòûì. Òðåáóåò äàëüíåéøåãî òåîðåòè÷åñêîãî
îáúÿñíåíèÿ è çàâèñèìîñòü âðåìåíè Ò2 îò ìàãíèòíîãî
ïîëÿ.
Êà÷åñòâåííî ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû îïèñûâàþòñÿ,
êàê âèäíî íà ðèñ. 3–5, ôåíîìåíîëîãè÷åñêèì âûðàæåíèåì
æ 4t ö
I 0 exp ç - 12 ÷
è T2 ø
I (q , H ) =
,
æ H - H0 q ö
æ H0 - H ö
+ ÷
exp ç
÷ + exp ç
q0 ø
è H1 ø
è H2
H2 =
a
b
, q0 =
.
t12
t12
Çäåñü ïàðàìåòðû èìåþò ñëåäóþùèå çíà÷åíèÿ: T2 "
202 íñ, H1 " 60 Ý, a " 121 Ý$60 íñ, b " 1.4°$60 íñ,
H0 " 217 Ý, I0 " 216$exp(460/T2), çàäåðæêà t12 â íñ.
Äëÿ îáúÿñíåíèÿ ïîëÿðèçàöèîííîé çàâèñèìîñòè, ïðèâåä¸ííîé íà ðèñ. 7, íàïîìíèì, ÷òî îñíîâíîå è âîçáóæä¸ííîå ñîñòîÿíèÿ Er3! ÿâëÿþòñÿ êðàìåðñîâûìè äóáëåòàìè [17]: çm " )3/2ñ â îñíîâíîì è çm " )1/2ñ â âîçáóæä¸ííîì ñîñòîÿíèÿõ. Çäåñü m åñòü êðèñòàëëè÷åñêîå êâàíòîâîå ÷èñëî. Òàêèì îáðàçîì, åñëè ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå
ëàçåðíîé âîëíû íàïðàâëåíî ïåðïåíäèêóëÿðíî îïòè÷åñêîé îñè, Å^Ñ, òî ëåâî- è ïðàâîïîëÿðèçîâàííûå êîìïî-
36
|
научные сообщения
íåíòû ïàäàþùåãî ñâåòà äåéñòâóþò íåçàâèñèìî è âûçûâàþò ñîîòâåòñòâåííî ïåðåõîäû çm " #3/2ñ D çm " #1/2ñ
è çm " !3/2ñ D çm " !1/2ñ. Ñëåäîâàòåëüíî, èíòåíñèâíîñòü ýõà íå äîëæíà çàâèñåòü îò îòíîñèòåëüíîé ïîëÿðèçàöèè ïàäàþùèõ èìïóëüñîâ [18], åñëè ïåðâûé è âòîðîé èìïóëüñû ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ âäîëü îïòè÷åñêîé îñè,
k1™k2™C, ò.å., åñëè ïîëÿðèçàöèè èìïóëüñîâ ïåðïåíäèêóëÿðíû îïòè÷åñêîé îñè Ñ.  íàøèõ óñëîâèÿõ (ñì. ãåîìåòðèþ ýêñïåðèìåíòà íà ðèñ. 1) k1™k2^C. Ñëåäîâàòåëüíî, åñëè E1^C, êàê â ýêñïåðèìåíòå (ðèñ. 1), è óãîë y
ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ E2 âòîðîãî ëàçåðíîãî èìïóëüñà ïî
îòíîøåíèþ ê ïîëþ ïåðâîãî íå ðàâåí íóëþ, y ¬ 0, òîãäà ïîëå E2 íå ïåðïåíäèêóëÿðíî îïòè÷åñêîé îñè:
e2 " e1cos(y) # csin(y). Çäåñü ei è ñ – åäèíè÷íûå âåêòîðû. Êîìïîíåíòà ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ E2, êîòîðàÿ îáðàùàåò âî âðåìåíè êîãåðåíòíóþ ñóïåðïîçèöèþ ñîñòîÿíèé, íàâåä¸ííóþ ïåðâûì èìïóëüñîì, ïðîïîðöèîíàëüíà
cos(y), à èíòåíñèâíîñòü ýõà ;cos4(y). Ýòî êà÷åñòâåííî
îáúÿñíÿåò óìåíüøåíèå èíòåíñèâíîñòè ýõà, îäíàêî ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ çàâèñèìîñòü ëó÷øå îïèñûâàåòñÿ íå
÷åòâ¸ðòîé, à ïåðâîé ñòåïåíüþ êîñèíóñà (ñì. ðèñ. 7).
Àâòîðû ïðèçíàòåëüíû Á. Ç. Ìàëêèíó çà îáñóæäåíèå
ðåçóëüòàòîâ è A. Ñàáî çà ïðåïðèíò åãî ðàííåé ñòàòüè.
Ðàáîòà âûïîëíåíà â ñîàâòîðñòâå ñ ñîòðóäíèêàìè ÊÃÓ
Ñ. Ë. Êîðàáëåâîé è Þ. Ê. Ðîçåíöâàéãîì. Ðåçóëüòàòû ðàáîòû îïóáëèêîâàíû â [19, 20] è äîëîæåíû íà ìåæäóíàðîäíîé êîíôåðåíöèè [21]. Èññëåäîâàíèÿ ïîääåðæàíû
Ïðîãðàììàìè Îòäåëåíèÿ ôèçè÷åñêèõ íàóê “Îïòè÷åñêàÿ
ñïåêòðîñêîïèÿ è ñòàíäàðòû ÷àñòîòû” è “Êîãåðåíòíûå àêóñòè÷åñêèå ïîëÿ è ñèãíàëû” è ãðàíòîì ÐÔÔÈ (¹ 03-0216374).
Казанский физико–технический институт 2006
Ëèòåðàòóðà
1. Êàëà÷¸â A.A., Ñàìàðöåâ Â.Â.: Êîãåðåíòíûå ÿâëåíèÿ â îïòèêå. Êàçàíü:
ÊÃÓ 2003. 280 ñ.
2. Zhang Z., Shen X.A., Kachru R.: Opt. Lett. 22, 1068–1070 (1997)
3. MacFarlane R.M., Harris T.L., Sun Y., Cone R.L., Equall R.W.: Opt.
Lett. 22, 871–873 (1997)
4. Luo B., Elman U., Kroll S., Paschotta R., Tropper A.: Opt. Lett. 23,
442–444 (1998)
5. Wang Y.P., Boye D.M., Rives J.E., Meltzer R.S.: J. Luminescence 45,
437–439 (1990)
6. MacFarlane R.M., Wannemacher R., Boye D., Wang Y.P., Meltzer R.S.:
J. Luminescence 48–49, 313–317 (1991)
7. Ganem J., Wang Y.P., Boye D., Meltzer R.S., Yen W.M., MacFarlane
R.M.: Phys. Rev. Lett. 66, 695–698 (1991)
8. Wannemacher R., MacFarlane R.M., Wang Y.P., Sox D., Boyeand D.,
Meltzer R.S.: J. Luminescence 48–49, 309–312 (1991)
9. MacFarlane R.M., Cassanho A., Meltzer R.S.: Phys. Rev. Lett. 69, 542–
545 (1992)
10. Wang Y.P., Landau D.P., Meltzer R.S., MacFarlane R.M.: J. Opt. Soc.
Am. B 9, 946–949 (1992)
11. Abella I.D., Kurnit N.A., Hartmann S.R.: Phys. Rev. 141, 391–411
(1966)
12. Grischkowsky D., Hartmann S.R.: Phys. Rev. B 2, 60–74 (1970)
13. Lambert L.Q.: Phys. Rev. B 7, 1834-1846 (1973)
14. Rowan L.G., Hahn E.L., Mims W.B.: Phys. Rev. A 137, A61–A71
(1965)
15. MacFarlane R.M., Meltzer R.S., Malkin B.Z.: Phys. Rev. B 58, 5692–
5700 (1998)
16. Àáäóëñàáèðîâ Ð.Þ., Àíòèïèí À.À., Êîðàáë¸âà Ñ.Ë., Ðàõìàòóëëèí
Ð.Ì., Ðîçåíöâàéã Þ.Ê.: Èçâ. ÂÓÇîâ. Ôèçèêà 2, 24–27 (1988)
17. Kulpa S.M.: J. Phys. Chem. Solids 36, 1317–1325 (1975)
18. Gordon J.P., Wang C.H., Patel C.K.N., Slusher R.E., Tomlinson W.J.:
Phys. Rev. 179, 294-309 (1969)
19. Lisin V.N., Samartsev V.V., Shegeda A.M., Zuikov V.A., Korableva
S.L.: Laser Phys. Lett. 3, 423–426 (2006)
20. Lisin V.N., Samartsev V.V., Shegeda A.M., Zuikov V.A., Rosenzweig
Ju.K.: Laser Phys. 17, no. 2, 1–5 (2007)
21. Samartsev V.V., Lisin V.N., Shegeda A.M., Zuikov V.A.: XV Int. Laser
Phys. Workshop. July 24–28 2006, Lausanne, Switzerland.
Казанский физико–технический институт 2006
Ôîòîôèçè÷åñêèå è ôîòîõèìè÷åñêèå ñâîéñòâà ìåçîãåííîãî àääóêòà åâðîïèÿ (III)
Ä. Â. Ëàïàåâ, Â. Ã. Íèêèôîðîâ, À. À. Êíÿçåâ, Â. Ñ. Ëîáêîâ, Ê. Ì. Ñàëèõîâ, Þ. Ã. Ãàëÿìåòäèíîâ
Îòäåë õèìè÷åñêîé ôèçèêè, ëàáîðàòîðèÿ ìîëåêóëÿðíîé ôîòîõèìèè
Ñèíòåçèðîâàí ìåçîãåííûé àääóêò åâðîïèÿ (III). Íà åãî îñíîâå ïðèãîòîâëåí ñîðèåíòèðîâàííûé â ìåçîôàçå
îáðàçåö è èññëåäîâàíû ïðè Ò " 300 K åãî àáñîðáöèîííûå è ýìèññèîííûå ñâîéñòâà. Ïóò¸ì ÷èñëåííîãî ìîäåëèðîâàíèÿ êèíåòèêè ëþìèíåñöåíöèè îïðåäåëåíû îñíîâíûå êàíàëû è êîíñòàíòû ñêîðîñòè âíóòðèìîëåêóëÿðíîãî ïåðåíîñà ýíåðãèè îò ëèãàíäîâ ê èîíàì Eu3!. Óñòàíîâëåíî, ÷òî êèíåòèêà ëþìèíåñöåíöèè ïåðåõîäà 5D0 D 7F2
èìååò íåõàðàêòåðíîå äëÿ èçâåñòíûõ b-äèêåòîíàòíûõ êîìïëåêñîâ åâðîïèÿ íàðàñòàíèå íà âðåìåíàõ äî 300 ìêñ
ñ äàëüíåéøèì ñïàäîì ïîðÿäêà 3500 ìêñ. Ïîêàçàíî, ÷òî ìåçîãåííûé àääóêò Eu(DK)3bpy17-17 îáëàäàåò õîðîøåé
òåðìî- è ôîòîñòàáèëüíîñòüþ è ìîæåò ðàññìàòðèâàòüñÿ êàê ïåðñïåêòèâíûé ìàòåðèàë äëÿ îïòîýëåêòðîííûõ
óñòðîéñòâ.
Ââåäåíèå
Ñðåäè ëàíòàíîèäîâ îäíèì èç íàèáîëåå ýôôåêòèâíûõ
èçëó÷àòåëåé â êðàñíîé îáëàñòè ñïåêòðà ÿâëÿåòñÿ òð¸õâàëåíòíûé èîí åâðîïèÿ. Íà åãî îñíîâå ñèíòåçèðîâàíî áîëüøîå êîëè÷åñòâî ðàçëè÷íûõ ñîåäèíåíèé [12], îáëàäàþùèõ îòíîñèòåëüíî âûñîêîé êâàíòîâîé ýôôåêòèâíîñòüþ
[17–23], êîòîðîé, îäíàêî, íåäîñòàòî÷íî äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ïðîìûøëåííûõ ýëåêòðîëþìèíåñöåíòíûõ óñòðîéñòâ.
Ïîñêîëüêó êâàíòîâàÿ ýôôåêòèâíîñòü â çíà÷èòåëüíîé ìåðå
çàâèñèò îò òîãî, íàñêîëüêî îïòèìàëüíî ïîäîáðàíî ëèãàíäíîå îêðóæåíèå, èññëåäîâàíèÿ â íàñòîÿùåå âðåìÿ âî
ìíîãîì îïðåäåëÿþòñÿ ïîèñêîì íîâîãî ëèãàíäíîãî îêðóæåíèÿ äëÿ èîíîâ åâðîïèÿ.
Áîëüøèíñòâî ðàáîò ïî ëþìèíåñöåíòíûì êîìïëåêñàì
åâðîïèÿ ñ îðãàíè÷åñêèìè ëèãàíäàìè ïîñâÿùåíî b-äèêåòîíàòíûì êîìïëåêñàì áëàãîäàðÿ èõ óñòîé÷èâîñòè íà
âîçäóõå è îòíîñèòåëüíî âûñîêîé ýìèññèîííîé àêòèâíîñòè. Íåäîñòàòêîì ýòèõ âåùåñòâ ÿâëÿåòñÿ èõ íèçêàÿ ôîòîè òåðìîñòàáèëüíîñòü [12, 24]. Ïîâûñèòü ôîòî- è òåðìîñòàáèëüíîñòü êîìïëåêñà è òåì ñàìûì ñóùåñòâåííî óâåëè÷èòü ýôôåêòèâíîñòü ëþìèíåñöåíöèè èîíîâ åâðîïèÿ
ìîæíî ïðè ïåðåõîäå îò b-äèêåòîíàòîâ åâðîïèÿ ê èõ àääóêòàì ñ îñíîâàíèÿìè Ëüþèñà òèïà 2,2S-áèïèðèäèíà èëè
1,10-ôåíàíòðîëèíà [4, 9].
Ñèíòåçèðîâàí ìåçîãåííûé àääóêò Eu(DK)3bpy17-17
[DK – b-äèêåòîí (1-(4-äîäåöèëîêñèôåíèë)-3-(4-ãåêñàäåöèëîêñèôåíèë)-ïðîïàí-1,3-äèîí), bpy17-17 – 5,5S-äèãåïòàäåöèë-2,2S-áèïèðèäèí], ãäå â êà÷åñòâå îñíîâàíèÿ Ëüþèñà èñïîëüçóåòñÿ íåéòðàëüíûé ëèãàíä bpy17-17. Ñóùåñòâåííûì îòëè÷èåì ñèíòåçèðîâàííîãî àääóêòà îò îïèñàííûõ
â ëèòåðàòóðå êîîðäèíàöèîííûõ ñîåäèíåíèé åâðîïèÿ [12],
ÿâëÿåòñÿ íàëè÷èå ó ëèãàíäîâ äëèííûõ òîðöåâûõ àëêèëüíûõ çàìåñòèòåëåé, ïðèäàþùèõ åìó æèäêîêðèñòàëëè÷åñêèå (ÆÊ) ñâîéñòâà â îáëàñòè òåìïåðàòóð Ò " 95–130 °Ñ.
Íà îñíîâå ñèíòåçèðîâàííîãî ñîåäèíåíèÿ ïðèãîòîâëåí ñîðèåíòèðîâàííûé â ìåçîôàçå îáðàçåö è èññëåäîâàíû ïðè
Ò " 300 K åãî àáñîðáöèîííûå è ýìèññèîííûå ñâîéñòâà,
à òàêæå õèìè÷åñêàÿ òåðìîñòàáèëüíîñòü è ôîòîñòàáèëüíîñòü. Ïóò¸ì ÷èñëåííîãî ìîäåëèðîâàíèÿ êèíåòè÷åñêèõ
 íàñòîÿùåå âðåìÿ èçó÷åíèå ôîòîôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ
êîîðäèíàöèîííûõ ñîåäèíåíèé ëàíòàíîèäîâ íàõîäèòñÿ
â öåíòðå âíèìàíèÿ ìíîãèõ èññëåäîâàòåëüñêèõ ãðóïï.
Èíòåðåñ ê òàêèì ñîåäèíåíèÿì âûçâàí òåì, ÷òî, â îòëè÷èå îò îðãàíè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ, êîìïëåêñû ëàíòàíîèäîâ èçëó÷àþò â î÷åíü óçêîì ñïåêòðàëüíîì äèàïàçîíå
ïîðÿäêà 10 íì, ÷òî îáóñëîâëåíî ñïåöèôèêîé ýëåêòðîííîãî ñòðîåíèÿ àòîìîâ ýòèõ ìåòàëëîâ [1]. Ïóò¸ì ïîäáîðà ëàíòàíîèäîâ ìîæíî ïîëó÷èòü öâåò èçëó÷åíèÿ îò
ñèíåãî äî áëèæíåãî èíôðàêðàñíîãî. Ñïåöèôèêà ìåõàíèçìà âîçáóæäåíèÿ èîíîâ ëàíòàíîèäîâ òåîðåòè÷åñêè
ïîçâîëÿåò ïîâûñèòü êâàíòîâóþ ýôôåêòèâíîñòü ñêîíñòðóèðîâàííûõ íà èõ îñíîâå óñòðîéñòâ äî 100% [2], ÷òî
íåäîñòèæèìî äëÿ óñòðîéñòâ íà îñíîâå äðóãèõ ìàòåðèàëîâ. Óêàçàííûå ñâîéñòâà êîîðäèíàöèîííûõ ñîåäèíåíèé ëàíòàíîèäîâ îáåñïå÷èâàþò èõ øèðîêîå ïðèìåíåíèå â õèìèè, áèîëîãèè è áèîìåäèöèíå â êà÷åñòâå ëþìèíåñöåíòíûõ çîíäîâ è ìåòîê [1, 3, 4].  îïòîýëåêòðîíèêå êîìïëåêñû ëàíòàíîèäîâ àêòèâíî èñïîëüçóþòñÿ â
îïòè÷åñêèõ êîììóíèêàöèîííûõ óñòðîéñòâàõ [5], â êà÷åñòâå ëþìèíîôîðîâ äëÿ ôëóîðåñöåíòíûõ èñòî÷íèêîâ
ñâåòà [6], ëàçåðíûõ ìàòåðèàëîâ [7, 8], óëüòðàôèîëåòîâûõ äîçèìåòðîâ [4], ýìèòòåðîâ â îðãàíè÷åñêèõ ñâåòîäèîäàõ è öâåòíûõ äèñïëåÿõ [2, 9–12].
Èçâåñòíî, ÷òî ëþìèíåñöåíöèÿ â ðåäêîçåìåëüíûõ
êîìïëåêñàõ ïðîèñõîäèò â ðåçóëüòàòå âíóòðèìîëåêóëÿðíîãî ïåðåíîñà ýíåðãèè c òðèïëåòíîãî óðîâíÿ ëèãàíäîâ,
âûñòóïàþùèõ â êà÷åñòâå àíòåííû, íà ðåçîíàíñíûå óðîâíè èîíîâ ëàíòàíîèäîâ [7, 13–16]. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ýôôåêòèâíîé ïåðåäà÷è ýíåðãèè ê èîíàì ðåäêîçåìåëüíûõ
ìåòàëëîâ ëèãàíäû äîëæíû îáëàäàòü âûñîêîé ïîãëîùàòåëüíîé ñïîñîáíîñòüþ è ýôôåêòèâíûì âíóòðèñèñòåìíûì ïåðåõîäîì ñ ñèíãëåòíîãî óðîâíÿ íà òðèïëåòíûé.
Ïîìèìî ýòîãî, òðèïëåòíûé óðîâåíü ëèãàíäîâ äîëæåí
áûòü ðàñïîëîæåí âûøå ýìèññèîííûõ óðîâíåé èîíîâ
ëàíòàíîèäîâ.
37
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
êðèâûõ ëþìèíåñöåíöèè óñòàíîâëåíû îñíîâíûå êàíàëû
è êîíñòàíòû ñêîðîñòè âíóòðèìîëåêóëÿðíîãî ïåðåíîñà
ýíåðãèè îò ëèãàíäîâ ê èîíàì Eu3! â ìåçîãåííîì àääóêòå
Eu(DK)3bpy17-17.
Поглощение (отн. ед.)
Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ ÷àñòü
C
C
O
OC16H33
3
O
Eu
N
C17H35
N
C17H35
Ðèñ. 1. Õèìè÷åñêàÿ ñòðóêòóðà àääóêòà Eu(DK)3bpy17-17.
0.5
0.5
0.0
0.0
400 450 500 550 600 650 700
èçìåííûìè. Ñëåäîâàòåëüíî, àääóêò Eu(DK)3bpy17-17 îáëàäàåò âûñîêîé õèìè÷åñêîé òåðìîñòàáèëüíîñòüþ.
Íà ðèñ. 2 ïîêàçàíû ñïåêòðû ïîãëîùåíèÿ àääóêòà
Eu(DK)3bpy17-17 è ëþìèíåñöåíöèè ëèãàíäîâ DK.
Àääóêò Eu(DK)3bpy17-17 õàðàêòåðèçóåòñÿ ïîëîñîé ïîãëîùåíèÿ ñ ìàêñèìóìîì íà 400 íì. Ñïåêòð ëþìèíåñöåíöèè ñâîáîäíûõ ëèãàíäîâ DK, ïîëó÷åííûé ÷åðåç 3
ìêñ ïîñëå âîçáóæäàþùåãî èìïóëüñà, ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñòðóêòóðèðîâàííóþ ïîëîñó, ñ ìàêñèìóìîì íà 473
íì. Äàííàÿ ýìèññèîííàÿ ïîëîñà ñîîòâåòñòâóåò èçëó÷åíèþ èç íèæíåãî òðèïëåòíîãî óðîâíÿ ëèãàíäîâ DK. Èç
ñïåêòðîâ ïîãëîùåíèÿ àääóêòà Eu(DK)3bpy17-17 è ôîñôîðåñöåíöèè ëèãàíäîâ DK ìû îöåíèëè ïîëîæåíèå íèæíåãî âîçáóæä¸ííîãî ñèíãëåòíîãî óðîâíÿ (25000 ñì#1) è
íèæíåãî òðèïëåòíîãî óðîâíÿ (21100 ñì#1) îðãàíè÷åñêîé
÷àñòè êîìïëåêñà.
Íà ðèñ. 3 ïîêàçàíû âðåìÿðàçðåø¸ííûå ñïåêòðû ëþìèíåñöåíöèè àääóêòà Eu(DK)3bpy17-17. Íàèáîëåå èíòåíñèâíàÿ ïîëîñà ñ ìàêñèìóìîì íà 610.5 íì ñîîòâåòñòâóåò
ïåðåõîäó 5D0 D 7F2. Îñòàëüíûå ìåíåå èíòåíñèâíûå ïîëîñû â îáëàñòè 535, 579, 592, 652 è 701 íì, ñîîòâåòñòâóþò 5D1 D 7F1, 5D0 D 7F0, 5D0 D 7F1, 5D0 D 7F3 è 5D0 D 7F4
60
а
4
12 3 4 5 6
5
D1
5
D0
40
20
1
23
0
600
300
CH
C12 H25O
1.0
λ (нм)
Ðèñ. 2. Ñïåêòðû ïîãëîùåíèÿ àääóêòà Eu(DK)3bpy17-17 (1) è ëþìèíåñöåíöèè ëèãàíäîâ DK (2) ïðè çàäåðæêå 3 ìêñ.
I (отн. ед.)
Ìåòîäèêà ñèíòåçà ìåçîãåííîãî àääóêòà Eu(DK)3bpy17-17
ïðèâåäåíà â ðàáîòå [25]. Ñòðóêòóðíàÿ ôîðìóëà ñîåäèíåíèÿ ïîêàçàíà íà ðèñ. 1. Èäåíòèôèêàöèÿ ÆÊ ñâîéñòâ
àääóêòà Eu(DK)3bpy17-17 ïðîâîäèëàñü ïî äàííûì ïîëÿðèçàöèîííîé ïîëèòåðìè÷åñêîé ìèêðîñêîïèè è äèôôåðåíöèàëüíîé ñêàíèðóþùåé êàëîðèìåòðèè.
Äëÿ ïðèãîòîâëåíèÿ îðèåíòèðîâàííîãî îáðàçöà ñèíòåçèðîâàííîå ñîåäèíåíèå ðàñïëàâëÿëîñü ìåæäó äâóìÿ
êâàðöåâûìè ïîäëîæêàìè äî èçîòðîïíîãî ñîñòîÿíèÿ (Ò "
140 °Ñ), äàëåå íàãðåâ ïðåêðàùàëñÿ, è ïðè òåìïåðàòóðå
ïåðåõîäà â ìåçîôàçó ïðîâîäèëàñü îðèåíòàöèÿ ïóò¸ì äåôîðìàöèîííîãî ñäâèãà. Ïîñëå ýòîãî îáðàçåö ðåçêî îõëàæäàëñÿ äî êîìíàòíîé òåìïåðàòóðû. Ñ ïîìîùüþ ïîëÿðèçàöèîííîãî ìèêðîñêîïà áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî îõëàæäåííûé àääóêò ñîõðàíÿåò ïîëó÷åííóþ â ìåçîôàçå
îðèåíòàöèþ. Âàæíî îòìåòèòü, ÷òî îðèåíòàöèÿ, ïîëó÷åííàÿ â ìåçîôàçå, ñòàáèëüíà â äèàïàçîíå òåìïåðàòóð
Ò " 77–370 K.
Èññëåäîâàíèå ïðè òåìïåðàòóðå Ò " 300 K àáñîðáöèîííûõ è ýìèññèîííûõ ñâîéñòâ îðèåíòèðîâàííîãî ðàñïëàâà Eu(DK)3bpy17-17 è ïðèãîòîâëåííîãî ðàñïëàâà DK
ïðîâîäèëîñü íà àâòîìàòèçèðîâàííîì îïòè÷åñêîì ñïåêòðîìåòðå, ïîäðîáíîå îïèñàíèå êîòîðîãî ïðèâåäåíî â ðàáîòå [26].  êà÷åñòâå âîçáóæäàþùåãî èñòî÷íèêà èñïîëüçîâàëñÿ èìïóëüñíûé àçîòíûé ëàçåð ËÃÈ-21 (äëèíà âîëíû 337.1 íì, ÷àñòîòà ñëåäîâàíèÿ èìïóëüñîâ 50 Ãö, äëèòåëüíîñòü èìïóëüñà 10 íñ). Ôîòîïðèåìíèêîì ñëóæèë ôîòîóìíîæèòåëü ÔÝÓ-100. Êîððåêöèÿ ñïåêòðîâ ëþìèíåñöåíöèè íà ñïåêòðàëüíóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ôîòîóìíîæèòåëÿ íå ïðîâîäèëàñü. Ñðàâíåíèå ñïåêòðîâ ëþìèíåñöåíöèè ïî èíòåíñèâíîñòè îáåñïå÷èâàëîñü ïðîâåäåíèåì èçìåðåíèé â îäèíàêîâûõ óñëîâèÿõ.
Èññëåäîâàíèå õèìè÷åñêîé òåðìîñòàáèëüíîñòè ïðîâîäèëîñü ïóò¸ì ìíîãîêðàòíîãî íàãðåâàíèÿ îáðàçöà äî
òåìïåðàòóðû Ò " 140 °Ñ è îõëàæäåíèÿ åãî äî êîìíàòíîé
òåìïåðàòóðû. Ðåçóëüòàòû ïîêàçàëè, ÷òî ïðè ìíîãîêðàòíîì íàãðåâå è îõëàæäåíèè îáðàçåö íå ðàçðóøàåòñÿ, à
òåìïåðàòóðû ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ (êðèñòàëëè÷åñêèé ðàñïëàâ D ìåçîôàçà D èçîòðîïíàÿ æèäêîñòü) îñòàþòñÿ íå-
2
1
1.0
Iлюм (отн. ед.)
38
5
7
6
б
4
2
0
530 540
0
500 550 600 650 700 750
λ (нм)
Eu3+
FJ
6
5
4
3
2
1
0
Ðèñ. 3. Ñïåêòðû ëþìèíåñöåíöèè àääóêòà Eu(DK)3bpy17-17 ïðè âðåìåííûõ çàäåðæêàõ 3 ìêñ (à) è 280 ìêñ (á). Íà âñòàâêå ïîêàçàíû ýìèññèîííûå ëèíèè, ñîîòâåòñòâóþùèå ïåðåõîäó 5D1 D 7F1. Íóìåðàöèÿ ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé ñîîòâåòñòâóåò íóìåðàöèè ïåðåõîäîâ íà ñõåìå ýíåðãåòè÷åñêèõ óðîâíåé, ïðåäñòàâëåííûõ ñïðàâà.
научные сообщения
I (отн. ед .)
1.0
Казанский физико–технический институт 2006
1 2
0.5
0.0
0
1000
2000
t (мкс)
3000
4000
Ðèñ. 4. Íîðìèðîâàííûå êèíåòè÷åñêèå êðèâûå ëþìèíåñöåíöèè àääóêòà Eu(DK)3bpy17-17, ñîîòâåòñòâóþùèå ïåðåõîäàì 5D1 D 7F1 (1) è 5D0 D 7F2
(2). Ñïëîøíûìè ëèíèÿìè ïîêàçàíû êðèâûå, ïîëó÷åííûå èç ìîäåëüíûõ
ðàñ÷¸òîâ.
ïåðåõîäàì, ñîîòâåòñòâåííî. Ñîïîñòàâëåíèå èçëó÷àòåëüíûõ ëèíèé Eu3! ñ ñîîòâåòñòâóþùèìè ïåðåõîäàìè ïðîèçâîäèëîñü ïî ýíåðãåòè÷åñêîé ñòðóêòóðå 4f 6-ýëåêòðîííûõ
êîíôèãóðàöèé èîíà Eu3! â êðèñòàëëàõ EuCl3 [1]. Âðåìÿðàçðåø¸ííûå ñïåêòðû ëþìèíåñöåíöèè àääóêòà Eu(DK)3
bpy17-17, ïðåäñòàâëåííûå íà ðèñ. 3, õàðàêòåðèçóþòñÿ ñëåäóþùèìè îñîáåííîñòÿìè. Ïðè çàäåðæêå 3 ìêñ ïîñëå âîçáóæäàþùåãî èìïóëüñà â ñïåêòðå ïðèñóòñòâóþò ýìèññèîííûå ïîëîñû, ñîîòâåòñòâóþùèå 5D1 D 7F1 è 5D0 D 7F0-4
ïåðåõîäàì. Îòíîøåíèå èíòåíñèâíîñòåé ïîëîñ ñ ìàêñèìóìîì íà 533.5 íì è íà 610.5 íì ñîñòàâëÿåò I(5D0 D 7F2)/
I(5D1 D 7F1) " 7. Ïðè çàäåðæêå 280 ìêñ äàííîå îòíîøåíèå ñîñòàâëÿåò I(5D0 D 7F2)/I(5D1 D 7F1) " 196. Îòìå÷åííûå îñîáåííîñòè âðåìÿðàçðåø¸ííûõ ñïåêòðîâ ëþìèíåñöåíöèè óêàçûâàþò íà òî, ÷òî 5D0-óðîâíåíü èîíîâ Eu3!
íàêà÷èâàåòñÿ ÷åðåç 5D1-óðîâåíü.
Âî âðåìÿðàçðåø¸ííûõ ñïåêòðàõ ëþìèíåñöåíöèè àääóêòà Eu(DK)3bpy17-17 ýìèññèîííàÿ ïîëîñà îò ëèãàíäîâ
îòñóòñòâóåò. Ñîîòâåòñòâåííî, ýíåðãèÿ âîçáóæäåíèÿ èç
òðèïëåòíîãî ñîñòîÿíèÿ ëèãàíäîâ íå ðàñõîäóåòñÿ íà ôîñôîðåñöåíöèþ, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò îá ýôôåêòèâíîñòè
ïðîöåññà ïåðåíîñà ýíåðãèè îò ëèãàíäîâ ê èîíàì Eu3!.
Íà ðèñ. 4 ïðèâåäåíû ýêñïåðèìåíòàëüíûå êèíåòè÷åñêèå êðèâûå ëþìèíåñöåíöèè àääóêòà Eu(DK)3bpy17-17,
ñîîòâåòñòâóþùèå ïåðåõîäàì 5D1 D 7F1 è 5D0 D 7F2 è èõ
39
ìîäåëèðîâàíèå. Êèíåòè÷åñêàÿ êðèâàÿ ëþìèíåñöåíöèè,
ñîîòâåòñòâóþùàÿ ïåðåõîäó 5D1 D 7F1, õàðàêòåðèçóåòñÿ
íåîäíîýêñïîíåíöèàëüíûì çàòóõàíèåì è èìååò âðåìÿ ïîëíîãî ñïàäà ïîðÿäêà 2000 ìêñ. Êèíåòè÷åñêàÿ êðèâàÿ ëþìèíåñöåíöèè, ñîîòâåòñòâóþùàÿ ïåðåõîäó 5D0 D 7F2, õàðàêòåðèçóåòñÿ ñëîæíûì ïîâåäåíèåì ñ íàðàñòàíèåì äî
300 ìêñ è äîëãèì ñïàäîì äî 3500 ìêñ.
Íà ðèñ. 5 ïîêàçàíà çàâèñèìîñòü èíòåíñèâíîñòè ëþìèíåñöåíöèè, ñîîòâåòñòâóþùåé ïåðåõîäó 5D0 D 7F2, îò
âðåìåíè îáëó÷åíèÿ äëÿ àääóêòà Eu(DK)3Bpy17-17.
Èç ðèñ. 5 âèäíî, ÷òî ìåçîãåííûé àääóêò Eu(DK)3Bpy17-17
îáëàäàåò âûñîêîé ôîòîñòàáèëüíîñòüþ.
Ìîäåëèðîâàíèå
Èçâåñòíî, ÷òî äëÿ b-äèêåòîíàòíûõ êîìïëåêñîâ åâðîïèÿ
ïðîöåññû âíóòðèìîëåêóëÿðíîãî ïåðåíîñà ýíåðãèè ïðîòåêàþò ïî ñëåäóþùåé ñõåìå [14, 27] (ñì. ðèñ. 6).
Çíà÷åíèÿ S1- è T1-ñîñòîÿíèé áûëè îöåíåíû èç ñïåêòðîâ ïîãëîùåíèÿ àääóêòà Eu(DK)3bpy17-17 è ôîñôîðåñöåíöèè ëèãàíäîâ DK (ñì. ðèñ. 2). Çíà÷åíèÿ ýíåðãèé
óðîâíåé èîíîâ Eu3! çàèìñòâîâàíû èç ëèòåðàòóðíûõ
äàííûõ [1].
Äëÿ ïðåäëîæåííîé ñõåìû ïðîöåññîâ ìîæíî íàïèñàòü
ñëåäóþùèå êèíåòè÷åñêèå óðàâíåíèÿ:
d N3
= -k32 N 3 ,
dt
d N2
= k32 N 3 - k25 N 2 ,
dt
æ
d N5
1ö
= k25 N 2 - ç k54 + ÷ N 5 ,
t5 ø
dt
è
d N4
1
= - N 4 + k54 N 5 ,
t4
dt
(1)
3
S1(25000)
k32
T1
(21100)
2
k25
5
4
1.0
I (отн. ед.)
|
1/τ5
k 54
(19070)
5
(17300)
5
D1
D0
1/τ4
0.9
S0
0.8
0
250
500
750
1000
t (с)
Ðèñ. 5. Çàâèñèìîñòü èíòåíñèâíîñòè ëþìèíåñöåíöèè îò âðåìåíè îáëó÷åíèÿ äëÿ àääóêòà Eu(DK)3Bpy17-17.
1
лиганды
7
Eu 3+
F0 6
Ðèñ. 6. Äèàãðàììà ýíåðãåòè÷åñêèõ óðîâíåé, ó÷àñòâóþùèõ â ïðîöåññàõ ïåðåíîñà ýíåðãèè â àääóêòå Eu(DK)3bpy17-17, âìåñòå ñ íóìåðîâàííîé ñõåìîé. Ñïëîøíûìè ñòðåëêàìè ïîêàçàíû èçëó÷àòåëüíûå ïåðåõîäû, øòðèõîâûìè ñòðåëêàìè ïîêàçàíû áåçûçëó÷àòåëüíûå ïåðåõîäû, â
ñêîáêàõ óêàçàíû çíà÷åíèÿ ýíåðãèé óðîâíåé â ñì#1.
40
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
ãäå Ni – íàñåë¸ííîñòè ñîîòâåòñòâóþùèõ ñîñòîÿíèé, ti –
âðåìåíà æèçíè ñîîòâåòñòâóþùèõ ñîñîòîÿíèé, kij – êîíñòàíòû ñêîðîñòè áåçûçëó÷àòåëüíûõ ïåðåõîäîâ ñ óðîâíÿ i
íà óðîâåíü j.
Äëÿ ïðîñòîòû ìîäåëèðîâàíèÿ íà ìèëëèñåêóíäíîé
âðåìåííîé øêàëå êèíåòè÷åñêèõ êðèâûõ ëþìèíåñöåíöèè,
ñîîòâåòñòâóþùèõ ïåðåõîäàì 5D0 D 7F2 è 5D1 D 7F1, ìû
ïðèíÿëè, ÷òî ïðîöåññ âîçáóæäåíèÿ S1-ñîñòîÿíèÿ ëèãàíäîâ ëàçåðíûì èìïóëüñîì äëèòåëüíîñòüþ 10 íñ ïðîèñõîäèò ìãíîâåííî, ÷åìó ñîîòâåòñòâóþò ñëåäóþùèå íà÷àëüíûå óñëîâèÿ:
N3(0) " const,
(2)
îñòàëüíûå óðîâíè íå çàñåëåíû:
N2(0) " N5(0) " N4(0) " 0.
(3)
Àíàëèç êèíåòèêè ëþìèíåñöåíöèè ïåðåõîäîâ 5D1 D 7F1
è D0 D 7F2, îñíîâàííûé íà âûøåïðèâåä¸ííîé êèíåòè÷åñêîé ñõåìå äà¸ò k32 " 5.3$103 c#1. Ýòà êîíñòàíòà, õàðàêòåðèçóþùàÿ ñêîðîñòü ñèíãëåò-òðèïëåòíîãî ïåðåõîäà,
ñóùåñòâåííî ìåíüøå, ÷åì äëÿ èçó÷åííûõ ðàíåå b-äèêåòîíàòíûõ êîìïëåêñîâ åâðîïèÿ. Ýòî îáóñëàâëèâàåò íåõàðàêòåðíîå äëÿ b-äèêåòîíàòíûõ êîìïëåêñîâ åâðîïèÿ íàðàñòàíèå êèíåòèêè ëþìèíåñöåíöèè, ñîîòâåòñòâóþùåé ïåðåõîäó 5D0 D 7F2, â îáëàñòè äî 300 ìêñ. Ïî-âèäèìîìó,
ïåðåíîñ âîçáóæäåíèÿ â b-äèêåòîíå íà ðåçîíàíñíûé óðîâåíü Ò1 ïðîèñõîäèò íå íàïðÿìóþ, à ÷åðåç ïðîìåæóòî÷íûé ñèíãëåòíûé, ëèáî òðèïëåòíûé óðîâåíü, èç-çà ÷åãî è
âîçíèêàåò çàäåðæêà.
Ó÷èòûâàÿ âûøåñêàçàííîå, ìû ïðîâåëè ìîäåëèðîâàíèå êèíåòè÷åñêèõ êðèâûõ ëþìèíåñöåíöèè ïåðåõîäîâ
5
D1 D 7F1 è 5D0 D 7F2, îñíîâûâàÿñü íà óðàâíåíèÿõ (1) ñ
íà÷àëüíûìè óñëîâèÿìè (2) è (3). Ðåçóëüòàòû ìîäåëèðîâàíèÿ ïðèâåäåíû íà ðèñ. 4, çíà÷åíèÿ èñïîëüçóåìûõ ïàðàìåòðîâ ïðåäñòàâëåíû â òàáëèöå 1.
5
Òàáëèöà 1. Êîíñòàíòû ñêîðîñòè ïðîöåññîâ âíóòðèìîëåêóëÿðíîãî ïåðåíîñà ýíåðãèè â àääóêòå Eu(DK)3bpy17-17. Äëÿ ñðàâíåíèÿ ïðèâåäåíû
ñîîòâåòñòâóþùèå êîíñòàíòû ñêîðîñòè äëÿ òèïè÷íûõ b-äèêåòîíàòíûõ
êîìïëåêñîâ Eu(bzac)3bipy è Eu(btfa)3bipy.
Ïåðåìåííàÿ
k32
k25
k54
1/t5
1/t4
*
Èç ðàáîòû [27].
Eu(DK)3bpy17-17
Çíà÷åíèå (c#1)
Eu(bzac)3bipy*
Eu(btfa)3bipy*
5.3$103
1.6$108
8.1$105
5.0$105
1.9$103
—
1.4$108
1.0$106
2.5$105
—
—
1.4$109
1.0$106
2.5$105
1.2$103
Äèñêóññèÿ è çàêëþ÷åíèå
Ñèíòåçèðîâàííûé è èññëåäîâàííûé íàìè ìåçîãåííûé
àääóêò Eu(DK)3bpy17-17 îáëàäàåò õîðîøèìè ýìèññèîííûìè ñâîéñòâàìè, à òàêæå âûñîêîé òåðìî- è ôîòîñòàáèëüíîñòüþ. Ìîëåêóëÿðíàÿ ñòðóêòóðà äàííîãî ñîåäèíåíèÿ
îòëè÷àåòñÿ îò èçó÷åííûõ ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè b-äèêåòîíàòíûõ êîìïëåêñîâ åâðîïèÿ íàëè÷èåì ó ëèãàíäîâ äëèííûõ òîðöåâûõ àëêèëüíûõ çàìåñòèòåëåé. Äàííûå çàìåñòèòåëè îòâåòñòâåííû çà ÆÊ ñâîéñòâà â îáëàñòè òåìïåðàòóð Ò " 95–130 °Ñ, ÷òî ïîçâîëÿåò ïîëó÷àòü îðèåíòèðîâàííûå ðàñïëàâû àääóêòà Eu(DK)3bpy17-17. Êèíåòè÷åñêèå
êðèâûå ëþìèíåñöåíöèè, ïðåäñòàâëåííûå íà ðèñ. 4, óêàçûâàþò íà òî, ÷òî ôîòîôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà ìåçîãåííîãî
àääóêòà Eu(DK)3bpy17-17 ñóùåñòâåííî îòëè÷àþòñÿ îò èçó÷åííûõ ê íàñòîÿùåìó ìîìåíòó àääóêòîâ b-äèêåòîíàòîâ
åâðîïèÿ. À èìåííî, êèíåòèêà ëþìèíåñöåíöèè ïåðåõîäà
5
D0 D 7F2 èìååò íåõàðàêòåðíîå äëÿ èçâåñòíûõ b-äèêåòîíàòíûõ êîìïëåêñîâ åâðîïèÿ íàðàñòàíèå íà âðåìåíàõ äî
300 ìêñ. Ïîëíîå çàòóõàíèå ëþìèíåñöåíöèè ñ 5D0- è 5D1óðîâíåé èîíîâ åâðîïèÿ ïðîèñõîäèò çà âðåìÿ ïîðÿäêà 3500
è 2000 ìêñ, ñîîòâåòñòâåííî.
Àíàëèç ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ è ìîäåëèðîâàíèå
êèíåòè÷åñêèõ êðèâûõ ëþìèíåñöåíöèè, ñîîòâåòñòâóþùåé
ïåðåõîäàì 5D1 D 7F1 è 5D0 D 7F2, ïîçâîëèëè îïðåäåëèòü
ñõåìó ýíåðãåòè÷åñêèõ óðîâíåé, ó÷àñòâóþùèõ âî âíóòðèìîëåêóëÿðíîì ïåðåíîñå ýíåðãèè îò ëèãàíäîâ ê èîíàì
åâðîïèÿ (ñì. ðèñ. 6), è êîíñòàíòû ñêîðîñòè äàííûõ ïðîöåññîâ (ñì. òàáëèöó 1). Ïîëîæåíèÿ S1- è Ò1-óðîâíåé ëèãàíäîâ áûëè îöåíåíû íàìè èç ñïåêòðîâ ïîãëîùåíèÿ àääóêòà Eu(DK)3bpy17-17 è ôîñôîðåñöåíöèè ëèãàíäîâ DK
(ñì. ðèñ. 2). Îñíîâíîå îòëè÷èå ôîòîôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ
àääóêòà Eu(DK)3bpy17-17 îò èçó÷åííûõ ðàíåå b-äèêåòîíàòíûõ êîìïëåêñîâ åâðîïèÿ çàêëþ÷àåòñÿ â íèçêîé ñêîðîñòè
ñèíãëåò-òðèïëåòíîãî ïåðåõîäà (k32 " 5.3$103 c#1) â ëèãàíäàõ DK. Ïî-âèäèìîìó, ïåðåíîñ âîçáóæäåíèÿ â b-äèêåòîíå íà ðåçîíàíñíûé Ò1-óðîâåíü ïðîèñõîäèò íå íà ïðÿìóþ, à ÷åðåç ïðîìåæóòî÷íûé ñèíãëåòíûé, ëèáî òðèïëåòíûé óðîâåíü, èç-çà ÷åãî è âîçíèêàåò çàäåðæêà. Ìû ïîëàãàåì, ÷òî îñíîâíàÿ ïðè÷èíà íèçêîé ñêîðîñòè ñèíãëåòòðèïëåòíîãî ïåðåõîäà çàêëþ÷àåòñÿ â ïðîòÿæ¸ííîé ïðîñòðàíñòâåííîé ñòðóêòóðå õðîìîôîðà, êîòîðûé âêëþ÷àåò
â ñåáÿ, ïîìèìî êåòîííûõ ãðóïï, òàêæå è ôåíèëüíûå.
Òî÷íîå îïðåäåëåíèå, êàêèå èìåííî îðáèòàëè b-äèêåòîíà
ó÷àñòâóþò â ïîãëîùåíèè êâàíòîâ ñâåòà, à òàêæå òî÷íîå
ïîëîæåíèå ïðîìåæóòî÷íîãî óðîâíÿ òðåáóþò äîïîëíèòåëüíûõ èññëåäîâàíèé.
 çàêëþ÷åíèå ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî, íàðÿäó ñ õîðîøèìè ýìèññèîííûìè ñâîéñòâàìè, àääóêò Eu(DK)3bpy17-17
ïðîÿâëÿåò õîðîøóþ óñòîé÷èâîñòü ê âíåøíèì òåìïåðàòóðíûì è ñâåòîâûì âîçäåéñòâèÿì, â ñâÿçè ñ ÷åì äàííîå
ñîåäèíåíèå ÿâëÿåòñÿ ïåðñïåêòèâíûì ìàòåðèàëîì äëÿ
îïòîýëåêòðîííûõ óñòðîéñòâ.
научные сообщения
Ðàáîòà âûïîëíåíà ïðè ïîääåðæêå ãðàíòà Ïðåçèäåíòà
ÐÔ «Âåäóùèå íàó÷íûå øêîëû» (ÍØ-6213.2006.2) è ãðàíòîâ ÐÔÔÈ (¹ 06-02-16491, ¹ 05-03-34818 ÌÔ_à).
Ëèòåðàòóðà
1. Çîëèí Â.Ô., Êîðåíåâà Ë.Ã.: Ðåäêîçåìåëüíûé çîíä â õèìèè è áèîëîãèè. Ì.: Íàóêà 1983. 335 ñ.
2. Kido J., Okamoto Y.: Chem. Rev. 102, no. 6, 2357–2368 (2002)
3. Mukkala V.-M., Takalo H., Liitti. P., Hemmila I.: J. Alloys Comp. 225,
507–510 (1995)
4. de Sa G.F., Malta O.L., de Mello Donega C., Simas A.M., Longo R.L.,
Santa-Cruz P.A., da Silva Jr. E.F.: Coord. Chem. Rev. 196, 165–195
(2000)
5. Zang F.X., Li W.L., Hong Z.R., Wei H.Z., Li M.T., Sun X.Y.: Appl.
Phys. Lett. 84, 5115–5117 (2004)
6. Ronda C.R.: J. Alloys Comp. 225, 534–538 (1995)
7. Äåðêà÷¸âà Ë.Ä., Ïåðåãóäîâ Ã.Â., Ñîêîëîâñêàÿ À.È.: ÓÔÍ 91, ¹ 2,
247–260 (1967)
8. Okamoto Y.: Chem. Rev. 102, 2347–2356 (2002)
9. Chen C.H., Shi J.: Coord. Chem. Rev. 171, 161–174 (1998)
10. Bakker B.H., Goes M., Hoebe N., van Ramesdonk H.J., Verhoeven
J.W., Werts M.H., Hofstraat J.W.: Coord. Chem. Rev. 208, 3–16 (2000)
11. Curry R.J., Gillin W.P.: Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 5, 481–486
(2001)
12. Êàòêîâà Ì.À., Âèõòóíîâñêèé À.Ã., Áî÷êàðåâ Ì.Í.: Óñïåõè õèìèè
74, 1193–1215 (2005)
Казанский физико–технический институт 2006
|
41
13. Crosby G.A., Whan R.E., Alire R.M.: J. Chem. Phys. 34, 743–748
(1961)
14. Bhaumik M.L., Nugent L.J.: J. Chem. Phys. 43, 1680–1687 (1965)
15. Ñåâ÷åíêî À.Í., Êóçíåöîâà Â.Â., Ïóêî Ð.À., Õîìåíêî Â.Ñ., Ðàçâèíà
Ò.È., Êîæàí Ò.Ì.: Èçâ. Àêàä. íàóê. Ñåð. ôèç. 36, ¹ 5, 1013–1017
(1972)
16. Klink I., Grave L., Reinhoudt D.N., van Veggel F.C.J.M.: J. Phys. Chem.
A 104, 5457–5468 (2000)
17. Kido J., Hayase H., Hongawa K., Nagai K., Okuyama. K.: Appl. Phys.
Lett. 65, 2124–2126 (1994)
18. Okada K., Wang Y.-F., Chen T.-M., Kitamura M., Nakaya T., Inoue H.:
J. Mater. Chem. 9, 3023–3026 (1999)
19. Adachi C., Baldo M.A., Forrest S.R.: J. Appl. Phys. 87, 8049–8055
(2000)
20. Noto M., Irie K., Era M.: Chem. Lett. 4, 320–321 (2001)
21. Sun P., Duan J., Shih H., Cheng C.: Appl. Phys. Lett. 81, 792–794
(2002)
22. Sun M., Xin H., Wang K.-Z., Zhang Y.-A., Jin L.-P., Huang C.-H.:
Chem. Commun. no. 6, 702–703 (2003)
23. Guan M., Bian Z.Q., Li F.Y., Xin H., Huang C.H.: New J. Chem. 27,
1731–1734 (2003)
24. Lin Q., Zhang H.J., Liang Y.J., Zheng Y.X., Meng Q.G., Wang S.B.,
Gou Ch.: Thin Solid Films 396, 191–195 (2001)
25. Êíÿçåâ À.À., Ëîáêîâ Â.Ñ., Ãàëÿìåòäèíîâ Þ.Ã.: Èçâ. Àêàä. íàóê.
Ñåð. õèì. ¹ 4, 904–905 (2004)
26. Lapaev D.V., Safiullin G.M., Lobkov V.S., Salikhov K.M., Knyazev
A.A., Galyametdinov Yu.G.: Rus. J. Phys. Chem. 79, S33–S37 (2005)
27. Faustino W.M., Rocha G.B., de Silva F.R.G., Malta O.L., de Sa G.F.,
Simas A.M.: J. Mol. Struct. 527, 245–251 (2000)
Казанский физико–технический институт 2006
Âëèÿíèå òåìïåðàòóðû íà ýìèññèîííûå ñâîéñòâà ìåçîãåííîãî
àääóêòà åâðîïèÿ (III)
Ä. Â. Ëàïàåâ, Â. Ã. Íèêèôîðîâ, À. À. Êíÿçåâ, Â. Ñ. Ëîáêîâ,
Ê. Ì. Ñàëèõîâ, Þ. Ã. Ãàëÿìåòäèíîâ
Îòäåë õèìè÷åñêîé ôèçèêè, ëàáîðàòîðèÿ ìîëåêóëÿðíîé ôîòîõèìèè
Èññëåäîâàíà òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ýìèññèîííûõ ñâîéñòâ ìåçîãåííîãî àääóêòà åâðîïèÿ (III). Ïîêàçàíî,
÷òî êèíåòèêà ëþìèíåñöåíöèè ñëàáî ìåíÿåòñÿ â äèàïàçîíå òåìïåðàòóð 77–300 K. Ïðè òåìïåðàòóðàõ âûøå
êîìíàòíîé, íàáëþäàåòñÿ ðåçêîå óìåíüøåíèå âðåìåíè çàòóõàíèÿ ëþìèíåñöåíöèè ïåðåõîäà 5D0 D 7F2, ïðè ýòîì
ðîñò òåìïåðàòóðû íå îêàçûâàåò ñóùåñòâåííîãî âëèÿíèÿ íà ëþìèíåñöåíöèþ, ñîîòâåòñòâóþùóþ ïåðåõîäó
5
D1 D 7F1. Àíàëèç êèíåòèêè ëþìèíåñöåíöèè ïîêàçàë, ÷òî ðåëàêñàöèÿ óðîâíÿ 5D0 â îáëàñòè âûøå 300 K ïðîèñõîäèò ÷åðåç ñîñòîÿíèå ñ ïåðåíîñîì çàðÿäà.
ñòðóêòóðîé õðîìîôîðà, êîòîðàÿ âêëþ÷àåò â ñåáÿ, ïîìèìî êåòîííûõ ãðóïï, òàêæå è ôåíèëüíûå.
Öåëüþ íàñòîÿùåé ðàáîòû ÿâëÿåòñÿ èçó÷åíèå áåçûçëó÷àòåëüíûõ ïðîöåññîâ, ïðèâîäÿùèõ ê òóøåíèþ ëþìèíåñöåíöèè àääóêòà Eu(DK)3bpy17-17. Ìíîãî÷èñëåííûå
èññëåäîâàíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî íèçêàÿ êâàíòîâàÿ ýôôåêòèâíîñòü ëþìèíåñöåíöèè êîìïëåêñîâ åâðîïèÿ îáóñëîâëåíà
ó÷àñòèåì â ðåëàêñàöèîííûõ ïðîöåññàõ íèçêîëåæàùèõ
ñîñòîÿíèé ñ ïåðåíîñîì çàðÿäà (ÏÇ) [4–9]. Ìû ïîêàçûâàåì, ÷òî äàííûé ìåõàíèçì ÿâëÿåòñÿ îòâåòñòâåííûì çà
ðåçêîå òóøåíèå 5D0-óðîâíÿ ïðè òåìïåðàòóðàõ âûøå êîìíàòíîé.
Ââåäåíèå
Ïðîöåññû ïåðåíîñà ýíåðãèè â êîìïëåêñàõ ðåäêîçåìåëüíûõ ìåòàëëîâ ÿâëÿþòñÿ ïðåäìåòîì àêòèâíîãî èçó÷åíèÿ.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ýòè ñîåäèíåíèÿ ñ÷èòàþòñÿ ïåðñïåêòèâíûìè áàçîâûìè ýëåìåíòàìè äëÿ óñòðîéñòâ îïòîýëåêòðîíèêè [1], èõ óíèêàëüíûå ëþìèíåñöåíòíûå ñâîéñòâà óæå
íàøëè ïðèìåíåíèå â õèìèè, áèîëîãèè è áèîìåäèöèíå
[2]. Ïðèêëàäíûå çàäà÷è âî ìíîãîì îïðåäåëÿþò îñíîâíîå
íàïðàâëåíèå èññëåäîâàíèé, ñâÿçàííîå ñ âûÿñíåíèåì óñëîâèé äëÿ îïòèìàëüíîãî ïåðåíîñà ýíåðãèè îò ëèãàíäîâ
ê èîíàì ìåòàëëîâ è ïîèñêîì ñîîòâåòñòâóþùåãî ëèãàíäíîãî îêðóæåíèÿ.
Ìû ïðåäñòàâëÿåì ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ â äèàïàçîíå òåìïåðàòóð 77–372 K ýìèññèîííûõ ñâîéñòâ ìåçîãåííîãî àääóêòà Eu(DK)3bpy17-17 [DK – b-äèêåòîí (C12H25OC6H4-C(O)-CH2-C(O)-C6H4-OC16H33), bpy17-17 – 5,5S-äèãåïòàäåöèë-2,2S-áèïèðèäèí]. Ìîëåêóëÿðíàÿ ñòðóêòóðà ëèãàíäîâ äàííîãî ñîåäèíåíèÿ ñîäåðæèò äëèííûå òîðöåâûå àëêèëüíûå çàìåñòèòåëè, êîòîðûå îáåñïå÷èâàþò æèäêîêðèñòàëëè÷åñêèå ñâîéñòâà êîìïëåêñà â îáëàñòè òåìïåðàòóð
Ò " 95–130 °Ñ. Ïðåäâàðèòåëüíûå èññëåäîâàíèÿ ôîòîôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ Eu(DK)3bpy17-17 ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå ïîçâîëèëè óñòàíîâèòü ñëåäóþùåå [3]. Ñîåäèíåíèå Eu(DK)3bpy17-17 îáëàäàåò õîðîøèìè ýìèññèîííûìè
ñâîéñòâàìè, ïðîÿâëÿåò óñòîé÷èâîñòü ê âíåøíèì òåìïåðàòóðíûì è ñâåòîâûì âîçäåéñòâèÿì. Êèíåòè÷åñêàÿ êðèâàÿ ëþìèíåñöåíöèè ïåðåõîäà 5D0 D 7F2 èìååò íåõàðàêòåðíîå äëÿ èçâåñòíûõ b-äèêåòîíàòíûõ êîìïëåêñîâ åâðîïèÿ íàðàñòàíèå íà âðåìåíàõ äî 300 ìêñ ñ äàëüíåéøèì
ñïàäîì íà âðåìåíàõ ïîðÿäêà 3500 ìêñ. Óñòàíîâëåíî, ÷òî
ýòî ïðîèñõîäèò èç-çà íèçêîé ñêîðîñòè ñèíãëåò-òðèïëåòíîãî ïåðåõîäà (5.3$103 c#1) â ëèãàíäàõ DK, êîòîðûé, ïîâèäèìîìó, îñóùåñòâëÿåòñÿ ÷åðåç ïðîìåæóòî÷íûé óðîâåíü
ìåæäó S1- è T1-ñîñòîÿíèÿìè â îáëàñòè 21100–25000 ñì#1.
Âåðîÿòíî, ýòî ñâÿçàíî ñ ïðîòÿæ¸ííîé ïðîñòðàíñòâåííîé
Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ ÷àñòü
Ìåòîäèêà ñèíòåçà ìåçîãåííîãî àääóêòà Eu(DK)3bpy17-17
ïîäðîáíî îïèñàíà â ðàáîòå [10]. Ñòðóêòóðíàÿ ôîðìóëà
ñèíòåçèðîâàííîãî ñîåäèíåíèÿ è ìåòîäèêà ïðèãîòîâëåíèÿ
îðèåíòèðîâàííîãî îáðàçöà ïðèâåäåíû â ðàáîòå [3]. Èññëåäîâàíèå â äèàïàçîíå òåìïåðàòóð 77–372 K ýìèññèîííûõ ñâîéñòâ îðèåíòèðîâàííîãî ðàñïëàâà Eu(DK)3bpy17-17
ïðîâîäèëîñü íà àâòîìàòèçèðîâàííîì îïòè÷åñêîì ñïåêòðîìåòðå [11].
Àääóêò Eu(DK)3bpy17-17 õàðàêòåðèçóåòñÿ ïîëîñîé ïîãëîùåíèÿ ñ ìàêñèìóìîì íà 400 íì (ñì. ðèñ. 1 èç [3]).
 îáëàñòè ìåíüøå 450 íì íà÷èíàåòñÿ ðåçêèé ðîñò êðèâîé, ñîîòâåòñòâóþùåé ñèíãëåò-ñèíãëåòíûì ïåðåõîäàì
â ëèãàíäàõ DK.  äèàïàçîíå 500–700 íì íàáëþäàåòñÿ
ñëàáîå ïîãëîùåíèå, ìåäëåííî ñïàäàþùåå äî íóëÿ.
Íà ðèñ. 1 ïðè ðàçëè÷íûõ òåìïåðàòóðàõ ïîêàçàíû ñïåêòðû ëþìèíåñöåíöèè ìåçîãåííîãî àääóêòà Eu(DK)3bpy17-17,
ïîëó÷åííûå ïðè çàäåðæêå 280 ìêñ ïîñëå âîçáóæäàþùåãî
èìïóëüñà. Âèäíî, ÷òî ïî ìåðå óâåëè÷åíèÿ òåìïåðàòóðû
èíòåíñèâíîñòü ëþìèíåñöåíöèè èîíîâ Eu3! ñóùåñòâåííî óìåíüøàåòñÿ. Ýòî óêàçûâàåò íà òî, ÷òî â àääóêòå
42
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
500
250
0
77
324
T(
К)
297
348
500
550
600
650
λ (нм)
700
Ðèñ. 1. Ñïåêòðû ëþìèíåñöåíöèè àääóêòà Eu(DK)3bpy17-17.
77 K
0.0
0
1000
2000
t (мкс)
328 K
в
1.0
1000
д
0.5
1000
2000
t (мкс)
3000
г
348 K
0.5
3000
1.0
I (отн. ед.)
372 K
2000
t (мкс)
0
1.0
0.0
0
б
297 K
0.5
0.0
3000
0.5
0.0
1.0
I (отн. ед.)
I (отн. ед.)
1.0
I (отн. ед.)
а
0.5
43
Eu(DK)3bpy17-17, êðîìå èçëó÷àòåëüíîé ðåëàêñàöèè èç 5D1è 5D0-ñîñòîÿíèé, ñóùåñòâóþò òàêæå êàíàëû òóøåíèÿ,
ñèëüíîçàâèñÿùèå îò òåìïåðàòóðû.
Íà ðèñ. 2 ïðèâåäåíû òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè êèíåòè÷åñêèõ
êðèâûõ
ëþìèíåñöåíöèè
àääóêòà
Eu(DK)3bpy17-17, ñîîòâåòñòâóþùèå ïåðåõîäàì 5D1 D 7F1 è
5
D0 D 7F2. Âèäíî, ÷òî â äèàïàçîíå òåìïåðàòóð 77–300 K
êèíåòèêà ëþìèíåñöåíöèè, ñîîòâåòñòâóþùàÿ ïåðåõîäàì
5
D1 D 7F1 è 5D0 D 7F2, íå çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû. Ïîâûøåíèå òåìïåðàòóðû âûøå êîìíàòíîé òàêæå íå îêàçûâàåò ñóùåñòâåííîãî âëèÿíèÿ íà êèíåòèêó ïåðåõîäà 5D1 D
7
F1. Íàïðîòèâ, êèíåòèêà ëþìèíåñöåíöèè, ñîîòâåòñòâóþùàÿ ïåðåõîäó 5D0 D 7F2, ïðåòåðïåâàåò ñóùåñòâåííûå èç-
I (отн. ед.)
I (отн. ед.)
1.0
I (отн. ед.)
750
|
0
1000
77 372 K
2000
t (мкс)
3000
е
0.5
0.0
0
500
1000
2000
3000
t
(мкс)
t (мкс)
Ðèñ. 2. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè íîðìèðîâàííûõ êèíåòè÷åñêèõ êðèâûõ ëþìèíåñöåíöèè àääóêòà Eu(DK)3bpy17-17, ñîîòâåòñòâóþùèõ ïåðåõîäàì
5
D0 D 7F2 (à–ä) è 5D1 D 7F1 (å). Ñïëîøíûìè ëèíèÿìè ïîêàçàíû òåîðåòè÷åñêèå êðèâûå.
0.0
0
1000
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
ìåíåíèÿ. Ïðè Ò " 300 K âðåìÿ ïîëíîãî çàòóõàíèÿ ñîñòàâëÿåò 3 ìñ, ïðè Ò " 372 K ýòî çíà÷åíèå ñòàíîâèòñÿ
ìåíüøå 1 ìñ.
Ìîäåëèðîâàíèå
Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ ëþìèíåñöåíòíûõ ñâîéñòâ ìåçîãåííîãî àääóêòà Eu(DK)3bpy17-17 ïðè Ò " 300 K ïðåäñòàâëåíû â ðàáîòå [3]. Ñîãëàñíî ýòîé ðàáîòå, ïåðåíîñ
ýíåðãèè îò ëèãàíäîâ ê èîíàì Eu3! ïðîèñõîäèò ïî ñõåìå,
ïðèâåä¸ííîé íà ðèñ. 3.
Çíà÷åíèÿ S1- è T1-ñîñòîÿíèé áûëè îöåíåíû èç ñïåêòðîâ ïîãëîùåíèÿ àääóêòà Eu(DK)3bpy17-17 è ôîñôîðåñöåíöèè ëèãàíäîâ DK [3]. Çíà÷åíèÿ ýíåðãèé óðîâíåé èîíîâ
Eu3! çàèìñòâîâàíû èç ëèòåðàòóðíûõ äàííûõ [12].
Ñîãëàñíî ñõåìå ïåðåíîñà ýíåðãèè (ðèñ. 3), ëèãàíäû
DK, ïîãëîòèâ êâàíò ñâåòà (äëèíà âîëíû 337.1 íì), ïåðåõîäÿò èç îñíîâíîãî S0-ñîñòîÿíèÿ â îäíî èç âîçáóæä¸ííûõ ñèíãëåòíûõ ñîñòîÿíèé è ïîñëå ïðîöåññà âíóòðåííåé
êîíâåðñèè îêàçûâàþòñÿ â íèæíåì âîçáóæä¸ííîì S1-ñîñòîÿíèè. Çàòåì ïðîèñõîäèò èíòåðêîìáèíàöèîííûé ïåðåõîä íà T1-óðîâåíü, è äàëåå çàñåëÿþòñÿ 5D1- è 5D0-óðîâíè
èîíîâ Eu3!. Ïðîöåññ ïåðåíîñà ýíåðãèè ìîäåëèðóåòñÿ
ñëåäóþùèìè óðàâíåíèÿìè:
d N1
= -k12 N1 ,
dt
d N2
= k12 N1 - k23 N 2 ,
dt
æ
d N3
1
= k23 N 2 - ç k34 +
t
dt
3
è
d N4
1
= - N 4 + k34 N 3 ,
t4
dt
S1(25000)
1
(21100)
2
T1
ö
÷ N3 ,
ø
(1)
N2(0) " N3(0) " N4(0) " 0.
3
(19070)
5
4
5
(17300)
5
D1
D0
ПЗ
(2)
Èçâåñòíî, ÷òî â êîîðäèíàöèîííûõ ñîåäèíåíèÿõ åâðîïèÿ íà óâåëè÷åíèå ñêîðîñòè çàòóõàíèÿ ëþìèíåñöåíöèè
ñ 5D0-óðîâíÿ ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå îêàçûâàþò ñëåäóþùèå áåçûçëó÷àòåëüíûå ìåõàíèçìû [5]. Ìíîãîôîíîííàÿ ðåëàêñàöèÿ, êîãäà ýíåðãèÿ ýëåêòðîííîãî âîçáóæä¸ííîãî ñîñòîÿíèÿ ïåðåäà¸òñÿ êîëåáàòåëüíûì ñòåïåíÿì
ñâîáîäû, òðåáóåò ïåðåêðûâàíèÿ êîëåáàòåëüíûõ âîëíîâûõ ôóíêöèé âîçáóæä¸ííîãî è îñíîâíîãî ýëåêòðîííûõ
ñîñòîÿíèé. Ôîðìà ïîòåíöèàëüíûõ ïîâåðõíîñòåé 5D0- è
7
FJ-ñîñòîÿíèé è ïîëîæåíèÿ ìèíèìóìîâ íà îñè ìåæúÿäåðíîãî ñìåùåíèÿ áëèçêè äðóã ê äðóãó, ïî ýíåðãèè
îíè ðàçäåëåíû íà 17300 ñì#1 (ñì. ðèñ. 3). Ýòî ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî êîëåáàòåëüíûé èíòåãðàë ïåðåêðûâàíèÿ,
îïðåäåëÿþùèé ñêîðîñòü ïåðåõîäà, ñëàáî çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû, è, òàêèì îáðàçîì, ìíîãîôîíîííûé ìåõàíèçì
íå ìîæåò äàâàòü ñóùåñòâåííûé âêëàä â òóøåíèå ëþìèíåñöåíöèè 5D0-óðîâíÿ ïðè òåìïåðàòóðàõ âûøå êîìíàòíîé [5, 7]. Ìåõàíèçì ìèãðàöèè ýíåðãèè ìåæäó èîíàìè
åâðîïèÿ, êîòîðûé ìîæåò ïðèâîäèòü ê áåçûçëó÷àòåëüíîé ðåëàêñàöèè 5D0-óðîâíÿ [13], ìû òàêæå íå ðàññìàòðèâàåì, ïîñêîëüêó â íàøåì ñëó÷àå èîíû åâðîïèÿ ñèëüíî ýêðàíèðîâàíû äðóã îò äðóãà ëèãàíäíûì îêðóæåíèåì.
Èññëåäîâàíèÿ ïîêàçûâàþò [4–9], ÷òî âî ìíîãèõ êîìïëåêñàõ åâðîïèÿ ðåëàêñàöèÿ 5D0-óðîâíÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ
÷åðåç ïðîìåæóòî÷íîå ñîñòîÿíèå ñ ÏÇ, â êîòîðîì ýëåêòðîí ñ ëèãàíäîâ ïåðåíîñèòñÿ íà èîí åâðîïèÿ. Íèçêîëåæàùåå ñîñòîÿíèå ñ ÏÇ òàêæå îòâåòñòâåííî çà òóøåíèå
ПЗ
D0
∆E A
7
FJ
1/τ4
0
лиганды
N1(0) " const,
5
1/τ3
S0
ãäå Ni – íàñåë¸ííîñòè ñîîòâåòñòâóþùèõ ñîñòîÿíèé, t3 è
t4 – âðåìåíà æèçíè 5D1- è 5D0-óðîâíåé Eu3!, kij – êîíñòàíòû ñêîðîñòè áåçûçëó÷àòåëüíûõ ïåðåõîäîâ ñ óðîâíÿ i
íà óðîâåíü j. Ïðèíèìàÿ âî âíèìàíèå, ÷òî äëèòåëüíîñòü
âîçáóæäàþùåãî ëàçåðíîãî èìïóëüñà ñîñòàâëÿåò 10 íñ,
íà÷àëüíûå óñëîâèÿ äëÿ ìîäåëèðîâàíèÿ íà ìèëëèñåêóíäíîé øêàëå âûáðàíû ñëåäóþùèå:
Энергия
44
7
Eu 3+
F0 6
Межъядерное расстояние
Ðèñ. 3. Äèàãðàììà ýíåðãåòè÷åñêèõ óðîâíåé äëÿ àääóêòà Eu(DK)3bpy17-17, âìåñòå ñ íóìåðîâàííîé ñõåìîé: ÏÇ – ñîñòîÿíèå ñ ïåðåíîñîì çàðÿäà,
ñïëîøíûìè ñòðåëêàìè ïîêàçàíû èçëó÷àòåëüíûå ïåðåõîäû, øòðèõîâûìè ñòðåëêàìè ïîêàçàíû áåçûçëó÷àòåëüíûå ïåðåõîäû, â ñêîáêàõ óêàçàíû
çíà÷åíèÿ ýíåðãèé óðîâíåé â ñì#1. Ñïðàâà ïîêàçàí ìåõàíèçì ðåëàêñàöèè 5D0-ñîñòîÿíèÿ ÷åðåç ñîñòîÿíèå ñ ÏÇ.
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
ëþìèíåñöåíöèè áîëåå âûñîêèõ 5DJ-óðîâíåé â ñîåäèíåíèÿõ Eu3!:La2O2S è Eu3!:Y2O2S [14]. Òóøåíèå ïðîèñõîäèò ïî ñëåäóþùåé ñõåìå. Ïîòåíöèàëüíûå ïîâåðõíîñòè
ñîñòîÿíèé ñ ÏÇ è 5D0 ïåðåñåêàþòñÿ.  òî÷êå ïåðåñå÷åíèÿ
ïîòåíöèàëüíûõ êðèâûõ êîìïëåêñ ñ 5D0-óðîâíÿ ïåðåõîäèò â ñîñòîÿíèå ñ ÏÇ. Äàëåå ïðîèñõîäèò î÷åíü áûñòðàÿ
ðåëàêñàöèÿ èç ñîñòîÿíèÿ ñ ÏÇ â îñíîâíîå 7FJ-ñîñòîÿíèå
(ñì. ðèñ. 3). Ñîãëàñíî ëèòåðàòóðíûì äàííûì, êîíñòàíòà
ñêîðîñòè òàêîãî ïåðåõîäà ñîñòàâëÿåò âåëè÷èíó ïîðÿäêà
1013–1014 ñ#1 [5, 6].
Ïðèíèìàÿ âî âíèìàíèå âûøåñêàçàííîå, ìû ïîëàãàåì, ÷òî ñîñòîÿíèå ñ ÏÇ òàêæå ÿâëÿåòñÿ ïðè÷èíîé ñèëüíîãî òóøåíèÿ èíòåíñèâíîñòè ëþìèíåñöåíöèè, ñîîòâåòñòâóþùåé ïåðåõîäàì ñ 5D0-óðîâíÿ ïðè òåìïåðàòóðàõ
âûøå êîìíàòíîé. Äëÿ ìîäåëèðîâàíèÿ âëèÿíèÿ ñîñòîÿíèÿ ñ ÏÇ íà ñêîðîñòü ðåëàêñàöèè ïåðåõîäà 5D0 D 7F2, ìû
èñïîëüçîâàëè çàâèñèìîñòü Àððåíèóñà ñ ýíåðãèåé àêòèâàöèè DEA [5, 7]. Ñîîòâåòñòâåííî, óðàâíåíèå äëÿ íàñåë¸ííîñòè óðîâíÿ 5D0 ïðèíèìàåò âèä
d N4
1
æ DEA ö
= k34 N 3 N 4 - k45 exp ç N ,
è kT ÷ø 4
dt
t4
(3)
ãäå k – ïîñòîÿííàÿ Áîëüöìàíà, Ò – òåìïåðàòóðà, à k45 –
ñêîðîñòü ïåðåíîñà âîçáóæäåíèÿ èç 5D0-óðîâíÿ â ñîñòîÿíèå ñ ÏÇ.
Ìîäåëèðîâàíèå ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ íà îñíîâàíèè óðàâíåíèÿ (3) âìåñòå ñ óðàâíåíèÿìè (1) è (2)
ïîêàçàëî, ÷òî ýíåðãèÿ àêòèâàöèè, íåîáõîäèìàÿ äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ ïåðåõîäà èç 5D0-óðîâíÿ â ñîñòîÿíèå ñ ÏÇ,
èìååò âåëè÷èíó DEA " 4880 ñì#1. Äëÿ ñðàâíåíèÿ, ýíåðãèè àêòèâàöèè b-äèêåòîíàòíûõ êîìïëåêñîâ åâðîïèÿ
Eu(NTA)3$H2O [6] è Eu(thd)3 [5] èìåþò çíà÷åíèÿ 6300 è
4120 ñì#1, ñîîòâåòñòâåííî. Êîíñòàíòà k45 â óðàâíåíèè
(3), êîòîðàÿ çàâèñèò îò ðåëàêñàöèè ñîñòîÿíèÿ ñ ÏÇ â îñíîâíîå ñîñòîÿíèå 7FJ, â íàøåì ñëó÷àå èìååò çíà÷åíèå
5.6$1012 ñ#1. Äëÿ êîìïëåêñîâ åâðîïèÿ Eu(NTA)3$H2O [6]
è Eu(thd)3 [5] ýòà âåëè÷èíà èìååò çíà÷åíèÿ 1.8$1014 è
1.2$1013 ñ#1, ñîîòâåòñòâåííî. Çíà÷åíèÿ îñòàëüíûõ êîíñòàíò ñêîðîñòè kij çàèìñòâîâàíû èç ðàáîòû [3].
|
45
ìåíüøå 1 ìñ (ñì. ðèñ. 2). Ìû ïîëàãàåì, ÷òî òóøåíèå
ëþìèíåñöåíöèè ñâÿçàíî ñ îáðàçîâàíèåì ñîñòîÿíèÿ ñ ÏÇ,
ïîòåíöèàëüíàÿ ïîâåðõíîñòü êîòîðîãî ïåðåñåêàåòñÿ ñ
ïîòåíöèàëüíîé ïîâåðõíîñòüþ 5D0-óðîâíÿ, è â òî÷êå ïåðåñå÷åíèÿ ïðîèñõîäèò ïåðåíîñ âîçáóæäåíèÿ ñîãëàñíî ðèñ.
3. Ýíåðãèÿ àêòèâàöèè DEA ïðåîäîëåâàåòñÿ çà ñ÷¸ò òåïëîâûõ êîëåáàíèé ñâÿçè C-O-Eu, ÷åì è îáóñëàâëèâàåòñÿ
çàâèñèìîñòü ëþìèíåñöåíöèè 5D0-óðîâíÿ îò òåìïåðàòóðû. Ìîäåëèðîâàíèå òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè êèíåòè÷åñêèõ êðèâûõ ëþìèíåñöåíöèè, ñîîòâåòñòâóþùèõ ïåðåõîäàì 5D1 D 7F1 è 5D0 D 7F2, äàëî çíà÷åíèå ýíåðãèè àêòèâàöèè DEA " 4880 ñì#1. Ñêîðîñòü ïåðåíîñà âîçáóæäåíèÿ èç 5D0-óðîâíÿ â ñîñòîÿíèå ñ ÏÇ ìîäåëèðîâàëîñü ïàðàìåòðîì k45, êîòîðûé èìååò çíà÷åíèå 5.6$1012 ñ#1.
Íåîáõîäèìî òàêæå äîáàâèòü, ÷òî ñîñòîÿíèå ñ ÏÇ íå
âëèÿåò íà êèíåòèêó ëþìèíåñöåíöèè, ñîîòâåòñòâóþùóþ
ïåðåõîäó 5D1 D 7F1. Âåðîÿòíî, ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî ïåðåñå÷åíèå ïîòåíöèàëüíûõ ïîâåðõíîñòåé 5D1-óðîâíÿ è ñîñòîÿíèÿ ñ ÏÇ ñîçäàþò àêòèâàöèîííûé áàðüåð, çíà÷èòåëüíî ïðåâûøàþùèé 5000 ñì#1.
Ìû îáðàùàåì âíèìàíèå íà òî, ÷òî äëÿ ðÿäà êîìïëåêñîâ åâðîïèÿ, íàïðèìåð, ñ àðîìàòè÷åñêèìè êèñëîòàìè, â ñïåêòðå ïîãëîùåíèÿ ïðèñóòñòâóåò äëèííîâîëíîâàÿ
ïîëîñà, ñîîòâåòñòâóþùàÿ ñîñòîÿíèþ ñ ÏÇ [4]. Â ñïåêòðå
ïîãëîùåíèÿ àääóêòà Eu(DK)3bpy17-17 (ñì. ðèñ. 1 èç [3])
íàáëþäàåòñÿ ñëàáîå ïîãëîùåíèå â ñïåêòðàëüíîì äèàïàçîíå 500–700 íì. Äëèíà âîëíû 600 íì ñîîòâåòñòâóåò
óðîâíþ ýíåðãèè 16700 ñì#1, êîòîðûé ëåæèò íèæå 5D0óðîâíÿ (17300 ñì#1). Ìû ïîëàãàåì, ÷òî ýòà ñëàáàÿ ïîëîñà ïîãëîùåíèÿ òàêæå îòâåòñòâåííà çà ñîñòîÿíèå ñ ÏÇ, à
òàêæå íà òî, ÷òî ìèíèìóì ïîòåíöèàëüíîé ïîâåðõíîñòè
ñîñòîÿíèÿ ñ ÏÇ íàõîäèòñÿ íèæå 5D0-óðîâíÿ.
 çàêëþ÷åíèå îòìåòèì, ÷òî ïîñêîëüêó êèíåòèêà ëþìèíåñöåíöèè óðîâíÿ 5D1 íå çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû,
ýôôåêòèâíîñòü ïåðåíîñà ýíåðãèè îò ëèãàíäîâ DK, êîòîðûå âûñòóïàþò â êà÷åñòâå àíòåííû, ê èîíàì åâðîïèÿ â
äèàïàçîíå 77–372 K íå ìåíÿåòñÿ. Ýòîò ôàêò ìîæíî èñïîëüçîâàòü ïðè äàëüíåéøåì ïîèñêå è ñèíòåçå êîìïëåêñîâ åâðîïèÿ ñ âûñîêîýôôåêòèâíûìè ýìèññèîííûìè ñâîéñòâàìè.
Ðàáîòà âûïîëíåíà ïðè ïîääåðæêå ãðàíòà Ïðåçèäåíòà
ÐÔ “Âåäóùèå íàó÷íûå øêîëû” (ÍØ-6213.2006.2) è ãðàíòîâ ÐÔÔÈ (¹ 06-02-16491, ¹ 05-03-34818 ÌÔ_à).
Îáñóæäåíèå è çàêëþ÷åíèå
Èññëåäîâàíèå çàâèñèìîñòè ëþìèíåñöåíòíûõ ñâîéñòâ
àääóêòà Eu(DK)3bpy17-17 ïîêàçàëî, ÷òî â îáëàñòè òåìïåðàòóð 77–300 K êèíåòèêà ëþìèíåñöåíöèè, ñîîòâåòñòâóþùàÿ ïåðåõîäàì 5D0 D 7F2 è 5D1 D 7F1, íå çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû. Ïîâûøåíèå òåìïåðàòóðû âûøå 300 K òàêæå
íå îêàçûâàåò ñèëüíîãî âëèÿíèÿ íà ëþìèíåñöåíöèþ, ñîîòâåòñòâóþùóþ ïåðåõîäó 5D1 D 7F1. Íàïðîòèâ, âðåìÿ ðåëàêñàöèè êèíåòèêè ëþìèíåñöåíöèè, ñîîòâåòñòâóþùåé ïåðåõîäó 5D0 D 7F2, î÷åíü ñèëüíî èçìåíÿåòñÿ â îáëàñòè òåìïåðàòóð 300–372 K: ïðè 300 K âðåìÿ ïîëíîãî çàòóõàíèÿ
ñîñòàâëÿåò 3 ìñ, ïðè 372 K ýòî çíà÷åíèå ñòàíîâèòñÿ
Ëèòåðàòóðà
1. Êàòêîâà Ì.À., Âèõòóíîâñêèé À.Ã., Áî÷êàð¸â Ì.Í.: Óñïåõè õèìèè
74, 1193–1215 (2005)
2. de Sa G.F., Malta O.L., de Mello Donega C., Simas A.M., Longo R.L.,
Santa-Cruz P.A., da Silva Jr. E.F.: Coord. Chem. Rev. 196, 165–195
(2000)
3. Ëàïàåâ Ä.Â., Íèêèôîðîâ Â.Ã., Êíÿçåâ À.À., Ëîáêîâ Â.Ñ., Ñàëèõîâ
Ê.Ì., Ãàëÿìåòäèíîâ Þ.Ã.: Êàçàíñêèé ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò
èì. Å. Ê. Çàâîéñêîãî 2006. Åæåãîäíèê, ñ. 37. Êàçàíü: ÔèçòåõÏðåññ
2007.
4. Åðìîëàåâ Â.Ë., Êàçàíñêàÿ Í.À., Ïåòðîâ À.À., Õåðóçå Þ.È.: Îïòèêà
è ñïåêòðîñêîïèÿ 28, 208–209 (1970)
5. Berry M.T., May P.S., Xu H.: J. Phys. Chem. 100, 9216–9222 (1996)
46
|
научные сообщения
6. Venchikov V.Ya., Tsvirko M.P.: J. Appl. Spectrosc. 68, no. 3, 473–479
(2001)
7. An Y., Schramm G.E., Berry M.T.: J. Luminescence 97, 7–12 (2002)
8. Carlos L.D., Fernandes J.A., Sa Ferreira R.A., Malta O.L., Gonsalves
I.S., Ribeiro-Claro P.: Chem. Phys. Lett. 413, 22–24 (2005)
9. Vila Nova S.P., Batista H.J., Alves Jr. S., de Mello Donega C., Longo
R.L., de Sa G.F., Thompson L.C.: J. Luminescence 118, 83–90 (2006)
10. Êíÿçåâ À.À., Ëîáêîâ Â.Ñ., Ãàëÿìåòäèíîâ Þ.Ã.: Èçâ. ÐÀÍ. Ñåð. õèì.
¹ 4, 904–905 (2004)
Казанский физико–технический институт 2006
11. Lapaev D.V., Safiullin G.M., Lobkov V.S., Salikhov K.M., Knyazev
A.A., Galyametdinov Yu.G.: Rus. J. Phys. Chem. 79, S33–S37 (2005)
12. Çîëèí Â.Ô., Êîðåíåâà Ë.Ã.: Ðåäêîçåìåëüíûé çîíä â õèìèè è áèîëîãèè. Ì.: Íàóêà 1983. 335 ñ.
13. Kellendonk F., Blasse G.: J. Chem. Phys. 75, 561 (1981)
14. Struck C.W., Fonger W.H.: J. Luminescence 10, 1 (1975)
Казанский физико–технический институт 2006
Îñîáåííîñòè ëèáðàöèé ìîëåêóë â æèäêîñòè â ñóáïèêîñåêóíäíîì äèàïàçîíå
Â. Ã. Íèêèôîðîâ, Â. Ñ. Ëîáêîâ
Îòäåë õèìè÷åñêîé ôèçèêè, ëàáîðàòîðèÿ ìîëåêóëÿðíîé ôîòîõèìèè
Íà îñíîâå àíàëèçà ñèãíàëà ñâåðõáûñòðîãî îïòè÷åñêîãî ýôôåêòà Êåððà óñòàíîâëåíû ïàðàìåòðû êîëåáàòåëüíîâðàùàòåëüíîé äèíàìèêè ìîëåêóë íà ôåìòîñåêóíäíûõ âðåìåíàõ â æèäêîñòÿõ: àöåòîíèòðèëå CH3CN, òðèìåòèëàöåòîíèòðèëå (CH3)3CCN, ïðîïèîíèòðèëå CH3CH2CN, ôòîðîôîðìå CHF3 è õëîðîôîðìå CHCl3. Ïðîâåä¸í àíàëèç âëèÿíèÿ ñòðîåíèÿ ìîëåêóë íà îñîáåííîñòè âðàùàòåëüíûõ (äèôôóçèîííûõ è ëèáðàöèîííûõ) äâèæåíèé.
Ïîêàçàíî, ÷òî ôóíêöèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ ëèáðàöèîííûõ ÷àñòîò èìååò âèä ðàñïðåäåëåíèÿ Ìàêñâåëëà.
Ââåäåíèå
þòñÿ ïî ñîñòàâëÿþùèì èõ àòîìàì. Òåîðåòè÷åñêèé àíàëèç ñèãíàëà ÎÝÊ âûøåïåðå÷èñëåííûõ æèäêîñòåé ïîçâîëèë íàéòè âèä ôóíêöèé ðàñïðåäåëåíèÿ ëèáðàöèîííûõ
÷àñòîò è îïðåäåëèòü âëèÿíèå ïðîñòðàíñòâåííîãî ñòðîåíèÿ ìîëåêóë è ìåæìîëåêóëÿðíûõ âçàèìîäåéñòâèé íà
õàðàêòåð âðàùàòåëüíûõ (äèôôóçèîííûõ è ëèáðàöèîííûõ)
äâèæåíèé íà ôåìòîñåêóíäíûõ âðåìåíàõ.
Ìåòîäû îïòè÷åñêîé ïîëÿðèçàöèîííîé ñïåêòðîñêîïèè,
îñíîâàííûå íà îïòè÷åñêîì ýôôåêòå Êåððà (ÎÝÊ) [1, 2]
ñ ïðèìåíåíèåì îïòè÷åñêîãî ãåòåðîäèíèðîâàíèÿ [3–7],
ïîçâîëÿþò íàáëþäàòü ôåìòîñåêóíäíûå äâèæåíèÿ ìîëåêóë. Ñèãíàë â ýêñïåðèìåíòàõ ÎÝÊ ÿâëÿåòñÿ êóáè÷åñêèì
íåëèíåéíûì îòêëèêîì ñðåäû [8–10], êîòîðûé ñîäåðæèò
íèçêî÷àñòîòíûå êîëåáàòåëüíî-âðàùàòåëüíûå îòêëèêè
ìîëåêóë, âîçáóæäàåìûå ëàçåðíûìè èìïóëüñàìè äëèòåëüíîñòüþ 10–100 ôñ. Âìåñòå ñ îòêëèêàìè âíóòðèìîëåêóëÿðíûõ êîëåáàíèé è âðàùàòåëüíîé äèôôóçèè òàêæå ðåãèñòðèðóþòñÿ îòêëèêè êîëëåêòèâíûõ ìîëåêóëÿðíûõ äâèæåíèé [11–13]. Äàííûå äâèæåíèÿ ïðîèñõîäÿò â ëîêàëüíûõ ïîòåíöèàëüíûõ ÿìàõ áëàãîäàðÿ âçàèìîäåéñòâèþ
ìîëåêóë ñ áëèæàéøèì îêðóæåíèåì [14]. Îíè íîñÿò õàðàêòåð ëèáðàöèîííûõ (âðàùàòåëüíûõ) êîëåáàíèé îêîëî
ðàâíîâåñíîãî ïîëîæåíèÿ è ðåàëèçóþòñÿ íà âðåìåíàõ
10#10–10#12 ñ ìåæäó âðàùàòåëüíûìè äèôôóçèîííûìè
ñêà÷êàìè. Ïðè ýòîì êîãåðåíòíûå ëèáðàöèè ôîðìèðóþò â
ñèãíàëå ÎÝÊ îòêëèê ñ âðåìåíåì ðåëàêñàöèè ìåíåå 1 ïñ
[1, 15].
Äëÿ îïèñàíèÿ ëèáðàöèîííîãî îòêëèêà â ñèãíàëå ÎÝÊ
íàìè áûë ïðåäëîæåí ïîäõîä [16], ãäå ðåëàêñàöèÿ ìîäåëèðóåòñÿ äåôàçèðîâêîé êîãåðåíòíûõ ëèáðàöèé. Ðàçíûå
ëèáðàöèîííûå äâèæåíèÿ âîçíèêàþò èç-çà ëîêàëüíîé
íåîäíîðîäíîñòè æèäêîñòè è ó÷èòûâàþòñÿ ôóíêöèåé ðàñïðåäåëåíèÿ ëèáðàöèîííûõ ÷àñòîò. Ýòî ïîçâîëÿåò îïèñûâàòü îòêëèê áåç èñïîëüçîâàíèÿ äîïîëíèòåëüíûõ êîíñòàíò
íåîáðàòèìîé ðåëàêñàöèè. Â íàñòîÿùåé ðàáîòå äàííûé ïîäõîä ìû ïðèìåíÿåì äëÿ àíàëèçà ñèãíàëîâ ÎÝÊ æèäêèõ
àöåòîíèòðèëà CH3CN, òðèìåòèëàöåòîíèòðèëà (CH3)3CCN
è ïðîïèîíèòðèëà CH3CH2CN. Âûáîð ýòèõ ìîëåêóë îáóñëîâëåí òåì, ÷òî îíè èìåþò ñõîäíûå ãðóïïû àòîìîâ è ïðè
ýòîì çíà÷èòåëüíî ðàçëè÷àþòñÿ ïî ïðîñòðàíñòâåííîé
ñòðóêòóðå. Ìû òàêæå ïðîâîäèì àíàëèç ñâåðõáûñòðûõ
äâèæåíèé ìîëåêóë ôòîðîôîðìà CHF3 è õëîðîôîðìà
CHCl3, ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ êîòîðûõ ïðåäñòàâëåíû â ðàáîòå [17]. Äàííûé âûáîð ñâÿçàí ñ òåì, ÷òî
ýòè ìîëåêóëû âìåñòå ñ ìîëåêóëîé (CH3)3CCN, èìåþò
ñõîäíîå ïðîñòðàíñòâåííîå ñòðîåíèå, íî ñèëüíî ðàçëè÷à-
Òåîðåòè÷åñêàÿ ÷àñòü
 ýêñïåðèìåíòå ÎÝÊ [1, 2] èñïîëüçóåòñÿ äâóõèìïóëüñíîå âîçáóæäåíèå ñðåäû. Ïåðâûé íàêà÷èâàþùèé èìïóëüñ
Ep íàâîäèò íåñòàöèîíàðíóþ àíèçîòðîïíóþ ïîëÿðèçóåìîñòü â æèäêîñòè, êîòîðàÿ, ñïóñòÿ âðåìÿ t, çîíäèðóåòñÿ
ñëàáûì ïðîáíûì èìïóëüñîì E0. Íàïðàâëåíèå ïîëÿðèçàöèè ïðîáíîãî èìïóëüñà E0 ñîñòàâëÿåò óãîë 45° ñ ïîëÿðèçàöèåé ïîëÿ íàêà÷êè (ñì. ðèñ. 1). Îïòè÷åñêàÿ ÷àñòîòà w0
îáîèõ èìïóëüñîâ ïîïàäàåò â ïîëîñó ïðîçðà÷íîñòè îáðàçöà. Äëÿ óñèëåíèÿ ïîëåçíîãî ñèãíàëà â ýêñïåðèìåíòå ïðèìåíÿåòñÿ òåõíèêà îïòè÷åñêîãî ãåòåðîäèíèðîâàíèÿ. Ñ ýòîé
öåëüþ ïîëå ïðîáíîãî èìïóëüñà ñìåøèâàåòñÿ ñ ïîëåì ëîêàëüíîãî îñöèëëÿòîðà Elo [6, 7], ïîëÿðèçàöèÿ êîòîðîãî
îðòîãîíàëüíà ïîëÿðèçàöèè ïðîáíîãî ïîëÿ E0, à ôàçà ñäâèíóòà íà 90°. Âðåìåííîé ïðîôèëü àìïëèòóäû ñâåòîâîãî
ïîëÿ èìïóëüñîâ äëèòåëüíîñòè tl ïðåäñòàâèì â âèäå ãàóññîâîé ôóíêöèè Ep (t ) µ E0 (t ) µ Elo (t ) µ exp( -t 2 / 2t l 2 ) .
H
z
C F
F
F
θ
y
Elo
Ep
45°
x
Eo
Ðèñ. 1. Îðèåíòàöèÿ ìîëåêóëû è íàïðàâëåíèÿ ïîëÿðèçàöèè íàêà÷èâàþùåãî èìïóëüñà Ep, ïðîáíîãî èìïóëüñà E0 è ïîëÿ ëîêàëüíîãî îñöèëëÿòîðà Elo.
47
48
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
Äëÿ îïèñàíèÿ îòêëèêà ñðåäû ââåä¸ì òåíçîð ïîëÿðèçóåìîñòè ìîëåêóëû â ìîëåêóëÿðíîé ñèñòåìå êîîðäèíàò
(ÌÑÊ): a xx = a zz = a ^ , a yy = a ­­ , îñòàëüíûå êîìïîíåíòû ðàâíû íóëþ.  äàëüíåéøèõ âû÷èñëåíèÿõ ñòåïåíü
àíèçîòðîïèè ïîëÿðèçóåìîñòè ìîëåêóëû óäîáíî ïðåäñòàâèòü â âèäå: a ­­ (t ) - a ^ (t ) º Da + da (t ) , ãäå ñëàãàåìîå
da (t ) îòðàæàåò âëèÿíèå ÿäåðíûõ êîëåáàíèé. Âåëè÷èíîé
q áóäåì õàðàêòåðèçîâàòü óãîë ìåæäó âûäåëåííîé ìîëåêóëÿðíîé îñüþ (â íàøåì ñëó÷àå ýòî – îñü ó â ÌÑÊ) è
ïîëÿðèçàöèåé íàêà÷èâàþùåãî èìïóëüñà (ñì. ðèñ. 1). Â
ýòîì ñëó÷àå âûðàæåíèå äëÿ äåòåêòèðóåìîãî â ýêñïåðèìåíòå ñèãíàëà S(t) ìîæåò áûòü çàïèñàíî â âèäå [16, 18,
19]:
S (t ) =
T /2
1
limT ®¥ ò s (t , t )dt ,
T
-T / 2
s (t , t ) µ Elo (t - t ) E0 (t - t )
´ ò ò { Rm (t ) + Rel (t )} sin q dq dj ,
(2)
0 0
(3)
Rel (t ) µ g I p (t ),
æ
Rm (q , t ) µ ( Da + da (t )) ç cos 2 (q ) è
1ö
÷.
3ø
(4)
Çäåñü Ip(t) – èíòåíñèâíîñòü íàêà÷èâàþùåãî èìïóëüñà; ôóíêöèÿ Rel(t) ïðîïîðöèîíàëüíà êîýôôèöèåíòó “ìãíîâåííîé” ýëåêòðîííîé êóáè÷åñêîé ãèïåðïîëÿðèçóåìîñòè
g; ôóíêöèÿ ìîëåêóëÿðíîãî îòêëèêà Rm(q,t) ïðîïîðöèîíàëüíà ñòåïåíè àíèçîòðîïèè ïîëÿðèçóåìîñòè ìîëåêóëû.
Äëÿ îïèñàíèÿ ðàçíûõ ìîëåêóëÿðíûõ äâèæåíèé îáû÷íî ïðåíåáðåãàþò íåçíà÷èòåëüíîé êîððåëÿöèåé âðàùàòåëüíûõ è âíóòðèìîëåêóëÿðíûõ êîëåáàíèé [4]. Ýòî ïîçâîëÿåò
ïðè ìîäåëèðîâàíèè âíóòðèìîëåêóëÿðíîãî îòêëèêà Rn(q0,t)
ïðèíÿòü
q0
N
å a1i qi (q0 , t ),
i =1
(6)
¥
0
æ t¢ ö
´ exp ç - ÷ × sin ëé(Wn2 - t n-2 )1/ 2 × t ¢ùû dt ¢, (7)
è tn ø
ãäå mi – ïðèâåä¸ííàÿ ìàññà i-ãî îñöèëëÿòîðà, Wn è tn –
÷àñòîòà êîëåáàíèÿ è âðåìÿ ðåëàêñàöèè n-îé ìîäû. Äëÿ
ïîëíîãî âíóòðèìîëåêóëÿðíîãî îòêëèêà ïîñëå óñðåäíåíèÿ
ïî ðàâíîâåñíûì óãëàì q0 ïîëó÷èì:
Rn (t ) µ å ( a 1i ) F n (W ni , t ni , t ).
2
(8)
i =1
Èìïóëüñ íàêà÷êè íàèáîëåå ýôôåêòèâíî âîçáóæäàåò
êîìáèíàöèîííî àêòèâíûå êîëåáàòåëüíûå ìîäû ñ ïåðèîäîì, áîëüøèì èëè ñðàâíèìûì ñ äëèòåëüíîñòüþ èìïóëüñà. Íàïðèìåð, íèçêî÷àñòîòíûå êîëåáàíèÿ áåíçîëüíîãî
êîëüöà, ñîïðÿæ¸ííîãî ñ ãðóïïàìè òèïà -OH, -CH3, -Cl è
ò.ä. ìîæíî íàáëþäàòü ïðè äëèòåëüíîñòè èìïóëüñîâ ïîðÿäêà 100 ôñ [11, 18].
Âðàùàòåëüíûå äâèæåíèÿ âîçáóæäàþòñÿ ïðè íàëè÷èè
àíèçîòðîïèè ïîëÿðèçóåìîñòè ìîëåêóëû ( Da ¹ 0) . Ñ
ó÷¸òîì ñëàáîé êîððåëÿöèè ìåæäó îòäåëüíûìè ìîëåêóëÿðíûìè äâèæåíèÿìè äëÿ îïèñàíèÿ äèôôóçèîííîãî îòêëèêà Rd(t) ïðèìåì
Rd (t ) = Rm (t )
da << Da
q0
= Da
3 æ 2
× ç cos (q0 (t )) 2 è
1ö
÷
3ø
.
q0
Ðåøåíèå äëÿ äèôôóçèîííîãî îòêëèêà èìååò âèä [18,
21]:
,
ãäå q0 – ðàâíîâåñíîå ïîëîæåíèå ìîëåêóëû â ëîêàëüíîì
ïîòåíöèàëå, à ñèìâîëîì ... q0 îáîçíà÷åíî ñðåäíåå çíà÷åíèå ïî îðèåíòàöèÿì ìîëåêóë. Âëèÿíèå ñîâîêóïíîñòè
âíóòðèìîëåêóëÿðíûõ êîëåáàíèé íà íåðàâíîâåñíóþ ïîëÿðèçóåìîñòü da (q 0 , t ) îïèñûâàåòñÿ íîðìàëüíûìè êîëåáàòåëüíûìè êîîðäèíàòàìè ìîëåêóëû qi (q 0 , t ) :
da (q0 , t ) =
a 1i
cos(q 0 )Fn (Wni , t ni , t ),
2mi
Fn (Wn , t n , t ) = (Wn2 - t n-2 ) -1/ 2 ò I p (t - t ¢ )
N
ð 2ð
0
qi (q 0 , t ) =
(1)
ãäå T – èíòåðâàë âðåìåíè íàáëþäåíèÿ; S(t,t) – ìãíîâåííàÿ âåëè÷èíà ðåãèñòðèðóåìîãî ñèãíàëà:
Rn (q 0 , t ) = Rm (t ) q (t ) @q
ãäå a 1i – êîýôôèöèåíò, õàðàêòåðèçóþùèé ñòåïåíü ïîëÿðèçóåìîñòè ìîëåêóëû äëÿ êîëåáàíèÿ i-é ìîäû; N – êîëè÷åñòâî êîëåáàòåëüíûõ ìîä. Ðåøåíèå äëÿ êîëåáàòåëüíûõ
êîîðäèíàò qi (q 0 , t ) çàïèñûâàåòñÿ â âèäå [20]:
(5)
t
æ t¢ - t ö
Rd (t ) µ ( Da ) 2 D ò h(t ¢ ) exp ç
dt ¢ ,
è t d ÷ø
-¥
(9)
ãäå h(t ) = I p (t ) / kT , k – ïîñòîÿííàÿ Áîëüöìàíà, Ò – òåìïåðàòóðà, D=1/(6td) – êîýôôèöèåíò äèôôóçèè, td – âðåìÿ ðåëàêñàöèè äèôôóçèîííîãî îòêëèêà. Õàðàêòåðíûå
çíà÷åíèÿ âðåìåíè ðåëàêñàöèè td ñîñòàâëÿþò îò åäèíèö
ïèêîñåêóíä äëÿ ïðîñòûõ ìîëåêóë òèïà äèñóëüôèäà óãëåðîäà [1] äî äåñÿòêîâ ïèêîñåêóíä äëÿ ìîëåêóë òèïà àöåòîôåíîíà è åãî ïðîèçâîäíûõ [11]. Âèä îòêëèêà âðàùàòåëüíîé äèôôóçèè Rd(t) ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé êðèâóþ, ýêñ-
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
ïîíåíöèàëüíî ñïàäàþùóþ ñðàçó ïîñëå äåéñòâèÿ èìïóëüñà íàêà÷êè.
Îïèñàíèå ëèáðàöèîííîãî îòêëèêà îñíîâûâàåòñÿ íà
ôóíêöèè ðàñïðåäåëåíèÿ ëèáðàöèîííûõ ÷àñòîò r(Wlib).
Ïðåíåáðåãàÿ ðîëüþ ñïåêòðàëüíîé äèôôóçèè è ó÷èòûâàÿ
ìàëîñòü àìïëèòóäû ëèáðàöèîííûõ êîëåáàíèé, âûðàæåíèå
äëÿ ëèáðàöèîííîãî îòêëèêà ìîæíî ïðåäñòàâèòü â âèäå
[16]:
¥
Rlib (t ) µ Da 2 ò dWlib r ( Wlib ) Flib ( Wlib , t ),
(10)
0
ãäå ôóíêöèÿ Flib (Wlib , t ) èìååò âèä:
¥
Flib (Wlib , t ) = Wlib-1 ò I p (t - t ¢ ) × sin éë Wlib × t ¢ ùû × dt ¢. (11)
0
Ñîãëàñíî ðåøåíèþ (10), õàðàêòåð ëèáðàöèîííîãî
îòêëèêà çàâèñèò îò ôóíêöèè ðàñïðåäåëåíèÿ ëèáðàöèîííûõ ÷àñòîò r(Wlib). Âèä ôóíêöèè ðàñïðåäåëåíèÿ ìîæíî
íàéòè, ðåøàÿ îáðàòíóþ çàäà÷ó ïðè àíàëèçå äàííûõ ýêñïåðèìåíòà ÎÝÊ. Íèæå òàêîé àíàëèç ìû ïðèìåíÿåì
äëÿ èíòåðïðåòàöèè ñèãíàëîâ ÎÝÊ äëÿ âûáðàííîãî íàìè
ðÿäà æèäêîñòåé.
Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ ÷àñòü è ìîäåëèðîâàíèå
Ýêñïåðèìåíòàëüíîå èññëåäîâàíèå æèäêîñòåé CH3CN,
(CH3)3CCN è CH3CH2CN ïðîâîäèëîñü ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå 298)1 Ê ñ èñïîëüçîâàíèåì Ti:Sa ëàçåðà, íàêà÷èâàåìîãî ëàçåðîì ËÃÍ-512 ìîùíîñòüþ 7 Âò. Ñðåäíÿÿ
ýíåðãèÿ èìïóëüñîâ äëèòåëüíîñòüþ 70–80 ôñ íà äëèíå
âîëíû 800 íì ñîñòàâèëà 5$10#9 Äæ.  ýêñïåðèìåíòå èñïîëüçîâàëàñü ñòàíäàðòíàÿ ñõåìà, äëÿ ÷åãî ëó÷ ëàçåðà ðàçäåëÿëñÿ äåëèòåëüíîé ïëàñòèíîé íà ïðîáíûå èìïóëüñû
(10% ìîùíîñòè), ñëåäóþùèå ÷åðåç îïòè÷åñêóþ ëèíèþ
çàäåðæêè, è íàêà÷èâàþùèå èìïóëüñû (90% ìîùíîñòè).
Äëÿ óëó÷øåíèÿ îòíîøåíèÿ ñèãíàë/øóì ïðèìåíÿëàñü òåõíèêà îïòè÷åñêîãî ãåòåðîäèíèðîâàíèÿ, ïðè ýòîì ñèãíàë
îò ïîëÿ ëîêàëüíîãî îñöèëëÿòîðà è øóìû, ñâÿçàííûå ñ
|
49
íèì, îòñåêàëèñü ñèíõðîííûì äåòåêòèðîâàíèåì ñ ìîäóëÿöèåé íà ÷àñòîòå ;300 Ãö [18]. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå
äàííûå æèäêèõ CHF3 è CHCl3 áûëè âçÿòû èç ðàáîòû
[17], ãäå òàêæå èñïîëüçîâàëàñü ñòàíäàðòíàÿ ñõåìà ñ èìïóëüñàìè äëèòåëüíîñòüþ 24 ôñ.
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå è èõ òåîðåòè÷åñêîå ìîäåëèðîâàíèå ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 2, ïàðàìåòðû ñâåðõáûñòðîé ìîëåêóëÿðíîé äèíàìèêè ïðèâåäåíû â òàáëèöå
1. Àíàëèç ïîêàçàë, ÷òî ñèãíàë ÎÝÊ æèäêîñòè CH3CH2CN
âîçíèêàåò òîëüêî çà ñ÷¸ò ýëåêòðîííîé êóáè÷åñêîé ãèïåðïîëÿðèçóåìîñòè è ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé àâòîêîððåëÿöèîííóþ ôóíêöèþ, îáóñëîâëåííóþ ñëàãàåìûì Rel â âûðàæåíèè (2). Ñèãíàë ÎÝÊ æèäêîñòåé CHF3 è (CH3)3CÑN ñîäåðæèò îòêëèê îäíîé, à CHCl3 – äâóõ âíóòðèìîëåêóëÿðíûõ êîëåáàòåëüíûõ ìîä, ïðè îïèñàíèè êîòîðûõ èñïîëüçîâàëîñü âûðàæåíèå (8). ×àñòîòû âíóòðèìîëåêóëÿðíûõ
êîëåáàíèé, ïðèâåä¸ííûå â òàáëèöå 1 õîðîøî ñîãëàñóþòñÿ
ñ ðåçóëüòàòàìè ýêñïåðèìåíòîâ ïî ðàìàíîâñêîìó ðàññåÿíèþ: äëÿ (CH3)3CÑN ìû ïîëó÷èëè çíà÷åíèå Wn1 " 183
ñì#1; èç ëèòåðàòóðíûõ äàííûõ [22] ñëåäóåò, ÷òî ÷àñòîòà
âíóòðèìîëåêóëÿðíûõ êîëåáàíèé äëÿ CHF3 ñîñòàâëÿåò
Wn1 " 508 ñì#1, äâå ÷àñòîòû ìîëåêóëû CHCl3 èìåþò çíà÷åíèÿ Wn1 " 266.6 ñì#1 è Wn2 " 364.8 ñì#1. Ïðîäîëæèòåëüíûé ýêñïîíåíöèàëüíûé ñïàä îòêëèêà âðàùàòåëüíîé äèôôóçèè, íàáëþäàåìûé â æèäêîñòÿõ CH3CN, (CH3)3CÑN,
CHF3 è CHCl3, ìîäåëèðóåòñÿ âûðàæåíèåì (9). Ëèáðàöèîííûé îòêëèê õàðàêòåðåí äëÿ âñåõ æèäêîñòåé, çà èñêëþ÷åíèåì CH3CH2CN. Îí íîñèò èíåðöèîííûé õàðàêòåð, ïðè
êîòîðîì ñèãíàë äîñòèãàåò ìàêñèìóìà ñïóñòÿ ïðèìåðíî
100 ôñ ïîñëå äåéñòâèÿ èìïóëüñà íàêà÷êè è çàòåì ñïàäàåò äî íóëÿ çà âðåìÿ ïîðÿäêà 600 ôñ. ×èñëåííîå ðåøåíèå
îáðàòíîé çàäà÷è íà îñíîâå âûðàæåíèÿ (10) ïîçâîëèëî
óñòàíîâèòü âèä ôóíêöèé ðàñïðåäåëåíèÿ ÷àñòîò ëèáðàöèé r(Wlib) äëÿ äàííûõ æèäêîñòåé. Âèä ýòèõ ôóíêöèé
õîðîøî ìîäåëèðóåòñÿ ðàñïðåäåëåíèåì Ìàêñâåëëà:
{
}
r ( Wlib ) µ Wlib2 exp - Wlib2 2Wn ,lib 2 ,
(12)
ãäå r(Wn,lib) – øèðèíà ôóíêöèè ðàñïðåäåëåíèÿ, çíà÷åíèÿ
êîòîðîé äëÿ êàæäîé æèäêîñòè ïðèâåäåíû â òàáëèöå 1.
Òàáëèöà 1. Ïàðàìåòðû ìîäåëèðîâàíèÿ ìîëåêóëÿðíîé äèíàìèêè. Êîìïîíåíòû òåíçîðîâ ìîìåíòà èíåðöèè Jxx, Jyy, Jzz ñîîòâåòñòâóþò ÌÑÊ.
Ïàðàìåòð
Jxx (ãð/ìîëü)ì2$10#20
Jyy (ãð/ìîëü)ì2$10#20
Jzz (ãð/ìîëü)ì2$10#20
Wn1 (ñì#1)
tn1 (ïñ)
Wn2 (ñì#1)
tn2 (ïñ)
td (ïñ)
Wn,lib (ñì#1)
Ñîåäèíåíèå
CH3CN
(CH3)3ÑCN
CH3CH2CN
CHF3
CHCl3
55
3
55
–
–
–
–
0.75)0.03
42.4)1.5
182
109
182
180.0)2.5
0.65)0.07
–
–
0.52)0.10
28.1)2.7
18
106
118
–
–
–
–
–
–
48
85
48
512.0)2.6
0.2)0.017
–
–
0.8)0.1
58.3)3.8
151
291
151
260)2.8
1.38)18
365)5
1.1)0.3
1.2)0.2
31.8)2.6
50
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
1.0
1.0
CH3СN
Cигнал ОЭК
Cигнал ОЭК
0.6
0.4
0.6
0.4
0.2
0.2
0.0
0.0
0.4
0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8
Время задержки (пс)
(CH3)3CСN
0.8
0.8
1.0
0.2
1.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
Время задержки (пс)
1.0
0.10
1.0
Cигнал ОЭК
Cигнал ОЭК
0.08
CH3CH2СN
0.8
0.6
0.4
CHF3
0.06
0.04
0.02
0.2
0.00
0.0
0.4
0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8
Время задержки (пс)
1.0
1.2
0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
Время задержки (пс)
1.0
0.30
CHCl3
Cигнал ОЭК
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
Время задержки (пс)
1.0
1.2
Ðèñ. 2. Ñèãíàëû ÎÝÊ ÷èñòûõ æèäêîñòåé CH3CN, (CH3)3CCN, CH3CH2CN, CHF3 è CHCl3. B – ýêñïåðèìåíò, ñïëîøíàÿ ëèíèÿ – ìîäåëèðîâàíèå
ñèãíàëà ÎÝÊ, øòðèõ-ïóíêòèðíàÿ ëèíèÿ – îãèáàþùàÿ íàêà÷èâàþùåãî èìïóëüñà, øòðèõîâàÿ ëèíèÿ – îòêëèê ëèáðàöèîííûõ äâèæåíèé ìîëåêóë.
Âàæíî îòìåòèòü, ÷òî ìîäåëèðîâàíèå ëèáðàöèîííîãî îòêëèêà áûëî ïðîâåäåíî áåç èñïîëüçîâàíèÿ äîïîëíèòåëüíûõ êîíñòàíò íåîáðàòèìîé ðåëàêñàöèè. Òàêèì îáðàçîì,
àíàëèç ïîêàçàë, ÷òî áûñòðûé ñïàä ëèáðàöèîííîãî îòêëèêà
ïðîèñõîäèò çà ñ÷¸ò ñèëüíîé äåôàçèðîâêè ìîëåêóëÿðíûõ
îñöèëëÿöèé, áëàãîäàðÿ çíà÷èòåëüíîìó ðàçáðîñó ÷àñòîò.
Ýòî ïîçâîëÿåò ãîâîðèòü î òîì, ÷òî äèíàìè÷åñêèå ôëóêòóàöèè ëèáðàöèîííûõ äâèæåíèé íà âðåìåíàõ ïîðÿäêà
ñîòåí ôåìòîñåêóíä íå îêàçûâàþò çàìåòíîãî âëèÿíèÿ íà
ðåëàêñàöèþ ëèáðàöèîííîãî îòêëèêà.
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
Çàêëþ÷åíèå
Ðåçóëüòàòû òåîðåòè÷åñêîãî àíàëèçà ñèãíàëà ÎÝÊ æèäêîñòåé CH3CN, (CH3)3CCN, CH3CH2CN, CHF3 è CHCl3
ïîçâîëÿþò ñäåëàòü ñëåäóþùèå âûâîäû îòíîñèòåëüíî
âðàùàòåëüíîé äèíàìèêè èçó÷àåìûõ ìîëåêóë ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå.
 ïåðâóþ î÷åðåäü îòìåòèì, ÷òî äëÿ ñîåäèíåíèÿ
CH3CH2CN, â îòëè÷èå îò ñõîäíûõ ïî àòîìíîìó ñîñòàâó
ñîåäèíåíèé CH3CN è (CH3)3CCN, â ñèãíàëå ÎÝÊ íå
ðåãèñòðèðóþòñÿ êîëåáàòåëüíî-âðàùàòåëüíûå îòêëèêè.
Ýòî ïðîèñõîäèò èç-çà îòñóòñòâèÿ íèçêî÷àñòîòíûõ äâèæåíèé ñ ïåðèîäîì áîëåå 50 ôñ. Ìû ïîëàãàåì, ÷òî îñíîâíàÿ
ïðè÷èíà çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî, ïî ñðàâíåíèþ ñ ìîëåêóëàìè CH3CN è (CH3)3CCN, ïðîñòðàíñòâåííàÿ ñòðóêòóðà CH3CH2CN õàðàêòåðèçóåòñÿ çíà÷èòåëüíîé ïîäâèæíîñòüþ îòäåëüíûõ ôðàãìåíòîâ îòíîñèòåëüíî äðóã äðóãà.
Ýòî ïðèâîäèò ê íåâîçìîæíîñòè âîçáóæäåíèÿ êîìáèíàöèîííî àêòèâíûõ êîëåáàòåëüíî-âðàùàòåëüíûõ ìîä ëàçåðíûìè èìïóëüñàìè äëèòåëüíîñòüþ 70 ôñ.
Ìû îáðàùàåì îñîáîå âíèìàíèå íà òî, ÷òî äëÿ æèäêîñòåé CH3CN, (CH3)3CÑN, CHF3 è CHCl3 ôóíêöèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ r(Wn,lib) èìååò îäèí è òîò æå âèä (12). Îñîáåííîñòè ëèáðàöèîííîé äèíàìèêè ìîäåëèðóþòñÿ åäèíñòâåííûì ïàðàìåòðîì Wn,lib, îïðåäåëÿþùèì øèðèíó ôóíêöèè ðàñïðåäåëåíèÿ. Ïðîâ¸äåííûå èññëåäîâàíèÿ ïîçâîëÿþò ïðåäïîëîæèòü, ÷òî, âîçìîæíî, äàííûé âèä ôóíêöèè ðàñïðåäåëåíèÿ õàðàêòåðåí è äëÿ äðóãèõ æèäêîñòåé,
ìîëåêóëû êîòîðûõ ñîñòîÿò èç íåáîëüøîãî ÷èñëà àòîìîâ.
Ïðåäñòàâëåííûå â òàáëèöå 1 äàííûå êîëåáàòåëüíîâðàùàòåëüíîé ìîëåêóëÿðíîé äèíàìèêè ïîçâîëÿþò ñäåëàòü ñðàâíèòåëüíûå îöåíêè ïàðàìåòðîâ ëîêàëüíûõ ïîòåíöèàëîâ, â êîòîðûõ íàõîäÿòñÿ ìîëåêóëû. Äëÿ ýòîãî
ïîëîæèì, ÷òî “äíî” ëîêàëüíûõ ïîòåíöèàëîâ, ãäå, â îñíîâíîì, è ïðîèñõîäÿò ëèáðàöèè ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå, èìååò ïàðàáîëè÷åñêèé õàðàêòåð U ( Dq ) = m ( Dq ) 2
(m – ïàðàìåòð, îïèñûâàþùèé øèðèíó ïîòåíöèàëüíîé
ÿìû, Dq – îòêëîíåíèå îò ðàâíîâåñíîé îðèåíòàöèè).
Âåëè÷èíó m ìîæíî îöåíèòü, èñõîäÿ èç ÷àñòîòû ëèáðàöèé Wn,lib è ìîìåíòà èíåðöèè ìîëåêóë J^ " Jxx " Jyy:
m = 1/ 2[(Wn,lib )2 J ^ ] . Ïðè ýòîì àìïëèòóäó ëèáðàöèé Dqmax
ìîæíî íàéòè, ïîëàãàÿ U ( Dq max ) » kT . Îöåíêè âåëè÷èí
m è Dqmax äëÿ èçó÷àåìûõ æèäêîñòåé ïðåäñòàâëåíû â òàáëèöå 2.
Êàê âèäíî èç òàáëèöû 2, ïàðàìåòðû ëîêàëüíûõ ïîòåíöèàëîâ m äëÿ æèäêîñòåé (CH3)3ÑCN, CHF3 è CHCl3
èìåþò áëèçêèå çíà÷åíèÿ, êîòîðûå â 1.5 ðàçà îòëè÷àþòñÿ
Òàáëèöà 2. Îöåíêè çíà÷åíèé ïàðàìåòðà ëîêàëüíîãî ïîòåíöèàëà m è
àìïëèòóäû ëèáðàöèé Dqmax.
Ïàðàìåòð
m (Äæ/(ãðàä.)2)$10#20
Dqmax (ãðàä.)
Ñîåäèíåíèå
CH3CN
(CH3)3ÑCN
CHF3
CHCl3
2.9
20
4.3
17
4.8
16
4.5
17
|
51
îò ïàðàìåòðà µ äëÿ CH3CN. Çäåñü âàæíî îòìåòèòü, ÷òî
ìîëåêóëû (CH3)3ÑCN, CHF3 è CHCl3 ñèëüíî îòëè÷àþòñÿ
ïî ìàññå, ìîìåíòàì èíåðöèè è àòîìíûì ñîñòàâàì (ñì.
òàáëèöó 1). Êðîìå òîãî, æèäêîñòü CHF3 ïðè êîìíàòíîé
òåìïåðàòóðå ñóùåñòâóåò òîëüêî ïðè âûñîêîì äàâëåíèè
[17]. Îäíàêî, íåñìîòðÿ íà ñóùåñòâåííûå ðàçëè÷èÿ, äàííûå ñîåäèíåíèÿ îáëàäàþò áëèçêîé ê òåòðàýäðè÷åñêîé
ïðîñòðàíñòâåííîé ñòðóêòóðîé.  îòëè÷èå îò íèõ ìîëåêóëà CH3CN èìååò ÿðêî âûðàæåííóþ ëèíåéíóþ ñòðóêòóðó.
Òàêèì îáðàçîì, çíà÷åíèÿ âåëè÷èí m òàáëèöû 2 óêàçûâàþò
íà òî, ÷òî èìåííî ïðîñòðàíñòâåííàÿ ñòðóêòóðà â ïåðâóþ
î÷åðåäü âëèÿåò íà ïàðàìåòðû ëîêàëüíûõ ïîòåíöèàëîâ â
èçó÷àåìûõ æèäêîñòÿõ è, ñîîòâåòñòâåííî, íà õàðàêòåð ëèáðàöèé ìîëåêóë. Ïðè ýòîì ëèáðàöèîííûå äâèæåíèÿ ìîëåêóë õàðàêòåðèçóþòñÿ íåáîëüøèìè óãëàìè îòêëîíåíèÿ îò
ðàâíîâåñíîãî ïîëîæåíèÿ ïîðÿäêà 20 ãðàäóñîâ, êîòîðûå,
êàê ìû ïîëàãàåì, îïðåäåëÿþòñÿ âîçìîæíîñòüþ âçàèìíîé
ïðîñòðàíñòâåííîé îðèåíòàöèè ìîëåêóëû è åå áëèæàéøåãî îêðóæåíèÿ.
Ðàáîòà ïîääåðæàíà ãðàíòîì ÐÔÔÐ (¹ 06-02-16491)
è ãðàíòîì Ïðåçèäåíòà ÐÔ “Âåäóùèå íàó÷íûå øêîëû”
(ÍØ-6213-2006.2).
Ëèòåðàòóðà
1. McMorrow D., Lotshaw W.T., Kenney-Wallace G.A.: IEEE J. Quantum
Electronics 24, 443–454 (1988)
2. Righin R.: Science 262, 1389–1390 (1993)
3. Maker P.D., Terhune R.W., Savage C.M.: Phys. Rev. Lett. 12, 507–509
(1964)
4. Sala K., Richardson M.C.: Phys. Rev. A 12, 1036–1047 (1975)
5. Ho P.P., Lu P.Y., Alfano R.R.: Phys. Rev. A 21, 1730–1734 (1980)
6. Levenson M.D., Eesley G.L.: Appl. Phys. 19, 1–5 (1979)
7. Eesley G.L., Levenson M.D., Tolles W.T.: IEEE J. Quantum Electronics
14, 45–49 (1978)
8. Yan Y.J., Mukamel S.: Phys. Rev. A 41, 6485–6504 (1990)
9. Steffen T., Fourkas J.T., Duppen K.: J. Chem. Phys. 105, 7364–7382
(1996)
10. Tanimura Y., Mukamål S.: Phys. Rev. E 47, 118–136 (1993)
11. Wang Y., Ushida K., Tominaga Y., Kira A.: Chem. Phys. Lett. 299, 576–
582 (1999)
12. Ricci M., Bartolini P., Chell R.I., Cardini G., Califano S., Righini R.:
Phys. Chem. Chem. Phys. 3, 2795–2802 (2001)
13. Idrissi A., Bartolini P., Ricci M., Righini R.: Phys. Chem. Chem. Phys.
5, 4666–4671 (2003)
14. Ôðåíêåëü ß.È.: Êèíåòè÷åñêàÿ òåîðèÿ æèäêîñòè. Ì.: Èçä-âî ÀÍ ÑÑÑÐ
1945. 422 ñ.
15. Kalpouzos C., McMorrow D., Lotshaw W.T., Kenney-Wallace G.A.:
Chem. Phys. Lett. 150, 138–146 (1988)
16. Nikiforov V.G., Moiseev S.A.: arXiv.org:physics/0601195 (2006)
17. Laurent T.F., Henning H., Ernsting N.P., Kovalenko S.A.: Phys. Chem.
Chem. Phys. 2, 2691–2697 (2000)
18. Lobkov V.S., Moiseev S.A., Nikiforov V.G., Salikhov K.M., Dunaev
D.M.: Laser Phys. 13, 1138–1142 (2003)
19. Ìîèñååâ Ñ.À., Íèêèôîðîâ Â.Ã.: Êâàíòîâàÿ ýëåêòðîíèêà 34, 1077–
1082 (2004)
20. Àõìàíîâ Ñ.À., Êîðîòååâ Í.È.: Ìåòîäû íåëèíåéíîé îïòèêè â
ñïåêòðîñêîïèè ðàññåÿíèÿ ñâåòà: àêòèâíàÿ ñïåêòðîñêîïèÿ ðàññåÿíèÿ
ñâåòà. Ì.: Ôèçìàòëèò 1982. 544 c.
21. Øåí È.Ð.: Ïðèíöèïû íåëèíåéíîé îïòèêè. Ïåð. ñ àíãë. ïîä ðåä.
Àõìàíîâà Ñ.À. Ì.: Íàóêà 1989. 557 ñ.
22. Ñâåðäëîâ Ë.Ì., Êîâíåð Ì.À., Êðàéíîâ Å.Ï.: Êîëåáàòåëüíûå ñïåêòðû
ìíîãîàòîìíûõ ìîëåêóë. Ì.: Ôèçìàòëèò 1970. 360 ñ.
Казанский физико–технический институт 2006
Ãåíåðàöèÿ è ýôôåêòèâíûé êâàíòîâûé êîíòðîëü äâóõöâåòíîãî ñâåòîâîãî ïîëÿ â
êîãåðåíòíîé òð¸õóðîâíåâîé ñðåäå
Ñ. À. Ìîèñååâ
Îòäåë õèìè÷åñêîé ôèçèêè, ëàáîðàòîðèÿ ìîëåêóëÿðíîé ôîòîõèìèè
Ïðåäñêàçàíà âîçìîæíîñòü ãåíåðàöèè â ðåçîíàíñíîé òð¸õóðîâíåâîé ñðåäå äâóõöâåòíîãî ñâåòîâîãî ïîëÿ â âèäå
ñòîÿ÷åãî âîëíîâîãî ïàêåòà. Èçó÷åíû âîçìîæíîñòè íåðàçðóøàþùèõ ìàíèïóëÿöèé ñ äâóõöâåòíûì ïîëåì è èõ
èñïîëüçîâàíèå äëÿ ðåàëèçàöèè ýôôåêòèâíîé êâàíòîâîé êîíâåðñèè äëèíû âîëíû ñâåòà.
Èññëåäîâàíèå íåñòàöèîíàðíûõ âçàèìîäåéñòâèé êâàíòîâûõ ñâåòîâûõ ïîëåé ñ ðåçîíàíñíûìè êîãåðåíòíûìè àòîìíûìè ñèñòåìàìè âûçûâàåò â íàñòîÿùåå âðåìÿ áîëüøîé
èíòåðåñ â ñâÿçè ñ âîçìîæíîñòÿìè ðåàëèçàöèè íà ýòîé
îñíîâå îïòè÷åñêîé êâàíòîâîé ïàìÿòè è ðàçðàáîòêîé íîâûõ ìåòîäîâ íåðàçðóøàþùåãî êîíòðîëÿ è ìàíèïóëÿöèé
êâàíòîâûìè ñîñòîÿíèÿìè ñâåòà. Ýòè ïðîáëåìû ñòàëè
îñîáåííî àêòóàëüíûìè â ñâÿçè ñ ïðàêòè÷åñêîé ðåàëèçàöèåé îïòè÷åñêèõ êâàíòîâûõ êîììóíèêàöèé íà ðàññòîÿíèÿ äî 100 êì [1]. Äëÿ óâåëè÷åíèÿ ïðåäåëüíûõ ðàññòîÿíèé ïåðåäà÷è êâàíòîâûõ ñîñòîÿíèé ñâåòà î÷åíü âàæíî
èìåòü êâàíòîâûå ðåïèòåðû, èñïîëüçóþùèå îïòè÷åñêóþ
êâàíòîâóþ ïàìÿòü äëÿ ôîòîíîâ [2]. Îñîáûé èíòåðåñ ê
êâàíòîâîé ïàìÿòè ñâÿçûâàåòñÿ ñ ìàíèïóëÿöèÿìè êâàíòîâûìè ñîñòîÿíèÿìè ñâåòà, âêëþ÷àÿ èçìåíåíèå ÷àñòîòû
ñâåòà, óâåëè÷åíèå âðåìåíè ñóùåñòâîâàíèÿ ñâåòà â ñðåäå,
ñîçäàíèå óïðàâëÿåìûõ âî âðåìåíè ãåíåðàòîðîâ îäíîôîòîííûõ ïîëåé è ðåàëèçàöèþ íåëèíåéíûõ âçàèìîäåéñòâèé
äëÿ î÷åíü ñëàáûõ ñâåòîâûõ ïîëåé.
Çíà÷èòåëüíûå óñïåõè â ñîçäàíèè îïòè÷åñêîé êâàíòîâîé ïàìÿòè äîñòèãíóòû áëàãîäàðÿ èñïîëüçîâàíèþ ýôôåêòà ýëåêòðîìàãíèòíî-èíäóöèðîâàííîé ïðîçðà÷íîñòè
(ÝÈÏ) [3].  êà÷åñòâå âàæíîé àëüòåðíàòèâû â ñîçäàíèè
óíèâåðñàëüíîé êâàíòîâîé ïàìÿòè ðàññìàòðèâàåòñÿ è
ôîòîííîå ýõî [4], íà ÷òî óêàçûâàþò íåäàâíèå óñïåøíî
ïðîâåä¸ííûå ýêñïåðèìåíòû [5]. Öåëüþ íàñòîÿùåãî èññëåäîâàíèÿ ÿâèëîñü òåîðåòè÷åñêîå èçó÷åíèå êâàíòîâûõ
ìàíèïóëÿöèé ñëàáûì èìïóëüñîì ñâåòîâîãî ïîëÿ, èñïîëüçóÿ ìíîãî÷àñòîòíîå âçàèìîäåéñòâèå ñâåòà ñ ñèñòåìîé
òð¸õóðîâíåâûõ àòîìîâ â óñëîâèÿõ ÝÈÏ.
Íàìè ðàññìîòðåíî íåñòàöèîíàðíîå âçàèìîäåéñòâèå
[6–8], ïðè êîòîðîì ïîâåäåíèå èñõîäíîãî ïðîáíîãî ñâåòîâîãî èìïóëüñà, íàõîäÿùåãîñÿ â íåêîòîðîì êâàíòîâîì
ñîñòîÿíèè, êîíòðîëèðóåòñÿ äâóìÿ äîïîëíèòåëüíûìè ëàçåðíûì ïîëÿìè, ÷àñòîòû êîòîðûõ ìîãóò äîñòàòî÷íî ñèëüíî îòëè÷àòüñÿ äðóã îò äðóãà (ñì. ðèñ. 1).  äîïîëíåíèå
ê èçâåñòíîé ñõåìå ÝÈÏ äëÿ êîíòðîëÿ ïðîáíîãî ñâåòîâîãî ïîëÿ äîáàâëÿåòñÿ âçàèìîäåéñòâèå ñî âòîðûì óïðàâëÿþùèì ñâåòîâûì ïîëåì, êîòîðîå âêëþ÷àåòñÿ ïîñëå âõîæäåíèÿ ïðîáíîãî ñâåòîâîãî èìïóëüñà â ñðåäó.
Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî èñõîäíûé èìïóëüñ ñâåòîâîãî
ïîëÿ ñ àìïëèòóäîé À! îáëàäàåò äîñòàòî÷íî ìàëîé ýíåðãèåé, áëàãîäàðÿ ÷åìó ñèñòåìà àòîìîâ íàõîäèòñÿ âñåãäà
áëèçêî ê îñíîâíîìó ñîñòîÿíèþ Ž1, à êîíòðîëèðóþùèå
ëàçåðíûå ïîëÿ îïèñûâàþòñÿ äîñòàòî÷íî áîëüøèìè ÷àñòîòàìè Ðàáè W!(t) è W#(t), êîòîðûå âàðüèðóþòñÿ âî âðåìåíè çàäàííûì îáðàçîì. Ìû àíàëèçèðóåì ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííóþ ýâîëþöèþ êâàíòîâîãî ñâåòà ïîñëå âêëþ÷åíèÿ äîïîëíèòåëüíîãî èíòåíñèâíîãî êîíòðîëèðóþùåãî
ïîëÿ W# (t ` t2), êîòîðîå ïðèâîäèò ê ãåíåðàöèè âòîðîãî
ñëàáîãî ñâåòîâîãî ïîëÿ àìïëèòóäû À#.  ñâîþ î÷åðåäü,
áëàãîäàðÿ áîëüøîé êîãåðåíòíîñòè ñðåäû íà ïåðåõîäå Ž1–
Ž2, âíîâü ïîÿâèâøååñÿ ïîëå À# íà÷èíàåò ñèëüíî âçàèìîäåéñòâîâàòü ñ èñõîäíûì ïîëåì À!. Èññëåäîâàíèå ñèëüíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó äàííûìè äâóìÿ ñëàáûìè
ñâåòîâûìè ïîëÿìè è èçó÷åíèå íîâûõ îñîáåííîñòåé â èõ
ïîâåäåíèè ÿâèëîñü ãëàâíîé çàäà÷åé íàñòîÿùåé ðàáîòû.
∆+
|3⟩
∆−
γ
κ−
κ−
Ω−
κ+
E−
E+
|1⟩
Ω+
|2⟩
γ2
Ω+
Ω−
t0
t1
t
Ðèñ. 1. Ýíåðãåòè÷åñêèå óðîâíè è ÷àñòîòû ñâåòîâûõ ïîëåé, ñîîòâåòñòâóþùèå äâóõöâåòíîìó ñâåòîâîìó ïîëþ è äâóì ëàçåðíûì êîíòðîëèðóþùèì ïîëÿì. Âñòàâêà ñîîòâåòñòâóåò âðåìåííîé ñõåìå âêëþ÷åíèÿ è
âûêëþ÷åíèÿ êîíòðîëèðóþùèõ ïîëåé, W!(t) è W#(t) – ÷àñòîòû Ðàáè
êîíòðîëèðóþùèõ ïîëåé, ïåðåêëþ÷åíèå êîòîðûõ ïîçâîëÿåò ýôôåêòèâíî ïðåîáðàçîâûâàòü èñõîäíîå ñâåòîâîå ïîëå Å! â íîâîå ãåíåðèðîâàííîå ïîëå Å#.
52
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
Ïðè ýòîì âàæíî óñòàíîâèòü ñïåêòðàëüíûå îñîáåííîñòè
ãåíåðàöèè ïîëÿ À#, êîãäà åãî íåñóùàÿ ÷àñòîòà äîñòàòî÷íî ñèëüíî îòëè÷àåòñÿ îò íåñóùåé ÷àñòîòû èñõîäíîãî
ïðîáíîãî ïîëÿ À+, ïðè òîì, ÷òî ñïåêòðàëüíûå øèðèíû
ýòèõ ïîëåé îêàçûâàþòñÿ ìíîãî ìåíüøå ðàçíèöû ÷àñòîò
êîíòðîëèðóþùèõ ïîëåé dw + << D + - D - . Òàêàÿ ñõåìà
âçàèìîäåéñòâèÿ èíòåðåñíà äëÿ ðåàëèçàöèè âûñîêîýôôåêòèâíîé êîíâåðñèè ÷àñòîòû ñâåòà â íåáîëüøîì ñïåêòðàëüíîì èíòåðâàëå âáëèçè ðåçîíàíñíîé ÷àñòîòû ïåðåõîäà
ìåæäó óðîâíÿìè Ž1 è Ž3 è óâåëè÷åíèÿ âîçìîæíîñòåé
êâàíòîâîãî êîíòðîëÿ ñëàáûìè ñâåòîâûìè ïîëÿìè.
Ïðîâåä¸í òåîðåòè÷åñêèé àíàëèç âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó ñâåòîâûìè ïîëÿìè è ñèñòåìîé àòîìîâ, áëèçêîãî ê
àäèàáàòè÷åñêèì óñëîâèÿì, ïðè êîòîðûõ îáùåå êâàíòîâîå ñîñòîÿíèå ñâåòà è àòîìîâ, êàê îêàçàëîñü, ñëàáî îòêëîíÿåòñÿ îò òàê íàçûâàåìîãî “ò¸ìíîãî” ñîñòîÿíèÿ äâóõöâåòíîãî ïîëÿðèòîííîãî âîçáóæäåíèÿ. Äåòàëüíî ñâîéñòâà
áîëåå îáùèõ “ò¸ìíûõ” ñîñòîÿíèé ìíîãîöâåòíûõ áåãóùèõ è ñòàöèîíàðíûõ ñâåòîâûõ ïîëåé áûëè èçó÷åíû â
ðàáîòå [9]. Èñïîëüçóÿ îáùèå ãåéçåíáåðãîâñêèå óðàâíåíèÿ äëÿ îïåðàòîðîâ ñâåòîâîãî ïîëÿ è ìàòåðèàëüíûå óðàâíåíèÿ äëÿ ñèñòåìû òð¸õóðîâíåâûõ àòîìîâ, áûëà ïîëó÷åíà ñèñòåìà óðàâíåíèé äëÿ îïåðàòîðîâ:
ˆ = exp(±ik z ) N gAˆ / W (t ),
Y
0
±
±
±
ãäå g " Ã31 w31 / 2e 0 hV – ïîñòîÿííàÿ âçàèìîäåéñòâèÿ
ôîòîíà ñ àòîìîì, Ã31 – äèïîëüíûé ìîìåíò àòîìíîãî
ïåðåõîäà Ž1–Ž3, N " Vn0, n0 – àòîìíàÿ ïëîòíîñòü,
æ ¶
ö ˆ
ˆ - xa% (Y - Y )
- ik 0 ÷ Y
= -g 2gg - (x / b s )Y
+
+
çè
ø +
¶z
-x
g- ¶
ˆ + g a% Y
ˆ
(g - a% + Y
+
+ - - ),
b S ¶t
(1)
æ ¶
ö ˆ
ˆ
ˆ
ˆ
çè + ik0 ÷ø Y - = g 2gg + (x / b s )Y - - xa% + (Y+ - Y - )
¶z
+x
g+ ¶
ˆ + g a% Y
ˆ
(g - a% + Y
+
+ - - ),
b s ¶t
(2)
ãäå k0 " w21z/c, x = Ng 2 / cg – êîýôôèöèåíò ðåçîíàíñíîãî ïîãëîùåíèÿ íà ïåðåõîäå Ž1–Ž3,
a% ± (t ) = g 3 W±2 (t ) / b s (t ),
d t bs (t ) /(g + g - ) >> 1 ,
g ± = g - iD ± ,
D ± = w ± - w 31 ,
|
53
b s = g 2g +g - + g - W+2 + g + W-2 .
Ñèñòåìà óðàâíåíèé (1) è (2) äîïóñêàåò àíàëèòè÷åñêîå ðåøåíèå äëÿ ïðîèçâîëüíîãî âðåìåííîãî ïîâåäåíèÿ
êîíòðîëèðóþùèõ ïîëåé W!(t) è W#(t). Íà îñíîâå àíàëèçà
äàííîãî ðåøåíèÿ áûëè óñòàíîâëåíî, ÷òî ñîâìåñòíîå
âîçäåéñòâèå äâóõ êîíòðîëèðóþùèõ ñâåòîâûõ ïîëåé íå
òîëüêî ïðèâîäèò ê ãåíåðàöèè ñâåòîâûõ ïîëåé À! è À# ,
íî è ñèëüíî èçìåíÿåò èõ ðàñïðîñòðàíåíèå â ñðåäå. Àíàëèç äèíàìèêè ýòèõ ïîëåé ïîçâîëèë óñòàíîâèòü íàèáîëåå
ïðèåìëåìûå óñëîâèÿ äëÿ ýôôåêòèâíîãî êâàíòîâîãî êîíòðîëÿ çà èõ ïîâåäåíèåì, êîòîðîå îáåñïå÷èâàåò íàèìåíüøåå íåîáðàòèìîå âîçäåéñòâèå íà ïàðàìåòðû ñâåòîâûõ
ïîëåé. Äëÿ ýòîãî íàèáîëåå âñåãî ïîäõîäèò ñèòóàöèÿ, êîãäà
÷àñòîòà ïðîáíîãî ñâåòîâîãî ïîëÿ è âòîðîãî êîíòðîëèðóþùåãî ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ îòñòðîåíû îò òî÷íîãî ðåçîíàíñà ñèììåòðè÷íûì îáðàçîì, òàê ÷òî D + + D - = 0 (ñì.
ðèñ. 1). Èíòåðåñíûé ýôôåêò â ïîâåäåíèè ïîëåé À! è À#
íàáëþäàåòñÿ ïðè ñîâïàäàþùèõ àìïëèòóäàõ êîíòðîëèðóþùèõ ëàçåðíûõ ïîëåé W!(t) " W#(t), ïðè ýòîì èñõîäíîå
ïðîáíîå ñâåòîâîå ïîëå À! ïðåâðàùàåòñÿ â äâóõöâåòíîå
ñâÿçàííîå ñâåòîâîå ïîëå ñ îáùåé ãðóïïîâîé ñêîðîñòüþ,
òî÷íî ðàâíîé íóëþ.  ýòîì ñëó÷àå îáà êâàíòîâûõ ïîëÿ
À! è À# ìîæíî çàäåðæàòü â ñðåäå íà íàèáîëüøåå âðåìÿ,
äàæå â ñëó÷àå äîñòàòî÷íî ìàëûõ ðàçìåðîâ ñðåäû. Áûëî
äåòàëüíî èçó÷åíî ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííîå ïîâåäåíèå
è ôèçè÷åñêèå ïàðàìåòðû òàêîãî ñòîÿ÷åãî äâóõöâåòíîãî
ñâåòîâîãî ïîëÿ, êîòîðîå èñïûòûâàåò íåêîòîðîå ïðîñòðàíñòâåííîå ðàñïëûâàíèå âî âðåìåíè. Îäíàêî â îïòè÷åñêè
ïëîòíîé ñðåäå òàêîå ðàñïëûâàíèå ìîæíî çíà÷èòåëüíî
çàìåäëèòü.
Èñïîëüçóÿ ãåíåðàöèþ äâóõöâåòíîãî ñòîÿ÷åãî ñâåòîâîãî ïîëÿ, â ðàáîòå ðàññìîòðåíû âîçìîæíîñòè ýôôåêòèâíîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ èñõîäíîé äëèíû âîëíû ñâåòà.
Áûëî íàéäåíî, ÷òî ýôôåêòèâíîñòü êâàíòîâîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ èñõîäíîãî ñâåòà îãðàíè÷èâàåòñÿ ëèøü âëèÿíèåì
ïðîñòðàíñòâåííîãî óøèðåíèÿ îáùåé îãèáàþùåé ñòîÿ÷åãî ñâåòîâîãî èìïóëüñà è ìîæåò áûòü îñëàáëåíà âûáîðîì
îïòèìàëüíûõ ÷àñòîò äîïîëíèòåëüíûõ êîíòðîëèðóþùèõ
ëàçåðíûõ ïîëåé è ïîâûøåíèåì îïòè÷åñêîé ïëîòíîñòè
ñðåäû. Ïðè ýòîì Ôóðüå êîìïîíåíòû âûõîäíîãî ñâåòîâîãî ïîëÿ ñòàíîâÿòñÿ áëèçêè ê Ôóðüå êîìïîíåíòàì èñõîäíîãî ïðîáíîãî ïîëÿ yˆ ± , k (t1 ) W± ¹ 0, Wm = 0 @ yˆ + , k . Òàêîå ðåøåíèå äëÿ íîâîãî ïîëÿ À#, ðàñïðîñòðàíÿþùåãîñÿ â îáðàòíîì íàïðàâëåíèè, ñîîòâåòñòâóåò ïîÿâëåíèþ òî÷íîé îáðàù¸ííîé âî âðåìåíè ðåïëèêè èñõîäíîãî ïîëÿ À!. Îêàçàëîñü, ÷òî ïîëó÷åííûé ðåçóëüòàò, óêàçûâàþùèé íà âîçìîæíîñòü ãåíåðàöèè äâóõöâåòíîãî ñòîÿ÷åãî ñâåòîâîãî
ïîëÿ è êîíòðîëèðóåìîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ íåñóùåé ÷àñòîòû ñâåòîâîãî ïîëÿ, íîñèò äîâîëüíî îáùèé õàðàêòåð è
áûë çàòåì òåîðåòè÷åñêè îáîáùåí íà ñèòóàöèþ òð¸õöâåòíîãî [7], à çàòåì è ìíîãîöâåòíîãî ñâåòîâîãî ïîëÿ [9].
Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû óêàçûâàþò, ÷òî ïðåäñêàçûâàåìîå ýôôåêòèâíîå ïðåîáðàçîâàíèå äëèíû âîëíû ñâåòîâîãî ïîëÿ âîçìîæíî äëÿ ìèêðîñåêóíäíûõ ñâåòîâûõ
ïîëåé ïðè èñïîëüçîâàíèè òèïè÷íûõ ëàçåðíûõ êðèñòàëëîâ èëè ãàçîîáðàçíûõ àòîìíûõ ñèñòåì. Íàéäåííàÿ âîç-
54
|
научные сообщения
ìîæíîñòü óâåëè÷åíèÿ âðåìåíè êîíòðîëÿ ñâåòîâîãî ïîëÿ
â ñðåäå ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ â êà÷åñòâå óïðàâëÿåìîé
îïòè÷åñêîé äèíàìè÷åñêîé ëèíèè çàäåðæêè è äèíàìè÷åñêîé êâàíòîâîé ïàìÿòè, à òàêæå äëÿ ïîèñêà íîâûõ ñõåì
óñèëåíèÿ ñëàáûõ íåëèíåéíûõ âçàèìîäåéñòâèé îäíîôîòîííûõ âîëíîâûõ ïàêåòîâ. Èññëåäîâàíèÿ êâàíòîâûõ ìàíèïóëÿöèé ñî ñâåòîâûìè ïîëÿìè íà îñíîâå ýôôåêòîâ
êâàíòîâîé ïàìÿòè â ðåçîíàíñíûõ êîãåðåíòíûõ àòîìíûõ
ñèñòåìàõ ïðåäñòàâëÿþò èíòåðåñ äëÿ ðåàëèçàöèè îïòèìàëüíûõ ñõåì îïòè÷åñêèõ êâàíòîâûõ êîììóíèêàöèé, â
îñîáåííîñòè, ïðè ñîçäàíèè óäîáíîãî ìíîãîöâåòíîãî èíòåðôåéñà [8]. Ïðè ðåøåíèè äàííûõ ïðîáëåì íåîáõîäèìûì ÿâëÿåòñÿ ïåðåõîä ê ñâåòîâûì èìïóëüñàì áîëåå êîðîòêîé íàíîñåêóíäíîé äëèòåëüíîñòè, ãäå âîçìîæíîñòè
êâàíòîâîé ïàìÿòè, îñíîâàííîé íà ÝÈÏ è ýôôåêòå ôîòîííîãî ýõà, ïðèîáðåòàþò áîëåå ñõîæèå ÷åðòû.
Казанский физико–технический институт 2006
Ëèòåðàòóðà
1. Gisin N., Ribordy G., Mittel W., Zbinden H.: Rev. Mod. Phys. 74, 145–
195 (2002)
2. Briegel H.J., Dur W., Cirac J.I., Zoller P.: Phys. Rev. Lett. 81, 5932
(1998)
3. Fleischhauer M., Imamoglu A., Marangos J.P.: Rev. Mod. Phys. 77, 633
(2005)
4. Moiseev S.A., Kröll S.: Phys. Rev. Lett. 87, 173601 (2001); Moiseev
S.A., Ham B.S.: Phys. Rev. A 70, 063809 (2004); Moiseev S.A., Simon
C., Gisin N.: quantum-ph/0609173 (2006)
5. Alexander A.L., Longdell J.J., Sellars M.J., Manson N.B.: Phys. Rev.
Lett. 96, 043602 (2006)
6. Moiseev S.A., Ham B.S.: Phys. Rev. A 73, 033812 (2006)
7. Moiseev S.A., Ham B.S.: J. Korean Phys. Soc. 48, no. 4, 540 (2006)
8. Moiseev S.A., Chen Y., Ham B.S.: J. Korean Phys. Soc. 49, no. 6, 2293
(2006)
9. Moiseev S.A., Ham B.S.: quant-ph/0606243 (2006)
Казанский физико–технический институт 2006
Ýôôåêòû ðàñïðîñòðàíåíèÿ, âçàèìîäåéñòâèÿ è èíòåðôåðåíöèè ñâåòîâûõ ìîä â
ñóæàþùåìñÿ ñóáâîëíîâîì çîíäå îïòè÷åñêîãî ìèêðîñêîïà áëèæíåãî ïîëÿ
Í. Ì. Àðñëàíîâ, Ñ. À. Ìîèñååâ
Îòäåë õèìè÷åñêîé ôèçèêè, ëàáîðàòîðèÿ ìîëåêóëÿðíîé ôîòîõèìèè
Òåîðåòè÷åñêè èññëåäîâàíû ýôôåêòû èíòåðôåðåíöèè ñâåòîâûõ ìîä â çîíäå áëèæíåïîëåâîé îïòè÷åñêîé ìèêðîñêîïèè. Èñïîëüçóÿ ïðåäëîæåííûé ïîäõîä, äàíî îáúÿñíåíèå ýêñïåðèìåíòàëüíûì èçìåðåíèÿì ïðîñòðàíñòâåííîé
ñòðóêòóðû ÒÌ1m ñâåòîâîãî ïîëÿ. Íàéäåíû óñëîâèÿ ïðîÿâëåíèÿ ýôôåêòèâíîãî èíòåðôåðåíöèîííîãî ñæàòèÿ ñâåòîâîãî ïîëÿ (l " 500 íì â ñâîáîäíîì ïðîñòðàíñòâå), ïðè êîòîðîì åãî ïîïåðå÷íûå ðàçìåðû óìåíüøàþòñÿ äî
âåëè÷èíû ïîðÿäêà 20 íì ïðè äèàìåòðå ñóáâîëíîâîãî îòâåðñòèÿ çîíäà 100 íì. Ïîêàçàíî, ÷òî èñïîëüçîâàíèå
çîíäà ñ îïòèìàëüíîé ôîðìîé ìîæåò ïîçâîëèòü óâåëè÷èòü èíòåíñèâíîñòü âûõîäÿùåãî ñâåòà áîëåå ÷åì â 10 ðàç
ïî ñðàâíåíèþ ñ çîíäîì êîíè÷åñêîé ôîðìû. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû óêàçûâàþò íà âîçìîæíîñòü çíà÷èòåëüíîãî
óâåëè÷åíèÿ ïðîñòðàíñòâåííîãî ðàçðåøåíèÿ òåõíèêè áëèæíåïîëåâîé îïòè÷åñêîé ìèêðîñêîïèè.
Ââåäåíèå
îïðåäåëÿòü ïàðàìåòðû ñâåòîâîãî ïîëÿ ýâàíåñöåíòíîãî
ñâåòîâîãî ïîëÿ â áëèæíåé çîíå âûõîäíîãî îòâåðñòèÿ çîíäà ïðè ðàçëè÷íûõ ïàðàìåòðàõ çîíäà è ïðàâèëüíî èíòåðïðåòèðîâàòü ýêñïåðèìåíòàëüíóþ èíôîðìàöèþ.
Äðóãîé âàæíîé ïðîáëåìîé îïòèêè áëèæíåãî ïîëÿ
ÿâëÿåòñÿ íèçêàÿ ïðîïóñêíàÿ ñïîñîáíîñòü çîíäà [1]
(;10#3–10#4), êîòîðàÿ ñòàíîâèòñÿ îäíèì èç îñíîâíûõ
ôàêòîðîâ, îãðàíè÷èâàþùèõ ïðîñòðàíñòâåííîå ðàçðåøåíèå òåõíèêè. Ïðîâîäèìîå èññëåäîâàíèå ïîçâîëèò ïðåäëîæèòü îïòèìàëüíûå ïàðàìåòðû çîíäà, ïîçâîëÿþùèå â
ìàêñèìàëüíîé ñòåïåíè óìåíüøèòü ðàçìåð ñâåòîâîãî ïÿòíà è óâåëè÷èòü ïðè ýòîì èíòåíñèâíîñòü ñâåòà.
 ïðåäñòàâëåííîé ðàáîòå òåîðåòè÷åñêè èññëåäîâàíû
ýôôåêòû ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñâåòîâîãî ïîëÿ â ñóæàþùåìñÿ çîíäå áëèæíåïîëåâîãî îïòè÷åñêîãî ìèêðîñêîïà [11–
14]. Äàííîå èññëåäîâàíèå âêëþ÷àëî òåîðåòè÷åñêîå îïðåäåëåíèå ïðîñòðàíñòâåííîé ñòðóêòóðû ñâåòîâîãî ïîëÿ íà
âûõîäå ñóáâîëíîâîãî çîíäà, ïîèñê âîçìîæíîñòè ïîâûøåíèÿ èíòåíñèâíîñòè è ðàçðåøàþùåé ñïîñîáíîñòè áëèæíåïîëåâîé îïòè÷åñêîé ìèêðîñêîïèè.
Òåõíèêà áëèæíåïîëåâîé îïòè÷åñêîé ìèêðîñêîïèè ïîçâîëÿåò âîçáóæäàòü íà âûõîäå ñóáâîëíîâîãî çîíäà ñèëüíî
ëîêàëèçîâàííûå ýâàíåñöåíòíûå ïîëÿ [1], êîòîðûå ïðè
âçàèìîäåéñòâèè ñ íàíîîáúåêòàìè ïðåâðàùàþòñÿ â ñâîáîäíî ðàñïðîñòðàíÿþùèåñÿ ôîòîíû (ðèñ. 1). Ïàðàìåòðû ïåðåèçëó÷¸ííûõ ôîòîíîâ ïîçâîëÿþò ïîëó÷àòü óíèêàëüíóþ
èíôîðìàöèþ î ôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâàõ âåùåñòâà ñ íàíîìåòðîâûì ðàçðåøåíèåì.  íàñòîÿùåå âðåìÿ òàêàÿ òåõíèêà àêòèâíî ïðèìåíÿåòñÿ â ðåøåíèè ïðèêëàäíûõ çàäà÷
ìèêðîñêîïèè, íàíîëèòîãðàôèè [2], çàïèñè è õðàíåíèè
èíôîðìàöèè [3], ìàíèïóëÿöèè ñ êâàíòîâûìè òî÷êàìè [1],
à òàêæå â èçó÷åíèè ôóíäàìåíòàëüíûõ âîïðîñîâ âçàèìîäåéñòâèÿ ñâåòà ñ îòäåëüíûìè àòîìàìè è ìîëåêóëàìè [4].
Íåñìîòðÿ íà íàëè÷èå ðÿäà òåîðåòè÷åñêèõ ðàáîò [5–10],
îïèñàíèå ïàðàìåòðîâ ýâàíåñöåíòíîãî ñâåòà íà âûõîäå èç
çîíäà îñòà¸òñÿ ñëîæíîé ïðîáëåìîé [1]. Íàä¸æíîå òåîðåòè÷åñêîå ðåøåíèå äàííîé ïðîáëåìû ìîãëî áû ïîçâîëèòü
λ
Îïòèìàëüíàÿ ôîðìà çîíäà ìèêðîñêîïà áëèæíåãî
ïîëÿ
o<< λ
λ=500 нм
Èñïîëüçóÿ ðàçâèâàåìûé ìåòîä [12], áûëà ìàòåìàòè÷åñêè
ñôîðìóëèðîâàíà è ðåøåíà çàäà÷à î íàõîæäåíèè çîíäà ñ
îïòèìàëüíîé ôîðìîé, êîòîðûé áû ïîçâîëÿë óâåëè÷èâàòü
ïðîõîæäåíèå ñâåòà. Ñóòü ïîäõîäà, ïðåäëàãàåìîãî äëÿ ïîèñêà îïòèìàëüíîé ãåîìåòðèè çîíäà, ñîñòîèò â ñëåäóþùåì.
 èñïîëüçóåìîì ìåòîäå ñâåòîâîå ïîëå â êàæäîì ïîïåðå÷íîì ñå÷åíèè ñóæàþùåãîñÿ çîíäà ïðåäñòàâëÿåòñÿ êàê íàáîð ìîä âîëíîâîäà ñ òåì æå ðàäèóñîì à(z), êàêîé èìååò
çîíä â ýòîì ñå÷åíèè:
o
Ðèñ. 1. Áëèæíåïîëåâàÿ îïòè÷åñêàÿ ìèêðîñêîïèÿ îòäåëüíûõ íàíîîáúåêòîâ. Íà âûõîäå èç çîíäà ýâàíåñöåíòíûé ñâåò èìååò ñëîæíóþ ïðîñòðàíñòâåííóþ ñòðóêòóðó.
r
E( z) =
¥
-¥
55
r
r
¥
r
å Pj ( z ) E j ( z ), H ( z ) = å Pj ( z) H j ( z).
-¥
(1)
56
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
Êîýôôèöèåíòû ðàçëîæåíèÿ Pj(z) ïîä÷èíÿþòñÿ ñèñòåìå äèôôåðåíöèàëüíûõ óðàâíåíèé:
dPj ( z )
dz
- ih j ( z ) Pj ( z ) =
v =¥
å
v = -¥
S jm ( z ) Pm ( z ),
(2)
ãäå êîýôôèöèåíòû ñâÿçè ìîä Sjm(z) íà êîíòóðå ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ “C”, ïðîõîäÿùåì ïî ïåðèìåòðó ñòåíêè çîíäà â
äàííîé êîîðäèíàòå z â öèëèíäðè÷åñêèõ êîîðäèíàòàõ:
S jm ( z ) =
(
)
(3)
S j , j ±1 ( z ) >> S j , j ± 2 ( z ), S j , - i ( z ).
(4)
Òàê êàê âûñøèå ìîäû èìåþò áîëüøåå çàòóõàíèå â
çîíäå, òî ïðè âîçáóæäåíèè îñíîâíîé ìîäû â çîíäå åãî
îïòèìàëüíàÿ ôîðìà äîëæíà îáåñïå÷èâàòü ìèíèìàëüíîå
ðàññåÿíèå ýòîé ìîäû â ìîäû áîëåå âûñîêîãî ïîðÿäêà è
ìèíèìàëüíîå ïîãëîùåíèå â ñòåíêàõ. Óðàâíåíèå íà ðàäèóñ çîíäà a(z) ìîæíî îïðåäåëèòü, íàëàãàÿ óñëîâèå, ìèíèìèçèðóþùåå êîýôôèöèåíò ñâÿçè îñíîâíîé ìîäû ñ ìîäîé “m” èíòåãðàëüíî âäîëü âñåé äëèíû çîíäà:
d ò dz | S%1, m ( z , a, a ¢ ) |2
|aa (0)
= a1 = 0.
( L)= a 2
a ( z ) = a1 exp( -C3 z / L)q ( z - z% )
l
C1
é L
ù
ê K l - C2 exp ( C1 z / L ) ú q ( z% - z ),
ë
û
01
aTM
cr
TM
acr 02
500 нм
 ýòîì ñëó÷àå ñëåäóåò îæèäàòü ñëàáîãî ðàññåÿíèÿ
ýíåðãèè ñâåòîâîãî ïîëÿ èç îñíîâíîé â ñîñåäíèå ìîäû.
Èñïîëüçóÿ (3) è (5), ïîëó÷àåì óðàâíåíèå íà ðàäèóñ ñóæàþùåãîñÿ çîíäà:
da ( z )
Im hm,1 ( z ) = 0,
dz
a2
г
a1
д
б
(6)
в
ãäå hm ,1 ( z ) = hm ( z ) - h1 ( z ) . Äëÿ ÒÌ ïîëÿ [12, 13]:
æ z ik ae (h 2 + h 2 ) - n 22 h12 - n12 h22 )
A1,2 ( z , l ) = ç 0 0 2 21
h1h2 (k0 e 0 - h1h2 )
è
(8)
ãäå ïîñòîÿííûå êîýôôèöèåíòû îïðåäåëÿþòñÿ èç ãðàíè÷íûõ óñëîâèé a (0) = a1 , a ( z% ) = a% è a ( L) = a2 , q(z) –
ôóíêöèÿ Õåâèñàéäà, z%2 – êðèòè÷åñêîå ñå÷åíèå âòîðîé
ìîäû.
Ïðîâåä¸ííîå íàìè ÷èñëåííîå ìîäåëèðîâàíèå íà îñíîâå ðåøåíèÿ ñèñòåìû óðàâíåíèé (2) ïîçâîëÿåò îïèñûâàòü ñâåòîâîå ïîëå â íåïîñðåäñòâåííîé áëèçîñòè îò âûõîäíîãî îòâåðñòèÿ. Èç-çà ñëîæíîñòè çàäà÷è íà ïåðâîì
ýòàïå èçó÷àåòñÿ âëèÿíèå ñàìîãî çîíäà íà ñâîéñòâà ñâåòîâîãî ïîëÿ, ïðåíåáðåãàÿ ñëàáûìè ýôôåêòàìè îòðàæåíèÿ
ñâåòà îò îáðàçöà P- j ( z = L) = 0 . Îòìåòèì, ÷òî ìû íàçûâàåì íàéäåííóþ ôîðìó çîíäà îïòèìàëüíîé ôîðìîé èç
óñëîâèÿ ìàêñèìàëüíîãî ïðîõîæäåíèÿ ñâåòà ê îáðàçöó.
Äëÿ èëëþñòðàöèè ïðåèìóùåñòâ çîíäà ñ îïòèìàëüíîé ôîðìîé ïðîâåäåíî ÷èñëåííîå ìîäåëèðîâàíèå ðàñïðîñòðàíåíèÿ ÒM0m, ÅH1m (ÒM1m) ñâåòîâîãî ïîëÿ â ñëåäóþùèõ òèïè÷íûõ ôîðìàõ çîíäà (ðèñ. 2): à1, à2 – îïòèìàëüíîå ñóæåíèå äëÿ ÒÌ0m, EH1m (8); á – “óøèðåííîå”
ñóæåíèå ñ ðàäèóñîì a ( z ) = ( KL / l - C2 exp(C1 z / L))l / C1 ;
⠖ êîíè÷åñêîå ñóæåíèå a ( z ) = a1 + (a2 - a1 ) z / L ; 㠖
(5)
2
A1, m ( z , l ) ö
d 2 a ( z ) 1 æ da ( z ) ö æ
1ç
÷
ç
2
è
ø
dz
a
dz
2a 2 ÷ø
è
(7)
Äëÿ çîíäà ñ e0 " 2.16 è e " #34.5 ! 8i, ñóæàþùåãîñÿ îò íà÷àëüíîãî ðàäèóñà a1 " 500 íì äî âûõîäíîãî
a2 " 50 íì ïðè äëèíå çîíäà L " 450 íì è ñâåòà ñ
l " 500 íì, ðåøåíèå èìååò âèä:
+
ãäå e0, e – äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü ñåðäöåâèíû
çîíäà è ìåòàëëè÷åñêîãî ïîêðûòèÿ, hj(z) – âîëíîâîå ÷èñëî j ìîäû.
 áîëüøåé ÷àñòè çîíäà îñíîâíóþ ðîëü â äèíàìèêå
ïåðåíîñà èçëó÷åíèÿ èãðàåò âçàèìîäåéñòâèå ìåæäó áëèæàéøèìè ìîäàìè, êîãäà õàðàêòåðíî ñëåäóþùåå ñîîòíîøåíèå êîýôôèöèåíòîâ ñâÿçè ìîä:
0
n12 - z ik0 ae 0
(n12 - n 22 ) ö
h
h
+ k .c.
(
)
1
2
h12 h2
h2 (h1 - h2 ) ÷ø
e ö
a ¢ ( z )a ( z )
æ
d j ç1 - o ÷
ò
Ñ
è
2h j ( z )[h j ( z ) - hm ( z )] C
eø
´ H zj H zm - H jj H jm + e 0 Erj Erm ,
L
+
Ðèñ. 2. Ôîðìû çîíäà äëÿ ÒÌ è ÅÍ ñâåòà.
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
lgSTM
1
I (отн.ед.) 0.5
0
2
3
4
5
6
7
8
9
400 500 600 700 800 900 1000
1.2
Ir+Iz
57
50
25
25
a1
б1
в1
б2
a2
г
д
в2
|
0
25
0
25
50
1
Iz,20 нм
Iφ,40 нм
0.8
Ir,20 нм
0.6
0.4
λ (нм)
0.2
Ðèñ. 3. Êîýôôèöèåíòû ïðîõîæäåíèÿ ïîòîêà STM ýíåðãèè ÒÌ0m è ÒÌ1m
ñâåòà íà âûõîäå èç îòâåðñòèÿ çîíäà ñ ôîðìîé: a1, a2 – îïòèìàëüíûé
äëÿ ÒM0m, EH1m; á1, á2 – “óøèðåííûé” ïðîôèëü äëÿ ÒM0m, EH1m; â1, â2
– êîíè÷åñêèé äëÿ ÒM0m, EH1m; 㠖 ïðîôèëü [9] äëÿ ÒM0m; ä – ýêñïîíåíöèàëüíûé äëÿ ÒM0m.
ôîðìà ñóæåíèÿ, èçó÷àåìàÿ â ðàáîòå [10]; ä – ýêñïîíåíöèàëüíîå ñóæåíèå a ( z ) = a1 exp( -C3 z / L).
Êîýôôèöèåíòû ïðîõîæäåíèÿ ïîòîêà ýíåðãèè ïîëÿ äëÿ
íåêîòîðûõ äëèí âîëí ñâåòà áûëè îïðåäåëåíû ýêñïåðèìåíòàëüíûìè è ïðèáëèæ¸ííûìè òåîðåòè÷åñêèìè ìåòîäàìè äëÿ çîíäà ñ êîíè÷åñêîé ôîðìîé [1]. Îíè ñîâïàäàþò ñ íàøèìè ðàñ÷¸òàìè, ïðèâåä¸ííûìè íà ðèñ. 3, ïîëó÷åííûìè äëÿ âñåãî ñïåêòðàëüíîãî îïòè÷åñêîãî äèàïàçîíà ïî ïîðÿäêó âåëè÷èíû [12, 13]. Ïðîâåä¸ííûå ðàñ÷¸òû
äåìîíñòðèðóþò, ÷òî ïðèìåíåíèå çîíäà ñ îïòèìàëüíîé
ôîðìîé ìîæåò ïîçâîëèòü óâåëè÷èòü èíòåíñèâíîñòü ñâåòîâîãî ïîëÿ íà âûõîäå èç çîíäà ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíè÷åñêèì çîíäîì â 10 ðàç äëÿ ÒÌ0m ñâåòà è â 100 ðàç äëÿ ÒÅ0m
ñâåòà ïðè ñîõðàíåíèè ðàçìåðà âûõîäíîãî îòâåðñòèÿ è
âåëè÷èíû âõîäíîé èíòåíñèâíîñòè.
Ïðîñòðàíñòâåííàÿ ñòðóêòóðà ÒÌ1m ñâåòîâîãî ïîëÿ
Äëÿ ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ ðàçðåøåíèÿ òåõíèêè è ïðàâèëüíîé èíòåðïðåòàöèè èíôîðìàöèè, ïîëó÷àåìîé èç ýêñïåðèìåíòîâ, íåîáõîäèìî õîðîøî ïîíèìàòü äåòàëè âçàèìîäåéñòâèÿ ñëàáîãî ëîêàëèçîâàííîãî ñâåòîâîãî ïîëÿ ñ íàíîîáúåêòîì. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå êàðòèíû ïðîñòðàíñòâåííîãî ðàñïðåäåëåíèÿ èíòåíñèâíîñòè ýâàíåñöåíòíîãî ñâåòà â ñå÷åíèè çîíäà [2] (ðèñ. 4) íåëüçÿ îáúÿñíèòü ïðî-
Ðèñ. 4. Ýêñïåðèìåíòàëüíîå ðàñïðåäåëåíèå èíòåíñèâíîñòè ñâåòà â âûõîäíîì ñå÷åíèè çîíäà [2] ñ ó÷¸òîì äèôðàêöèè íà ðàññòîÿíèè z/a " 0.1
îò îòâåðñòèÿ ïî òåîðèè [5, 6].
40
20
a (нм)
0
20
40
Ðèñ. 5. Ïðîñòðàíñòâåííàÿ ñòðóêòóðà ÒÌ1m ñâåòà íà âûõîäå èç çîíäà ñ
óãëîì íàêëîíà a " 30° ñ e " #34.5 ! 8i, e0 " 2.16, l0 " 500 íì, a1 " 500
íì, a2 " 50 íì â îòí. åä. Ñòðåëêîé îáîçíà÷åíà øèðèíà èíòåíñèâíîñòè
íà ïîëóâûñîòå. Íà âñòàâêå ïðèâåäåí òð¸õìåðíûé ðèñóíîê ïðîñòðàíñòâåííîé ñòðóêòóðû ñâåòà.
ñòûì íàëîæåíèåì èíòåíñèâíîñòåé ìîä ïðÿìîëèíåéíîãî
âîëíîâîäà. Îíè íóæäàþòñÿ â òåîðåòè÷åñêîì àíàëèçå.
Èñïîëüçóÿ ïðåäëîæåííûé ìåòîä, áûëî ïðîâåäåíî
ìîäåëèðîâàíèå ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñâåòà â çîíäå áëèæíåïîëåâîãî ìèêðîñêîïà ïðè ïàäåíèè â çîíä ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííîãî ñâåòà. Äëÿ ñëó÷àÿ âîçáóæäåíèÿ TM11 ìîäû
â çîíäå ñ êîíè÷åñêîé ôîðìîé áûëà âïåðâûå ðàññ÷èòàíà
ïðîñòðàíñòâåííàÿ ñòðóêòóðà ÒÌ1m ñâåòà (ðèñ. 5) â áëèæíåé çîíå âûõîäíîãî îòâåðñòèÿ çîíäà, êîòîðàÿ õîðîøî
îïèñûâàåò ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå èçìåðåíèÿ èíòåíñèâíîñòè ñâåòà íà âûõîäå [2] (ñðàâíè ðèñ. 4, 5). Â ðàáîòå
[2] ñâåòîâîå ïîëå â âûõîäíîì ñå÷åíèè çîíäà èçó÷àëîñü
ïîñðåäñòâîì äåòåêòèðîâàíèÿ èçëó÷åíèÿ, ðàññåÿííîãî
îòäåëüíîé ìîëåêóëîé, íàõîäÿùåéñÿ â ïëîñêîñòè âûõîäíîãî îòâåðñòèÿ çîíäà.  ýòîì ñëó÷àå âîçìóùåíèå âûõîäíîãî ïîëÿ, âûçûâàåìîãî îòäåëüíîé ìîëåêóëîé, áûëî
ïðåíåáðåæèìî ìàëî.
Èíòåðôåðåíöèîííîå ïðîñòðàíñòâåííîå ñæàòèå ñâåòà
Èñïîëüçóÿ ðàçâèòûé ïîäõîä, áûëî òåîðåòè÷åñêè èññëåäîâàíî âëèÿíèå ýôôåêòîâ âçàèìîäåéñòâèÿ è èíòåðôåðåíöèè ñâåòîâûõ ìîä íà ïðîñòðàíñòâåííóþ ñòðóêòóðó ÒÌ0m
ñâåòîâîãî ïîëÿ íà âûõîäå ñóæàþùåãîñÿ çîíäà ìèêðîñêîïà áëèæíåãî ïîëÿ.
Äëÿ ìàëûõ óãëîâ íàêëîíà ñòåíêè çîíäà a ^ 45° ñâåòîâîå ïîëå ñîñðåäîòî÷åíî â îñíîâíîé TM01 ìîäå, ÷òî
ïðîÿâëÿåòñÿ â õàðàêòåðíîé ïðîñòðàíñòâåííîé ñòðóêòóðå
ñâåòîâîãî ïîëÿ íà âûõîäíîì îòâåðñòèè çîíäà, ãäå èíòåíñèâíîñòü ïðîäîëüíîé êîìïîíåíòû ïîëÿ
I z ( r , j , z ) :| P1 ( z ) |2 J 0 (a 01r ) 2
è ðàäèàëüíîé êîìïîíåíòû
58
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
I r ( r , j , z ) :| P1 ( z ) |2 J1 (a 01r ) 2 .
Ïðè áîëüøèõ óãëàõ íàêëîíà ñòåíêè çîíäà a ïðîèñõîäèò óñèëåíèå âòîðîé ìîäû è èíòåíñèâíîñòè êîìïîíåíò
ïîëÿ â âûõîäíîì îòâåðñòèè è âûðàæàþòñÿ êàê
I (отн.ед.)
Ir+Iz
1
0.6
(9)
0.2
a (нм)
+2 | P1 ( z ) P2 ( z ) | J1 (a 01r ) J1 (a 02 r )
40
´ cos(q1 - q 2 ),
(10)
ãäå qi – ôàçà i-îé ìîäû.
Áëàãîäàðÿ ôàçîâîìó ñîîòíîøåíèþ q1 ( L) - q 2 ( L) » ð
è ñîïîñòàâèìîñòè àìïëèòóä ìîä P1(L) è P2(L), êîãäà
çíà÷åíèå a ñòàíîâèòñÿ áëèçêèì ê 71–76°, èíòåðôåðåíöèÿ ìîä ïðèâîäèò ê ðåçêîìó ïðîñòðàíñòâåííîìó ñæàòèþ
ñâåòîâîãî ïîëÿ (ðèñ. 6), êîòîðîå ïðèîáðåòàåò âèä óçêîé
êîëüöåâîé ñòðóêòóðû ñ øèðèíîé d < 25 íì. Äëÿ ñðàâíåíèÿ îòìåòèì, ÷òî äîñòèæåíèå òàêîãî ïðîñòðàíñòâåííîãî
ñæàòèÿ ïîëÿ óìåíüøåíèåì äèàìåòðà âûõîäíîãî îòâåðñòèÿ îò D1 " 100 íì äî D2 " 25 íì ïðèâåä¸ò ê óìåíüøåíèþ êîýôôèöèåíòà ïðîõîæäåíèÿ ñâåòà â ~( D1 / D2 ) 4 =
256 ðàç [1].
Îòìåòèì, ÷òî íàèëó÷øåå ðàçðåøåíèå ìîæåò ïîçâîëèòü çîíä ñ ñèëüíûì “èíòåðôåðåíöèîííûì” ñæàòèåì
ñâåòà â ñå÷åíèè çîíäà, êîãäà óãîë íàêëîíà ñòåíêè íà
âûõîäå çîíäà 71° < a < 76°, è äîñòàòî÷íî âûñîêîé âåëè÷èíîé âûõîäíîé èíòåíñèâíîñòè. Çîíä ñ îïòèìàëüíîé
ôîðìîé â ñâîèõ âîçìîæíîñòÿõ ñî÷åòàåò ýòè ñâîéñòâà, òàê
25
0
25
50
25
0
25
50
1.4
1.2
1
0.8
Ir,15 нм
0.4
I r ( r , j , z ) ~ | P1 ( z ) |2 J1 (a 01r ) 2 + | P2 ( z ) |2 J1 (a 02 r ) 2
1.6
25
Iz,20 нм 0.8
´ cos(q1 - q 2 ),
I (отн.ед.)
0
50
25
0
25
50
1.2
+2 | P1 ( z ) P2 ( z ) | J 0 (a 01r ) J 0 (a 02 r )
Ir+Iz
25
1.4
I z ( r , j , z ) ~ | P1 ( z ) |2 J 0 (a 01r ) 2 + | P2 ( z ) |2 J 0 (a 02 r ) 2
1
0.5
0
1
0.5
0
Ir,10 нм
Iz,15 нм
20
40
20
Ðèñ. 7. Ïðîñòðàíñòâåííàÿ ñòðóêòóðà èíòåíñèâíîñòè ÒÌ0m ñâåòà â ñå÷åíèè îòâåðñòèÿ çîíäà ñ îïòèìàëüíîé ôîðìîé äëÿ l0 " 500 íì. Íà âñòàâêå ïðèâåäåí òð¸õìåðíûé ðèñóíîê ïðîñòðàíñòâåííîé ñòðóêòóðû ñâåòà.
I (отн.ед.)
Ir+Iz
1.4
1
0.5
0
25
1.2
0
25
50
25
0
25
50
1
Iz,60 нм
0.8
0.6
0.4
Ir,20 нм
0.2
a (нм)
40
20
20
40
Ðèñ. 8. Ïðîñòðàíñòâåííàÿ ñòðóêòóðà èíòåíñèâíîñòè ÒÌ0m ñâåòà â ñå÷åíèè îòâåðñòèÿ çîíäà ñ êîíè÷åñêîé ôîðìîé l0 " 500 íì. Íà âñòàâêå
ïðèâåäåí òð¸õìåðíûé ðèñóíîê ïðîñòðàíñòâåííîé ñòðóêòóðû ñâåòà.
êàê èìååò ëó÷øóþ âûõîäíóþ ìîùíîñòü (ðèñ. 3) è óãîë
íàêëîíà a(L) < 71°. Ñðàâíåíèå ñ êîíè÷åñêèì çîíäîì (ðèñ.
7 è 8) ïîêàçûâàåò, ÷òî èñïîëüçîâàíèå çîíäà ñ îïòèìàëüíîé ôîðìîé ìîæåò óâåëè÷èòü ðàçðåøåíèå â 3 ðàçà è
ïîçâîëèò äîñòè÷ü ðàçðåøåíèÿ â D2 " 20 íì ïðè äèàìåòðå îòâåðñòèÿ D1 " 100 íì ( ~ ( D1 / D2 ) 4 = 625 ) ïðè òîé æå
èíòåíñèâíîñòè ñâåòîâîãî ïîëÿ ó âûõîäíîãî îòâåðñòèÿ
çîíäà.
0.6
0.4
Âûâîäû è çàêëþ÷åíèÿ
0.2
a (нм)
40
20
20
40
Ðèñ. 6. Ïðîñòðàíñòâåííàÿ ñòðóêòóðà èíòåíñèâíîñòè ñâåòîâîãî ïîëÿ íà
âûõîäå èç çîíäà (âíóòðè çîíäà) ñ óãëîì íàêëîíà a " 75°, l0 " 500 íì,
a1(0) = 500 íì, a2(L)= 50 íì â îòí. åä. Íà âñòàâêå ïðèâåäåí òð¸õìåðíûé ðèñóíîê ïðîñòðàíñòâåííîé ñòðóêòóðû ñâåòà.
 äàííîé ðàáîòå òåîðåòè÷åñêè èññëåäîâàíî ðàñïðîñòðàíåíèå ñâåòà â çîíäå îïòè÷åñêîãî ìèêðîñêîïà áëèæíåãî
ïîëÿ ñ ó÷¸òîì ðåàëüíûõ ïàðàìåòðîâ çîíäà ñ äèàìåòðîì
âûõîäíîãî îòâåðñòèÿ çîíäà D " 100 íì çàìåòíî ìåíüøèì äëèíû âîëíû ñâåòà l " 500 íì. Èñïîëüçóÿ ïðåäëîæåííûé ïîäõîä, íàìè äàíî îáúÿñíåíèå ïðîñòðàíñòâåí-
научные сообщения
íîé ñòðóêòóðû ÒÌ1m ñâåòîâîãî ïîëÿ â áëèæíåé çîíå âûõîäíîãî îòâåðñòèÿ çîíäà ñ ïàðàìåòðàìè, ñîîòâåòñòâóþùèìè ýêñïåðèìåíòàëüíûì äàííûì [2]. Õîðîøåå ñîãëàñèå ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ c ýêñïåðèìåíòàëüíûìè äàííûìè äà¸ò îñíîâàíèå èñïîëüçîâàòü ðàçâèâàåìóþ òåîðèþ
äëÿ ðàñ÷¸òîâ ïàðàìåòðîâ âûõîäíîãî ïîëÿ è îïðåäåëåíèÿ
àïïàðàòíîé ôóíêöèè [4].
Ïîêàçàíî, ÷òî èçìåíåíèå ôîðìû çîíäà ìîæåò çíà÷èòåëüíî òðàíñôîðìèðîâàòü ïðîñòðàíñòâåííóþ ñòðóêòóðó
ñâåòîâîãî ïîëÿ â âûõîäíîì îòâåðñòèè çîíäà.  ÷àñòíîñòè, áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî ýôôåêòû èíòåðôåðåíöèè ìîä
â ïîâåäåíèè ñâåòîâîãî ïîëÿ ìîãóò ïðèâåñòè ê âîçíèêíîâåíèþ óçêîé êîëüöåâîé ñòðóêòóðû íà âûõîäå çîíäà, êîòîðàÿ íàèáîëåå ñèëüíî ñæàòà ïðè óãëå a " 75° è õàðàêòåðèçóåòñÿ øèðèíîé d < 20 íì. Èñïîëüçóÿ ñîâðåìåííûå
ýêñïåðèìåíòàëüíûå ìåòîäû [1], ìîæíî êîíòðîëèðîâàòü
ðàññòîÿíèå dz ìåæäó ïîâåðõíîñòüþ è çîíäîì ñ òî÷íîñòüþ äî åäèíèö íàíîìåòðîâ. Ïðè äîñòàòî÷íî ìàëîì ðàññòîÿíèè dz ? l ñâåòîâîå ïîëå íà ïîâåðõíîñòè ïðàêòè÷åñêè ñîâïàäàåò ñî ñâåòîâûì ïîëåì â âûõîäíîì îòâåðñòèè çîíäà [2].  ýòîì ñëó÷àå ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîáíîñòü
â ïðîñòðàíñòâåííûõ èçìåðåíèÿõ ñâîéñòâ ìîëåêóë íà ïîâåðõíîñòè âåùåñòâà [16] áóäåò îïðåäåëÿòüñÿ øèðèíîé
ïèêîâ èíòåíñèâíîñòè ïîëÿ.
Èñïîëüçóÿ äåòàëüíûé àíàëèç ðåæèìîâ âçàèìîäåéñòâèÿ ñâåòîâûõ ìîä ïðè ðàñïðîñòðàíåíèè â çîíäå, ïðåäëîæåí ìåòîä îïðåäåëåíèÿ îïòèìàëüíîé ôîðìû çîíäà
áëèæíåïîëåâîé îïòè÷åñêîé ìèêðîñêîïèè è ïîëó÷åíî
àíàëèòè÷åñêîå âûðàæåíèå îïòèìàëüíîé ôîðìû çîíäà.
Èíòåðôåðåíöèÿ ñâåòîâûõ ìîä â çîíäå ñ îïòèìàëüíîé
ôîðìîé ìîæåò ïîçâîëèòü áîëåå ñèëüíîå ïðîñòðàíñòâåííîå ñæàòèå ïîëÿ â âûõîäíîì ñå÷åíèè çîíäà. Ïðè äèàìåòðå îòâåðñòèÿ 100 íì èíòåíñèâíîñòü TM0l ñâåòîâîãî ïîëÿ
â ñå÷åíèè çîíäà ëîêàëèçóåòñÿ â êîëüöå ñ øèðèíîé îêîëî
Казанский физико–технический институт 2006
|
59
15–20 íì ñ èíòåíñèâíîñòüþ ñâåòîâîãî ïîëÿ áîëåå ÷åì â
10 ðàç áîëüøåé äëÿ ÒÌ0m ñâåòà (è â 100 ðàç äëÿ ÒÅ0m
ñâåòà) ïî ñðàâíåíèþ ñ çîíäîì êîíè÷åñêîé ôîðìû. Ïðåäñòàâëåííûå â íàñòîÿùåé ðàáîòå ðåçóëüòàòû óêàçûâàþò
íà âîçìîæíîñòü ýêñïåðèìåíòîâ ïî áëèæíåïîëåâîé îïòè÷åñêîé ìèêðîñêîïèè ñ ãîðàçäî áîëüøèì ïðîñòðàíñòâåííûì ðàçðåøåíèåì. Èñïîëüçîâàíèå ïðåäñêàçûâàåìîãî
ñâåðõñèëüíîãî ïðîñòðàíñòâåííîãî ñæàòèÿ ñâåòîâîãî ïîëÿ
äëÿ èçó÷åíèÿ ñâîéñòâ îòäåëüíûõ íàíîîáúåêòîâ íà ïîâåðõíîñòè òâ¸ðäûõ òåë ÿâëÿåòñÿ òåìîé áóäóùèõ èññëåäîâàíèé.
Ëèòåðàòóðà
1. Hecht B., Sick B., Wild U.P., Deckert V., Zenobi R., Martin O.J.F.,
Pohl D.W.: J. Chem. Phys. 112, 7761–7776 (2000)
2. Betzig E., Trautman J.K.: Science 257, 189–195 (1992)
3. Hosaka S., Kikukawa A., Koyanagi H., Shintani T., Miyamoto M.,
Nakamura K., Etoh K.: Nanotechnology 8, A58–A62 (1997)
4. Betzig E., Chichester R.J.: Science 262, 1422–1425 (1993)
5. Bethe H.A.: Phys. Rev. 66, 163–173 (1944)
6. Bouwkamp C.J.: Rep. Prog. Phys. 17, 35–100 (1954)
7. Baida F.I., Van Labeke D., Pagani Y.: Opt. Commun. 225, 241–252
(2003)
8. Roberts A.: J. Opt. Soc. Am. A 4, 1970–1983 (1987)
9. Kuznetsova T.I., Lebedev V.S., Tsvelik A.M.: J. Opt. A: Pure Appl. Opt.
6, 338–348 (2004)
10. Novotny L., Pohl D.W., Regli P.: J. Opt. Soc. Am. A 11, 1768–1778
(1994)
12. Àðñëàíîâ Í.Ì.: Íàíîîïòèêà áëèæíåïîëåâîé ìèêðîñêîïèè: ýôôåêòû
ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñâåòîâîãî ïîëÿ â ñóæàþùåìñÿ ñóáâîëíîâîì çîíäå.
Äèñ. íà ñîèñê. ó÷¸í. ñòåï. êàíä. ôèç.-ìàò. íàóê. Êàçàíü: ÊÃÓ 2006.
13. Arslanov N.M.: J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 8, 338–344 (2006)
14. Arslanov N.M., Moiseev S.A.: J. Opt. Soc. Am. A 24, 831–838 (2007)
15. Arslanov N.M.: Proc. SPIE (Samartsev V.V., ed.), vol. 6181, pp. 61811B1 (1–8). Billingham, Washington: SPIE – The Int. Society for Optical
Engineering 2006.
16. Butter J.Y.P., Hecht B.: Nanotechnology 17, 1547–1550 (2006)
Казанский физико–технический институт 2006
Ïåðâûå ïðèìåðû èññëåäîâàíèÿ ìåòîäîì ÝÏÐ âçàèìîäåéñòâèé Ñu–Tb è Cu–Gd
â ãåòåðîÿäåðíûõ êëàñòåðàõ ñ ðåäêîçåìåëüíûìè èîíàìè
Â. Ê. Âîðîíêîâà, Ð. Ò. Ãàëååâ, Ë. Â. Ìèíãàëèåâà, À. À. Ñóõàíîâ
Îòäåë õèìè÷åñêîé ôèçèêè, ëàáîðàòîðèÿ ìîëåêóëÿðíîé ôîòîõèìèè
Ìåòîäîì ÝÏÐ èññëåäîâàíû îáìåííûå âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó èîíàìè ìåäè è ðåäêîçåìåëüíûìè èîíàìè íà
ïðèìåðå äâóõúÿäåðíîãî êëàñòåðà Cu–Gd è ïÿòèÿäåðíîãî êëàñòåðà Ñu–Tb–Cu–Tb–Cu. Ðàññ÷èòàíû ìîäåëüíûå
ñïåêòðû ÝÏÐ óêàçàííûõ ñèñòåì è çàâèñèìîñòü èõ îò õàðàêòåðà è âåëè÷èíû îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ. Ðàññìîòðåíû âîçìîæíîñòè è ïåðñïåêòèâíîñòü ìåòîäà äëÿ èçó÷åíèÿ îáìåííûõ âçàèìîäåéñòâèé â òàêèõ ñèñòåìàõ.
Îáíàðóæåíû è èçó÷åíû îñîáåííîñòè ôîðìû ñïåêòðîâ ÝÏÐ ñèñòåì, â êîòîðûõ ðåàëèçóåòñÿ âçàèìîäåéñòâèå
ìåæäó èîíàìè ìåäè è íåêðàìåðñîâûìè èîíàìè Tb3!. Îáíàðóæåííûå îñîáåííîñòè ïîçâîëÿþò èç àíàëèçà ôîðìû
ñïåêòðà ÝÏÐ îïðåäåëèòü õàðàêòåð è âåëè÷èíó âçàèìîäåéñòâèÿ. Äëÿ îáåèõ ñèñòåì óñòàíîâëåí ôåððîìàãíèòíûé
õàðàêòåð âçàèìîäåéñòâèÿ Cu-Re.
Ââåäåíèå
íû ïðåèìóùåñòâåííî ìåòîäîì ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè. Ïîýòîìó íàì ïðèõîäèòñÿ, ïðåæäå âñåãî, ðåøàòü
âîïðîñ î ôîðìå ñïåêòðîâ ÝÏÐ è îñîáåííîñòÿõ ñïåêòðîâ
ñìåøàííûõ ñîåäèíåíèé, êîòîðûå ïîçâîëèëè áû ïîëó÷èòü íàä¸æíî èíôîðìàöèþ î âçàèìîäåéñòâèÿõ ìåæäó
èîíàìè ãðóïïû æåëåçà è ÐÇ èîíàìè. Íàìè ïðåäûäóùèå
èññëåäîâàíèÿ áûëè ïðîâåäåíû, ãëàâíûì îáðàçîì, íà
ñèñòåìàõ, â êîòîðûõ èîí ìåäè âçàèìîäåéñòâóåò ñ èîíàìè íåîäèìà. Íà îñíîâàíèè ïîëó÷åííûõ ðàíåå ðåçóëüòàòîâ è òåîðåòè÷åñêèõ ðàñ÷¸òîâ óñòàíîâëåíû äâå îñîáåííîñòè ñïåêòðîâ ÝÏÐ ñìåøàííûõ ñèñòåì, ñâÿçàííûå ñ
îñîáåííîñòÿìè âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó áûñòðî ðåëàêñèðóþùèì ÐÇ èîíîì è îòíîñèòåëüíî ìåäëåííî ðåëàêñèðóþùèì èîíîì ìåäè. Áûëè ïðåäëîæåíû ìåòîäèêè ïîëó÷åíèÿ ñâåäåíèé î âçàèìîäåéñòâèè ìåäü-íåîäèì èç
àíàëèçà òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè ñïåêòðà èîíà ìåäè
[20, 21].
 2006 ãîäó ìû ïðîäîëæèëè èññëåäîâàíèÿ ìåòîäîì
ÝÏÐ âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó èîíàìè ãðóïïû æåëåçà è ÐÇ
èîíàìè íà ïðèìåðå èçó÷åíèÿ âçàèìîäåéñòâèÿ â äèìåðàõ
Cu–Gd è âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó èîíîì ìåäè è íåêðàìåðñîâûì èîíîì òåðáèÿ.
Ìåõàíèçìû âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó äâóìÿ èîíàìè ãðóïïû æåëåçà ê íàñòîÿùåìó ìîìåíòó äîñòàòî÷íî õîðîøî
èçó÷åíû è ïîíÿòû. Çíàíèå ôàêòîðîâ, óïðàâëÿþùèõ ïðèðîäîé è âåëè÷èíîé ïàðíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, ïîçâîëÿåò
ñèíòåçèðîâàòü íîâûå ñîåäèíåíèÿ ñ çàäàííûìè ìàãíèòíûìè ñâîéñòâàìè. Â òî æå âðåìÿ çàêîíîìåðíîñòè ôîðìèðîâàíèÿ âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó 3d- è 4f-îðáèòàëÿìè
â ìîëåêóëÿðíûõ ñèñòåìàõ îñòàþòñÿ ïðàêòè÷åñêè íå èçó÷åííûìè, íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî òàêèå ñèñòåìû ïðåäñòàâëÿþòñÿ ïåðñïåêòèâíûìè â ïëàíå ñîçäàíèÿ íîâûõ ìàòåðèàëîâ çà ñ÷¸ò îñîáåííîñòåé ðåäêîçåìåëüíûõ èîíîâ
(ÐÇ).  ïîñëåäíèå äåñÿòèëåòèÿ èíòåðåñ ê 3d-4f âçàèìîäåéñòâèÿì óñèëèëñÿ [1–20], òàê êàê èññëåäîâàíèÿ çàêîíîìåðíîñòåé ýòîãî âçàèìîäåéñòâèÿ îòêðûâàþò âîçìîæíîñòè ñîçäàíèÿ íîâûõ ñèñòåì ñ çàäàííûìè ñâîéñòâàìè
äëÿ ñïèíòðîíèêè, ìîëåêóëÿðíîé ýëåêòðîíèêè è ýëåìåíòîâ ïàìÿòè. Êðîìå òîãî, ðåøåíèå ôóíäàìåíòàëüíûõ
ïðîáëåì, ñâÿçàííûõ ñ ïðèðîäîé è ìåõàíèçìàìè îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, â êîòîðîå âîâëå÷åíû èîíû ñ íåçàïîëíåííûìè 3d- è 4f-îáîëî÷êàìè, ïðåäñòàâëÿþò èíòåðåñ â ñâÿçè ñ èññëåäîâàíèåì îñîáåííîñòåé ìàãíèòíûõ ñâîéñòâ âûñîêîòåìïåðàòóðíûõ ñâåðõïðîâîäíèêîâ,
êîîïåðàòèâíûõ îïòè÷åñêèõ ïðîöåññîâ. Îòñóòñòâèå ôóíäàìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé ïðèðîäû âçàèìîäåéñòâèé
ìåæäó èîíàìè ãðóïïû æåëåçà è ÐÇ èîíàìè, à, ñëåäîâàòåëüíî, è îòñóòñòâèå çíàíèé î âîçìîæíûõ çàêîíîìåðíîñòÿõ â èõ èçìåíåíèè, äåëàþò àêòóàëüíûì èçó÷åíèå
îáìåííûõ âçàèìîäåéñòâèé ìåæäó ÐÇ èîíàìè è èîíàìè
ãðóïïû æåëåçà íà ïðèìåðå ìîëåêóëÿðíûõ ñîåäèíåíèé
êàê ìîäåëüíûõ ñèñòåì.
Ïîñëåäíèå ãîäû ìû çàíèìàåìñÿ èññëåäîâàíèåì 3d4f âçàèìîäåéñòâèé íà ìîëåêóëÿðíûõ ñèñòåìàõ ìåòîäîì
ÝÏÐ. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî âñå èìåþùèåñÿ â ëèòåðàòóðå äàííûå î 3d-4f âçàèìîäåéñòâèÿõ ê ìîìåíòó íà÷àëà
íàøåãî èññëåäîâàíèÿ è äî íàñòîÿùåãî âðåìåíè ïîëó÷å-
ÝÏÐ äèìåðîâ Cu–Gd
Èç âñåõ ñìåøàííûõ ñèñòåì íàèáîëåå èçó÷åííûìè ê íàñòîÿùåìó ìîìåíòó ÿâëÿþòñÿ ñîåäèíåíèÿ ñ âçàèìîäåéñòâèåì ìåäü-ãàäîëèíèé, è ïðàêòè÷åñêè äëÿ âñåõ èçó÷åííûõ ïðèìåðîâ óñòàíîâëåí ôåððîìàãíèòíûé õàðàêòåð
âçàèìîäåéñòâèÿ, ÷òî ïðèâåëî ê ïðåäïîëîæåíèþ, ÷òî ýòî
âçàèìîäåéñòâèå âñåãäà èìååò ôåððîìàãíèòíûé õàðàêòåð, íåçàâèñèìî îò ïðèðîäû ëèãàíäîâ è äðóãèõ ôàêòîðîâ. Âñå èññëåäîâàíèÿ âûïîëíåíû ìåòîäîì ìàãíèòíîé
âîñïðèèì÷èâîñòè, èíòåðåñíî áûëî ðàññìîòðåòü âîçìîæíîñòè ìåòîäà ÝÏÐ äëÿ èññëåäîâàíèÿ äèìåðîâ ìåäü-ãàäîëèíèé.
60
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
Ýêñïåðèìåíòàëüíî èññëåäîâàíû ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèå îáðàçöû ñîåäèíåíèÿ [{LCu(H2O)}Gd(NO3)3}], ñîñòîÿùåãî èç äèìåðíûõ ôðàãìåíòîâ Cu–Gd.  Õ-äèàïàçîíå
èçó÷åíà òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ñïåêòðîâ îò êîìíàòíîé òåìïåðàòóðû äî 4.2 K, â Q-äèàïàçîíå ïðè Ò " 293 è
4.2 K. Ñîñòàâëåíà ïðîãðàììà äëÿ ðàñ÷¸òà ñïåêòðîâ ÝÏÐ
ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ îáðàçöîâ äëÿ äèìåðîâ Cu(S1 " 1/2)–
Gd(S2 " 7/2).
Ñïåêòðû, ðàññ÷èòàííûå ñ ïîìîùüþ ýòîé ïðîãðàììû,
ïîçâîëèëè ïðîàíàëèçèðîâàòü èõ ôîðìó â çàâèñèìîñòè îò
ïàðàìåòðîâ òîíêîé ñòðóêòóðû ãàäîëèíèÿ, îò ñîîòíîøåíèÿ ìåæäó ïàðàìåòðàìè òîíêîé ñòðóêòóðû è ÷àñòîòîé
ìèêðîâîëíîâîãî ïîëÿ, îò òåìïåðàòóðû. Òàê êàê äëÿ äèìåðà Cu–Gd ñïåêòð ÿâëÿåòñÿ ñóììîé ñïåêòðîâ îò ìóëüòèïëåòîâ ñ ñóììàðíûìè ñïèíàìè S " 3 è 4, îæèäàëîñü,
÷òî èç òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè ôîðìû ñïåêòðà ìîæíî îïðåäåëèòü çíàê îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó
ìåäüþ è ãàäîëèíèåì è îöåíèòü âåëè÷èíó ýòîãî âçàèìîäåéñòâèÿ. Ðàñ÷¸òû ïîêàçàëè, ÷òî ïðè íàáîðå ïàðàìåòðîâ,
êîòîðûå íàèáîëåå ïðàâèëüíî îïèñûâàþò ÷àñòîòíóþ è
òåìïåðàòóðíóþ çàâèñèìîñòè ôîðìû ñïåêòðà, èçìåíåíèÿ
çàñåë¸ííîñòåé âîçáóæä¸ííîãî è îñíîâíîãî ìóëüòèïëåòîâ
ïðèâîäÿò ê íåáîëüøèì èçìåíåíèÿì ñîîòíîøåíèÿ èíòåíñèâíîñòåé ñèãíàëîâ è èõ ïîëîæåíèÿ. Íàèáîëåå îò÷¸òëèâî èçìåíåíèÿ ñ òåìïåðàòóðîé íàáëþäàþòñÿ â Q-äèàïàçîíå. Ñðàâíåíèå ñïåêòðîâ, ðàññ÷èòàííûõ ïðè Ò " 300 è 4.2
K äëÿ ôåððîìàãíèòíîãî è àíòèôåððîìàãíèòíîãî âçàèìîäåéñòâèé (ðèñ. 1), äåìîíñòðèðóåò, ÷òî òåìïåðàòóðíûå
èçìåíåíèÿ ñîîòíîøåíèÿ èíòåíñèâíîñòåé öåíòðàëüíûõ è
ñëàáîïîëåâûõ ñèãíàëîâ çàâèñÿò îò çíàêà J – èçîòðîïíîé
÷àñòè âçàèìîäåéñòâèÿ ìåäü-ãàäîëèíèé, è, êîíå÷íî, îò
âåëè÷èíû ýòîãî âçàèìîäåéñòâèÿ. Äëÿ ŽJŽ " 10 ñì#1 ôîðìà ñïåêòðîâ ïðè Ò " 300 K äëÿ ñëó÷àåâ àíòèôåððîìàãíèòíîãî è ôåððîìàãíèòíîãî âçàèìîäåéñòâèé ïðàêòè÷åñêè ñîâïàäàåò. Ýêñïåðèìåíòàëüíî íàáëþäàåìîå óâåëè÷åíèå îòíîñèòåëüíîé èíòåíñèâíîñòè ñëàáîïîëåâûõ ñèãíàëîâ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ îäíîçíà÷íî óêàçûâàåò íà
ôåððîìàãíèòíûé õàðàêòåð âçàèìîäåéñòâèÿ â ýòîì äèìåðå.
J=10 cm
J= 10 cm
1
T=4.2 K
1
T=4.2 K
T=300 K
0
Ðèñ. 1. Ñïåêòðû ÝÏÐ äèìåðà Cu–Gd, ðàññ÷èòàííûå äëÿ Q-äèàïàçîíà
ïðè Ò " 300 è 4.2 K, D " 0.07 cì#1, E " #0.04 cì#1, J " 10 cì#1 è
J " #10 cì#1. Ïðè Ò " 300 K ôîðìà ñïåêòðîâ äëÿ J " 10 cì#1 è #10
cì#1 ñîâïàäàåò.
61
Âçàèìîäåéñòâèå Ñu–Tb
Èçó÷åíèå âçàèìîäåéñòâèÿ Ñu–Tb ïðåäñòàâëÿåòñÿ èíòåðåñíûì, òàê êàê îíî äà¸ò ïðèìåð âçàèìîäåéñòâèÿ, â êîòîðîå âîâëå÷¸í íåêðàìåðñîâûé èîí.
Âçàèìîäåéñòâèå ìåäü-òåðáèé áûëî èçó÷åíî íà ïðèìåðå ïÿòèÿäåðíîãî êîìïëåêñà (ðèñ. 2).
Ñîãëàñíî ñòðóêòóðíûì äàííûì, ïÿòèÿäåðíûé êëàñòåð [Cu3Ln2(ClCH2COO)12(H2O)8] ìîæíî ïðåäñòàâèòü êàê
ëèíåéíóþ öåïî÷êó, â êîòîðîé ÷åðåäóþòñÿ êîìïëåêñû
èîíîâ ìåäè è ÐÇ èîíà, ñâÿçàííûå ìîñòèêîâûìè ôðàãìåíòàìè L1 è L2: Cu(2)-L1-Ln-L2-Cu(1)-L2-Ln-L1-Cu(2).
Öåíòðàëüíûé êîìïëåêñ ìåäè Cu(1) è áîêîâûå êîìïëåêñû Cu(2) ñòðóêòóðíî íåýêâèâàëåíòíû: â ïåðâîì ñëó÷àå
îêðóæåíèå ìåäè êâàäðàòíî-ïëîñêîå, âî âòîðîì – êâàäðàòíàÿ ïèðàìèäà. Âîñåìü àòîìîâ êèñëîðîäà îáðàçóþò
âîêðóã ÐÇ èîíà èñêàæ¸ííóþ àíòèïðèçìó (ðèñ. 2).  ïåðâîì ïðèáëèæåíèè ìîæíî ðàññìàòðèâàòü åå êàê ñæàòóþ
àíòèïðèçìó. Ïðè÷¸ì îñü ñæàòèÿ ýòîé àíòèïðèçìû äîñòàòî÷íî õîðîøî ñîâïàäàåò ñ íàïðàâëåíèåì, ñîåäèíÿþùèì
Cu(2) è âåðøèíó êâàäðàòíîé ïèðàìèäû.
Ðàíåå íàìè áûëè èçó÷åíû èçîñòðóêòóðíûå êëàñòåðû
[Cu3Ln2(ClCH2COO)12(H2O)8], ãäå Ln " Nd(III), Sm(III),
Pr(III) [21].  îòëè÷èå îò ñîåäèíåíèÿ [Cu3Ln2(ClCH2%
COO)12(H2O)8] ñ Ln " Pr(III), êîòîðûé òàêæå ÿâëÿåòñÿ
íåêðàìåðñîâûì èîíîì, ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ ÝÏÐ
ñîåäèíåíèÿ ñ Ln " Tb(III) óáåäèòåëüíî óêàçûâàþò íà ïðîÿâëåíèå âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó èîíàìè ìåäè è íåêðàìåðñîâûì èîíîì.
Èññëåäîâàíèÿ ìåòîäîì ÝÏÐ ïðîâåäåíû íà ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ îáðàçöàõ â X-äèàïàçîíå ïðè òåìïåðàòóðàõ
îò 293 äî 4.2 K (ðèñ. 3) è â Q-äèàïàçîíå ïðè Ò " 293 è
4.2 K (ðèñ. 4). Èçâåñòíî [22–24], ÷òî èç-çà áîëüøîé ñêîðîñòè ñïèí-ðåø¸òî÷íîé ðåëàêñàöèè, ñïåêòðû îò èîíîâ
òåðáèÿ íàáëþäàþòñÿ òîëüêî ïðè íèçêîé òåìïåðàòóðå.
Ñïåêòð ïÿòèÿäåðíîãî êëàñòåðà â Q-äèàïàçîíå ïðè Ò " 293
K íà ðèñ. 4à äåìîíñòðèðóåò, ÷òî ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå ñïåêòð ÝÏÐ ÿâëÿåòñÿ ñóììîé ñïåêòðîâ îò äâóõ òèïîâ êîìïëåêñîâ ìåäè: Cu(1) è Cu(2). Â [21] äëÿ êëàñòåðà
ñ Ln " Nd áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå èç-çà îïðåäåë¸ííîãî ñîîòíîøåíèÿ ìåæäó ñêîðîñòüþ ðåëàêñàöèè èîíà íåîäèìà è âåëè÷èíîé âçàèìîäåéñòâèÿ Nd–Cu(2), ñïåêòð íàáëþäàåòñÿ òîëüêî îò öåíòðàëüíîãî êîìïëåêñà Cu(1), è îïðåäåëåíû ïàðàìåòðû g-òåíçîðà êîìïëåêñà Cu(1), êîòîðûå èñïîëüçîâàíû íàìè ïðè
ðàñ÷¸òå ñïåêòðà, ïîêàçàííîãî ïóíêòèðîì íà ðèñ. 4à. Ýòîò
ñïåêòð ñìîäåëèðîâàí êàê ñóììà ñïåêòðîâ äâóõ êîìïëåêñîâ Cu(2) è îäíîãî êîìïëåêñà Cu(1). Â X-äèàïàçîíå ñïåêò-
3000 6000 9000 12000 15000 18000 21000
H (Э)
|
Cu
Cu
Cu
Tb
Ðèñ. 2. Ñòðóêòóðà ïÿòèÿäåðíîãî êëàñòåðà.
Tb
62
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
а
а
293 K
110 K
x1
27 K
16 K
x5
7K
2.02
2.45
2000
2500
3000
3500
10000
4000
11000
H (Э)
12000
13000
14000
H (Э)
б
б
теория
x1000
экспер
100
2.45
2.45 2.02
0
2000
4000
6000
9000
8000
10000
11000
ðû îò äâóõ ìåäíûõ öåíòðîâ íåðàçëè÷èìû (ðèñ. 3). Òðàíñôîðìàöèÿ ñïåêòðà ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû (ðèñ. 3à)
íå ìîæåò áûòü îïèñàíà êàê ñóììà íåâçàèìîäåéñòâóþùèõ öåíòðîâ ìåäè è òåðáèÿ è óêàçûâàåò íà ïðîÿâëåíèå
ñïèí-ñïèíîâîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó èîíàìè ìåäè è
òåðáèÿ.
Íåêðàìåðñîâûé èîí Tb3! èìååò êîíôèãóðàöèþ 4f 8 ñ
îñíîâíûì ìóëüòèïëåòîì 7F6, êîòîðûé â çàâèñèìîñòè îò
ñèììåòðèè êðèñòàëëè÷åñêîãî ïîëÿ áëèæàéøåãî îêðóæåíèÿ ðàñùåïëÿåòñÿ íà íåêîòîðîå êîëè÷åñòâî ñèíãëåòîâ è
äóáëåòî⠎)Mñ, ãäå Ì – ïðîåêöèÿ ïîëíîãî óãëîâîãî ìîìåíòà èîíà òåðáèÿ. Ðàñ÷¸òû ïîêàçàëè, ÷òî â ïîëå ñæàòîé
àíòèïðèçìû îñíîâíûì ñîñòîÿíèåì ÿâëÿåòñÿ ñèíãëåò Ž0ñ,
à âîçáóæä¸ííûìè ñîñòîÿíèÿìè – äóáëåòû Ž)1ñ, Ž)2ñ è
ò.ä., è íèæíèå ñîñòîÿíèÿ è äîñòàòî÷íî óäàëåíû îò äðóãèõ ñîñòîÿíèé. Ýòî ïîçâîëèëî íàì ïðè ðàññìîòðåíèè
íèçêîòåìïåðàòóðíûõ ñïåêòðîâ êëàñòåðà ââåñòè äëÿ îïèñàíèÿ îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿ òåðáèÿ ýôôåêòèâíûé ñïèí
13000
14000
H (Э)
H (Э)
Ðèñ. 3. Ñïåêòð ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîãî îáðàçöà ïÿòèÿäåðíîãî êëàñòåðà
â Õ-äèàïàçîíå â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 7–293 K (à) è ïðè Ò " 4.2 K (á),
ñòðåëêàìè ïîêàçàíû ýôôåêòèâíûå g-ôàêòîðû â íåêîòîðûõ õàðàêòåðíûõ òî÷êàõ ñïåêòðà. Ïóíêòèðîì â á ïîêàçàí ñïåêòð, ðàññ÷èòàííûé äëÿ
ïÿòèÿäåðíîãî êîìïëåêñà ñ ïàðàìåòðàìè äëÿ êîìïëåêñîâ èîíîâ ìåäè
g1z " 2.338, g1x, y " 2.047; g2 z " 2.30, g2x,y " 2.065, äëÿ òåðáèÿ, ñîãëàñíî
ñîîòíîøåíèÿì (1), D " 10 ñì#1, J01 " #0.22 cì#1, J02 " #0.05 cì#1.
12000
Ðèñ. 4. Ñïåêòð ÝÏÐ ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîãî îáðàçöà ïÿòèÿäåðíîãî êëàñòåðà [Cu3Tb2(ClCH2COO)12(H2O)8] â Q-äèàïàçîíå ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå (a) è T " 4.2 K (á). Ïóíêòèðîì ïîêàçàíû ðàññ÷èòàííûå ñïåêòðû:
à – êàê ñóììà ñïåêòðîâ êîìïëåêñà ìåäè ñ g1z " 2.338, g1x,y " 2.047 è
äâóõ êîìïëåêñîâ ìåäè ñ g2 z " 2.30, g2x,y " 2.07; á – äëÿ ïÿòèÿäåðíîãî
êëàñòåðà ñ ïàðàìåòðàìè, êàê íà ðèñ. 3á.
~
~ ~
~
STb " 1 è îïåðàòîð òîíêîé ñòðóêòóðû D[SZ2Tb # 1/3S (S !
1)], îïèñûâàþùèé ðàñùåïëåíèå óðîâíåé Ž0ñ, Ž)1ñ â êðèñòàëëè÷åñêîì ïîëå.
Äëÿ èíòåðïðåòàöèè ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ ìû ÷èñëåííî ðàññ÷èòàëè ôîðìó ñïåêòðîâ ÝÏÐ ôðàãìåíòîâ Cu–
Tb, Tb–Cu–Tb è Cu–Tb–Cu–Tb–Cu.
Ïðè ðàñ÷¸òå íèçêîòåìïåðàòóðíûõ ñïåêòðîâ ÝÏÐ â
ïðèáëèæåíèè ñëàáîãî îáìåíà èñïîëüçîâàëñÿ ãàìèëüòî~
íèàí, âûðàæåííûé ÷åðåç ýôôåêòèâíûé ñïèí òåðáèÿ STb
è ýôôåêòèâíûå g-ôàêòîðû gz,x, y Tb:
1
0 = D [( S%Z Tb ) 2 - S% ( S% + 1)] + b (S% Tb { g Tb }H
3
+ S% Cu {g Cu }H ) + S% Tb {J + D}S% Cu ,
g X Tb = gY Tb =
JY =
DX =
21g J , g Z Tb = g J , J X =
21( g J - 1) J 0 ,
21( g J - 1) J 0 , J Z = ( g J - 1) J 0 ,
21D0 X , DY =
21D0Y , DZ = D0 Z ,
(1)
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
ãäå D, {J}, {D} – ïàðàìåòð òîíêîé ñòðóêòóðû è òåíçîðû
îáìåííîãî è äèïîëü-äèïîëüíîãî âçàèìîäåéñòâèé äëÿ ýô~
ôåêòèâíîãî ñïèíà STb; {gCu} – g-òåíçîð èîíà ìåäè, ñîîòâåòñòâåííî; J0 – ïàðàìåòð èçîòðîïíîãî îáìåíà J0STbSCu,
ãäå STb – îïåðàòîð ïîëíîãî ñïèíîâîãî ìîìåíòà òåðáèÿ.
Çíà÷åíèÿ g-ôàêòîðà è ïàðàìåòðîâ îáìåíà JZ,X,Y äëÿ ýôôåêòèâíîãî ñïèíà ïîëó÷åíû èç òîæäåñòâ, àíàëîãè÷íûõ
ïðåäñòàâëåííîìó â [22, ñ. 325].
Äëÿ ðàñ÷¸òà ñïåêòðîâ ÝÏÐ ïÿòèÿäåðíîãî êëàñòåðà
íåîáõîäèìî çàïèñàòü ãàìèëüòîíèàí, ó÷èòûâàþùèé âñå
ïàðíûå âçàèìîäåéñòâèÿ â äàííîì êëàñòåðå: Cu(2)–Tb, Tb–
Cu(1), Cu(1)–Tb, Tb–Cu(2) è çååìàíîâñêèå âçàèìîäåéñòâèÿ äëÿ ïÿòè ïàðàìàãíèòíûõ öåíòðîâ ñ ó÷¸òîì íåýêâèâàëåíòíîñòè gCu1 è gCu2.
Íà ðèñ. 3á è 4á ïðåäñòàâëåíû ðàññ÷èòàííûå ñïåêòðû
äëÿ ïÿòèÿäåðíîãî êëàñòåðà, êîòîðûå äîñòàòî÷íî õîðîøî
îïèñûâàþò ýêñïåðèìåíòàëüíûå ñïåêòðû ïðè Ò " 4.2 K
íà äâóõ ÷àñòîòàõ. Ñîãëàñèå òåîðèè ñ ýêñïåðèìåíòîì äîñòèãíóòî ïðè J1,20 ? D è ôåððîìàãíèòíîì õàðàêòåðå âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó èîíàìè ìåäè è òåðáèÿ. Íàéäåíî, ÷òî
âçàèìîäåéñòâèå èîíà òåðáèÿ ñ Cu(2) ïðåâûøàåò âçàèìîäåéñòâèå ñ Ñu(1): âåëè÷èíà J10 îöåíåíà ðàâíîé #0.2 ñì#1,
÷òî ñîîòâåòñòâóåò J1z " #0.1 cì#1, J1x, y " #0.46 cì#1, à
x1
H1,2 =
H3 =
gzCu
hn
.
g X ,Y Cu b
(2)
x1
T=4.2 K
x3
T=10 K
3000
4000
H (Э)
T=10 K
T=20 K
x 10
x 10
gx,yCu
T=20 K
2000
hn ± [( g J - 1) J 0 + D0 Z ]
,
g Z Cu b
T=4 K
x3
5000
63
J20 ; #0.05 cì#1, J2z " #0.02 cì#1, J2x, y ; #0.1 cì#1. Ïðè
ðàñ÷¸òàõ ñïåêòðîâ äèïîëü-äèïîëüíîå âçàèìîäåéñòâèå
ó÷èòûâàëîñü â ïðîãðàììå â ñîîòâåòñòâèè ñî ñòðóêòóðíûìè äàííûìè.
Îñîáåííîñòè ñïåêòðîâ ÝÏÐ â ñëó÷àå ñëàáîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó èîíîì ìåäè è èîíîì òåðáèÿ â ñæàòîé
àíòèïðèçìå ìîæíî ïðîäåìîíñòðèðîâàòü íà ïðèìåðå
ñïåêòðà ïàðû Cu(2)–Tb (ðèñ. 5).
Ðàññìîòðèì ïðîñòîé ñëó÷àé, êîãäà îñè âñåõ òåíçîðîâ
ñîâïàäàþò è ìàãíèòíîå ïîëå íàïðàâëåíî âäîëü îäíîé èç
ãëàâíûõ îñåé. Äëÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ âäîëü îñè Z ìàòðèöà
ãàìèëüòîíèàíà (1) ðåøàåòñÿ àíàëèòè÷åñêè è âûðàæåíèÿ
äëÿ ðåçîíàíñíûõ ïîëåé ïîêàçûâàþò, ÷òî ñèãíàë, ñîîòâåòñòâóþùèé íåâçàèìîäåéñòâóþùåìó èîíó ìåäè, ðàñùåïëÿåòñÿ íà òðè ñèãíàëà:
б
a
|
6000
2000
3000
4000
5000
6000
H (Э)
Ðèñ. 5. Ñïåêòðû äâóõúÿäåðíîãî ôðàãìåíòà Cu–Tb â X-äèàïàçîíå, ðàññ÷èòàííûå äëÿ îðèåíòàöèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ âäîëü îñè Z (a) è îñåé X, Y (á)
ãëàâíûõ îñåé g-òåíçîðîâ c ó÷¸òîì òîëüêî îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ J0 " 0.08 cì#1. Ïîêàçàíî óâåëè÷åíèå èíòåíñèâíîñòè ñèãíàëà îòíîñèòåëüíî
ñïåêòðà ïðè T " 4.2 K.
64
|
научные сообщения
Îñíîâíûì îòëè÷èåì îò îáû÷íîé ñèòóàöèè, êîãäà
ñèãíàëû äâóõ íåýêâèâàëåíòíûõ öåíòðîâ ðàñùåïëÿþòñÿ
çà ñ÷¸ò ñëàáîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó íèìè [25], ÿâëÿåòñÿ ñóùåñòâåííîå ðàçëè÷èå â èíòåíñèâíîñòè ñèãíàëîâ,
êîòîðîå èçìåíÿåòñÿ îò òåìïåðàòóðû (ðèñ. 5). Äåëî â òîì,
÷òî òîëüêî îäèí ñèãíàë ñîîòâåòñòâóåò ïåðåõîäó ìåæäó
íèæíèìè ñîñòîÿíèÿìè, à äâà äðóãèõ ñîîòâåòñòâóþò ïåðåõîäàì ìåæäó âîçáóæä¸ííûìè ñîñòîÿíèÿìè, îòñòîÿùèìè ïðèáëèçèòåëüíî íà âåëè÷èíó D.
Ñîîòíîøåíèå èíòåíñèâíîñòåé ñèãíàëîâ çàâèñèò îò
òåìïåðàòóðû è ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû èíòåíñèâíîñòü äâóõ êðàéíèõ ñèãíàëîâ óìåíüøàåòñÿ, ïîñêîëüêó
îíè ñîîòâåòñòâóþò ïåðåõîäàì ìåæäó âåðõíèìè óðîâíÿìè, îòñòîÿùèìè îò îñíîâíîãî íà âåëè÷èíó ïîðÿäêà D
(ðèñ. 5a). Ïîýòîìó â ñïåêòðå ïðè kT ^ D áóäåò íàáëþäàòüñÿ ëèíèÿ â ïîëå H3, ñîîòâåòñòâóþùàÿ g-ôàêòîðó ìåäè
gzCu. Ñèãíàëû îò èîíà òåðáèÿ äëÿ äàííîé îðèåíòàöèè íå
íàáëþäàþòñÿ, òàê êàê îæèäàåìûå ðåçîíàíñíûå ïîëÿ äëÿ
ýòèõ ïåðåõîäîâ ñóùåñòâåííî ïðåâûøàþò òåõíè÷åñêèå
âîçìîæíîñòè ýêñïåðèìåíòà.
Êîãäà ìàãíèòíîå ïîëå íàïðàâëåíî âäîëü îñè X èëè Y,
òàêæå, êàê äëÿ ïàðàëëåëüíîé îðèåíòàöèè, ñîîòíîøåíèå
èíòåíñèâíîñòåé òð¸õ ëèíèé èçìåíÿåòñÿ ñ òåìïåðàòóðîé
è ïðè íèçêîé òåìïåðàòóðå, íàïðèìåð, ïðè Ò " 4 K, íàáëþäàåòñÿ òîëüêî îäèí èíòåíñèâíûé ñèãíàë (ðèñ. 5á).
Íî, â îòëè÷èå îò ïàðàëëåëüíîé îðèåíòàöèè, èíòåíñèâíûì áóäåò ñèãíàë ñ ðåçîíàíñíûì ïîëåì, ñäâèíóòûì îòíîñèòåëüíî ðåçîíàíñíîãî ïîëÿ (Í3) ñèãíàëà íåâçàèìîäåéñòâóþùåãî èîíà.  çàâèñèìîñòè îò çíàêà J ýòîò ñèãíàë áóäåò ñäâèíóò â áîëåå ñëàáûå èëè áîëåå ñèëüíûå
ïîëÿ ïî îòíîøåíèþ ê H3. Äëÿ äàííîé îðèåíòàöèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ â îáëàñòè H ; 5000–6000 Ý íàáëþäàþòñÿ
ñèãíàëû îò èîíà òåðáèÿ, ðàñùåïëåííûå âçàèìîäåéñòâèåì ñ èîíîì ìåäè. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî äëÿ íàãëÿäíîñòè øèðèíà ëèíèé çàäàâàëàñü îäèíàêîâàÿ äëÿ ðàçíûõ
ïåðåõîäîâ è ïðè ðàçíûõ òåìïåðàòóðàõ. Â ðåàëüíîé ñèòóàöèè ñïåêòðû îò èîíà òåðáèÿ íàáëþäàþòñÿ òîëüêî ïðè
íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ (îáû÷íî ïðè Ò " 4.2 K) èç-çà áîëüøîé ñêîðîñòè ñïèí-ðåø¸òî÷íîé ðåëàêñàöèè. Òàê êàê
ñïåêòð îò òåðáèÿ, ðàñùåïë¸ííûé âçàèìîäåéñòâèåì ñ
èîíîì ìåäè, îáóñëîâëåí ïåðåõîäàìè â âîçáóæä¸ííûõ
ñîñòîÿíèÿõ, ïðè kT ^ D èíòåíñèâíîñòü ñïåêòðà îò òåðáèÿ óìåíüøàåòñÿ (âûñîêîïîëåâàÿ ÷àñòü – ðèñ. 5á). Ýòî
ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî ïðè íèçêîé òåìïåðàòóðå íàáëþäàåòñÿ ïðàêòè÷åñêè îäèí ñèãíàë ñ H2. Ïðè÷¸ì ïîëîæåíèå
ýòîãî ñèãíàëà çàâèñèò îò âçàèìíîãî çíàêà ïàðàìåòðîâ D
è J.  ðàññìàòðèâàåìîì ñëó÷àå D ` 0, ïîýòîìó ïðè ôåððîìàãíèòíîì âçàèìîäåéñòâèè (J ^ 0) ñèãíàë íàáëþäàåòñÿ â áîëåå íèçêèõ ïîëÿõ (ðèñ. 5á), à ïðè àíòèôåððîìàãíèòíîì (J ` 0) âçàèìîäåéñòâèè â áîëåå âûñîêèõ ïîëÿõ.
Íà ðèñ. 6 ïðåäñòàâëåíû ñïåêòðû ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîãî îáðàçöà äâóõúÿäåðíîãî ôðàãìåíòà Cu–Tb ïðè äâóõ
òåìïåðàòóðàõ. Â ñïåêòðå ÝÏÐ ïîëèêðèñòàëëà íàèáîëåå
èíòåíñèâíûì ÿâëÿåòñÿ ñèãíàë, ñîîòâåòñòâóþùèé ïåðïåíäèêóëÿðíîé îðèåíòàöèè, ÷òî ïîçâîëÿåò ïî ïîëîæåíèþ
ýòîãî ñèãíàëà â ñïåêòðå îïðåäåëèòü âåëè÷èíó è çíàê
îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó èîíàìè ìåäè è òåð-
Казанский физико–технический институт 2006
*
T=10 K, J<0
T=4 K, J<0
T=4 K, J=0
8000
10000
12000
14000
H (Э)
16000
18000
Ðèñ. 6. Ñïåêòðû, ðàññ÷èòàííûå äëÿ ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîãî îáðàçöà
äâóõúÿäåðíîãî ôðàãìåíòà Cu–Tb â Q-äèàïàçîíå. Ñòðåëî÷êàìè ïîêàçàíû ñèãíàëû, íà êîòîðûå ðàñùåïëÿåòñÿ ïðè íàëè÷èè ñïèí-ñïèíîâîãî
âçàèìîäåéñòâèÿ ñèãíàë èîíà ìåäè, ñîîòâåòñòâóþùèé ïåðåõîäó ìåæäó
óðîâíÿìè ýíåðãèè ïðè îðèåíòàöèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ âäîëü X, Y. Çâ¸çäî÷êîé îòìå÷åí ñèãíàë, ñîîòâåòñòâóþùèé èîíó òåðáèÿ. Ñïåêòðû çàïèñàíû ïðè ðàçíûõ óâåëè÷åíèÿõ èíòåíñèâíîñòè.
áèÿ. Íà ðèñ. 6 ïîêàçàíû ñïåêòðû ôðàãìåíòà Cu–Tb äëÿ
Q-äèàïàçîíà, êîãäà îáëàñòè ìàãíèòíûõ ïîëåé, ñîîòâåòñòâóþùèå ñïåêòðàì èîíîâ òåðáèÿ è ìåäè, ïåðåêðûâàþòñÿ.
Îäíàêî ïðè Ò " 4.2 K èíòåíñèâíîñòü ñïåêòðà îò òåðáèÿ
ñóùåñòâåííî óìåíüøàåòñÿ, ÷òî ïîçâîëÿåò ñëåäèòü çà
èçìåíåíèåì ñèãíàëà îò ìåäè.
Àíàëèç ìîäåëüíûõ ñïåêòðîâ ÝÏÐ ïîêàçàë, ÷òî ñïåêòð
ÝÏÐ ïÿòèÿäåðíîãî êëàñòåðà ïðåäñòàâëÿåò, â îñíîâíîì,
ñóììó ñïåêòðîâ ÝÏÐ îò äâóõ äâóõúÿäåðíûõ ôðàãìåíòîâ,
îáðàçîâàííûõ êðàéíèìè èîíàìè ìåäè è èîíàìè òåðáèÿ
Cu(2)–Tb, à òàêæå ñïåêòðîì îò öåíòðàëüíîãî êîìïëåêñà
Cu1, ðàñùåïë¸ííîãî çà ñ÷¸ò âçàèìîäåéñòâèÿ ñ äâóìÿ
èîíàìè òåðáèÿ Tb–Cu(1)–Tb. Îòíåñåíèå ñèãíàëîâ â ñïåêòðå ê îïðåäåë¸ííûì ïåðåõîäàì ïîìîãëî ïðàâèëüíî âûáðàòü ïàðàìåòðû îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ äëÿ ñîãëàñîâàíèÿ ðàññ÷èòàííûõ è ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ñïåêòðîâ ïÿòèÿäåðíîãî êëàñòåðà.
Âûâîäû
Âïåðâûå ìåòîäîì ÝÏÐ èññëåäîâàíû îáìåííûå âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó èîíîì ìåäè è ãàäîëèíèåì è ìåäè ñ
íåêðàìåðñîâûì èîíîì Tb3!. Ïðîàíàëèçèðîâàíû îñîáåííîñòè ïðîÿâëåíèÿ ýòîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â ñïåêòðàõ ÝÏÐ
äëÿ äèìåðíûõ ôðàãìåíòîâ Cu–Gd è Cu–Tb, à òàêæå äëÿ
ïÿòèÿäåðíûõ ôðàãìåíòîâ Cu–Tb–Cu–Tb–Cu. Ïîñëåäíèå
ðåçóëüòàòû ïðåäñòàâëÿþò îñîáûé èíòåðåñ, òàê êàê ïîêàçàíà âîçìîæíîñòü îïðåäåëåíèÿ çíàêà è âåëè÷èíû ýòîãî
âçàèìîäåéñòâèÿ èç ñïåêòðîâ ÝÏÐ äëÿ ñëó÷àÿ, êîãäà íèæíèìè ñîñòîÿíèÿìè èîíà Tb3! ÿâëÿþòñÿ ñîñòîÿíèÿ Ž0ñ,
Ž)1ñ.
Äëÿ èññëåäîâàííîãî ïÿòèÿäåðíîãî êîìïëåêñà óñòàíîâëåí ôåððîìàãíèòíûé õàðàêòåð îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ
научные сообщения
ìåæäó èîíàìè ìåäè è òð¸õâàëåíòíîãî òåðáèÿ. Ïðè÷¸ì
äîñòàòî÷íî íàä¸æíî óñòàíîâëåíî, ÷òî ôåððîìàãíèòíûé
õàðàêòåð âçàèìîäåéñòâèÿ ðåàëèçóåòñÿ ïî äâóì ðàçíûì
êàíàëàì Ñu(2)–Tb è Tb–Cu(1), ÷òî ãîâîðèò â ïîëüçó ãèïîòåçû î íåçàâèñèìîñòè õàðàêòåðà âçàèìîäåéñòâèÿ îò ãåîìåòðèè è ïðèðîäû ëèãàíäîâ ìîñòèêîâîãî ôðàãìåíòà.
Îáðàçöû äëÿ èññëåäîâàíèÿ ñèíòåçèðîâàíû è ïðåäîñòàâëåíû Ì. Àíäðóõîì (Ôàêóëüòåò õèìèè Óíèâåðñèòåòà
ã. Áóõàðåñòà, Ðóìûíèÿ) è Ã. Íîâèöêèì (Èíñòèòóò õèìèè
Àêàäåìèè íàóê Ðåñïóáëèêè Ìîëäîâû).
Ðàáîòà âûïîëíåíà ïðè ôèíàíñîâîé ïîääåðæêå ÐÔÔÈ
(¹ 04-02-17163) è ãðàíòà Ïðåçèäåíòà ÐÔ “Âåäóùèå
íàó÷íîé øêîëû” (ÍØ- 6213.2006.2).
Ëèòåðàòóðà
1. Bencini A., Benelli C., Caneschi A., Dei A., Gatteschi D.: Inorg. Chem.
25, 572 (1986)
2. Benelli C., Gatteschi D., Guillou O., Pardi L.: Inorg. Chem. 29, 1750–
1755 (1990)
3. Guillou O., Kahn O., Oushoorn R.L., Boubekeur K., Batail P.: Inorg.
Chim. Acta 198–200, 119–131 (1992)
4. Wang S.: Inorg. Chem. 30, 2252 (1991); Wang S., Pang Z., Wagner
M.J.: Inorg. Chem. 31, 5381 (1992)
5. Kahn O.: Molecular magnetism. New York: VCH Publishers 1993.
380 p.
6. Kahn O.: Adv. Inorg. Chem. 4, 179–358 (1996)
7. Chen L., Breeze S.R., Roussea R.J., Wang A., Thompson L.K.: Inorg.
Chem. 34, 454 (1995)
Казанский физико–технический институт 2006
|
65
8. Miller J.S., Epstein A.J.: Chem. Eng. News 73, 30–42 (1995)
9. Likodimos V., Guskos N., Gamari-Seale H., Koufoudakis A., Wabia M.,
Typek J., Fuks H.: Phys. Rev. B 54, 12342–12352 (1996)
10. Ramade I., Kahn O., Jeannin Y., Robert F.: Inorg. Chem. 36, 930–936
(1997)
11. Okawa H., Furutachi A., Fenton D.E.: Coord. Chem. Rev. 174, 51–75
(1998)
12. Kahn M.L., Mathoniere C., Kahn O.: Inorg. Chem. 38, 3692–3697
(1999)
13. Kahn M.L., Sutter J.P., Golhen S., Guionneau P., Ouahab L., Kahn O.,
Chasseau D.: J. Am. Chem. Soc. 122, 3413 (2000)
14. Piguet C., Edder C., Rigaut S., Bernardinelli G., Bunzli J.-C.G.,
Hopfgarther G.: J. Chem. Soc., Dalton Trans. 3999–4006 (2000)
15. Sutter J.P., Kahn M.L.: Poyhedron 20, 1593 (2001)
16. Rizzi A.C., Calvo R., Baggio R., Garland M.T., Pena O., Perec M.:
Inorg. Chem. 41, 5609–5614 (2002)
17. Sakamoto M., Manseki K., Okawa H.: Coord. Chem. Rev. 219–221,
379–414 (2001)
18. Avecilla F., Platas-Iglesias C., Rodrigues-Cortinas R., Guillemot G.,
Bunzli J.-C.G., Brondino C.D., Geraldes C.F.G., de Blas A., RodriguezBlas T.: J. Chem. Soc., Dalton Trans. 4659–4665 (2002)
19. Benelli C., Gatteschi D.: Chem. Rev. 102, 2369 (2002)
20. Salikhov K.M., Galeev R.T., Voronkova V.K., Yablokov Yu.V., Legendziewicz J.: Appl. Magn. Reson. 14, 457–472 (1998)
21. Voronkova V.K., Galeev R.G., Shova S., Novitchi G., Turta C.I., Caneschi
A., Gatteschi D., Lipkowski J., Simonov Yu.A.: Appl. Magn. Reson. 25,
227–247 (2003)
22. Àáðàãàì À., Áëèíè Á.: Ýëåêòðîííûé ïàðàìàãíèòíûé ðåçîíàíñ
ïåðåõîäíûõ èîíîâ, ò. 1. Ì.: Ìèð 1970. 651 c.
23. Àëüòøóëåð Ñ.À., Êîçûðåâ Á.Ì.: Ýëåêòðîííûé ïàðàìàãíèòíûé
ðåçîíàíñ ñîåäèíåíèé ýëåìåíòîâ ïðîìåæóòî÷íûõ ãðóïï. Ì.: Íàóêà
1972. 672 ñ.
24. Baker J.M.: Proc. Rîó. Soc. Lond. A 413, 515–528 (1987)
25. Bencini A., Gatteschi D.: Electron paramagnetic resonance of exchange
coupled systems. Berlin, Heidelberg: Springer 1990. 287 p.
Казанский физико–технический институт 2006
ESEEM êàê ìåòîä èññëåäîâàíèÿ äèïîëü-äèïîëüíûõ âçàèìîäåéñòâèé â íèòðîêñèëüíûõ
áèðàäèêàëàõ
Ð. Á. Çàðèïîâ, Ê. Ì. Ñàëèõîâ
Îòäåë õèìè÷åñêîé ôèçèêè, ëàáîðàòîðèÿ ìîëåêóëÿðíîé ôîòîõèìèè
 äàííîé ðàáîòå ðàññìîòðåíû âîçìîæíîñòè ïðèìåíåíèÿ ESEEM (electron spin echo envelop modulation – ìîäóëÿöèÿ ñïàäà ýëåêòðîííîãî ñïèíîâîãî ýõà) ýêñïåðèìåíòà äëÿ èçó÷åíèÿ âçàèìîäåéñòâèé ìåæäó äâóìÿ ïàðàìàãíèòíûìè öåíòðàìè.
 2005 ãîäó áûë ïðèîáðåò¸í è ââåä¸í â ýêñïëóàòàöèþ
íîâûé ñïåêòðîìåòð ÝÏÐ EleXsys E580, êîòîðûé ïîçâîëÿåò ïðîâîäèòü èññëåäîâàíèÿ â òðàäèöèîííîì ñòàöèîíàðíîì è èìïóëüñíûõ ðåæèìàõ. Ñòàöèîíàðíûé ÝÏÐ íå
ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü èíôîðìàöèþ î ñëàáûõ ñïèí-ñïèíîâûõ âçàèìîäåéñòâèÿõ, òàêèõ êàê äèïîëü-äèïîëüíîå âçàèìîäåéñòâèå ìåæäó äâóìÿ ïàðàìàãíèòíûìè öåíòðàìè íà
ðàññòîÿíèè áîëåå 1 íì. Èñïîëüçîâàíèå èìïóëüñíûõ ðåæèìîâ îòêðûâàåò íîâûå âîçìîæíîñòè äëÿ ïîëó÷åíèÿ
èíôîðìàöèè, êîòîðàÿ íåäîñòóïíà â ñòàöèîíàðíîì ðåæèìå: èìïóëüñíûå ìåòîäû ïîçâîëÿþò èññëåäîâàòü ñëàáûå
ñïèí-ñïèíîâûå âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó ïàðàìàãíèòíûìè
÷àñòèöàìè, íàõîäÿùèìèñÿ íà ðàññòîÿíèè äî 5 íì äðóã îò
äðóãà. Ñðåäè èìïóëüñíûõ ìåòîäîâ äëÿ èññëåäîâàíèÿ
âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó ïàðàìàãíèòíûìè öåíòðàìè íàèáîëåå ïðÿìûì ìåòîäîì ÿâëÿåòñÿ ìåòîäèêà PELDOR (pulse
electron double resonance – äâîéíîé ýëåêòðîí-ýëåêòðîííûé ðåçîíàíñ) ýêñïåðèìåíòà. Îäíàêî, õîðîøèå ïîòåíöèàëüíûå âîçìîæíîñòè äëÿ èññëåäîâàíèÿ ñðàâíèòåëüíî
ñëàáûõ ñïèí-ñïèíîâûõ âçàèìîäåéñòâèé èìåþò ýêñïåðèìåíòû ïî èçó÷åíèþ ìîäóëÿöèè ñïàäà ñèãíàëîâ ýëåêòðîííîãî ñïèíîâîãî ýõà, ESEEM ýêñïåðèìåíòû. Äàííîå
èññëåäîâàíèå íàïðàâëåíî íà îñâîåíèå íîâûõ ìåòîäèê
ðàáîòû â èìïóëüñíîì ðåæèìå, â ÷àñòíîñòè, èçó÷åíèå
ñëàáûõ äèïîëü-äèïîëüíûõ âçàèìîäåéñòâèé ðàçëè÷íûìè
ïðîòîêîëàìè ìåòîäà ESEEM.
Èçó÷åíèå ñïèí-ñïèíîâûõ âçàèìîäåéñòâèé ïðåäñòàâëÿåò èíòåðåñ, ïîñêîëüêó íåðåäêî ìû èìååì äåëî ñ ñèñòåìàìè, â êîòîðûõ ïðèñóòñòâóåò ïàðà âçàèìîäåéñòâóþùèõ
ïàðàìàãíèòíûõ ÷àñòèö. Òàê, íàïðèìåð, ïàðà ìîæåò îáðàçîâàòüñÿ â ðåçóëüòàòå âíåøíåãî âîçäåéñòâèÿ íà ñèñòåìó
èëè æå ìû ìîæåì çàðàíåå ââåñòè å¸ â ñèñòåìó â êà÷åñòâå
ñïèíîâîé ìåòêè. Ñïèíîâûå ìåòêè øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ
äëÿ èçó÷åíèÿ ñòðóêòóðû è äèíàìèêè ïîëèìåðîâ è áèîëîãè÷åñêèõ îáúåêòîâ. Îíè, êàê ïðàâèëî, ââîäÿòñÿ â ìàêðîìîëåêóëÿðíûå ñèñòåìû äëÿ èõ äàëüíåéøåãî èññëåäîâàíèÿ. Ìåòîäîì ýëåêòðîííîãî ïàðàìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà
(ÝÏÐ) ìîæíî èçó÷àòü ïîäîáíûå ñèñòåìû. Ïðè áîëüøèõ
ðàññòîÿíèÿõ ìåæäó ïàðàìàãíèòíûìè öåíòðàìè âêëàäû
îò äèïîëü-äèïîëüíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ìàñêèðóþòñÿ íåîäíîðîäíûì óøèðåíèåì ëèíèè ÝÏÐ çà ñ÷¸ò ñâåðõòîíêîãî
âçàèìîäåéñòâèÿ ñ ÿäðàìè, àíèçîòðîïèè g-òåíçîðà, íåîäíîðîäíîñòè âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Ýòîãî ýôôåêòà ìîæíî èçáåæàòü, èñïîëüçóÿ èìïóëüñíûå ìåòîäû ÝÏÐ,
îñíîâàííûå íà ÿâëåíèè ñïèíîâîãî ýõà [1]. Â èìïóëüñíîì
ýêñïåðèìåíòå âêëàä îò ñïèí-ñïèíîâîãî âçàèìîäåéñòâèÿ
ïðîÿâëÿåòñÿ â âèäå ìîäóëÿöèè, êîòîðûé íàêëàäûâàåòñÿ
íà ñïàä ýõà (ESEEM). Îäíàêî ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ñóùåñòâóåò åù¸ îäèí èñòî÷íèê ìîäóëÿöèé – âêëàä, îáóñëîâëåííûé ñâåðõòîíêèì âçàèìîäåéñòâèåì. Âçàèìîäåéñòâèå ýëåêòðîííûõ ñïèíîâ ñ ÿäåðíûìè ñïèíàìè òàêæå
ìîæåò âûçâàòü ïåðèîäè÷åñêèå îñöèëëÿöèè, íàêëàäûâàåìûå íà ñïàä ýõî. Íî, âàðüèðóÿ ïðîòîêîë èìïóëüñíîãî
ýêñïåðèìåíòà, ìû ìîæåì ïîäàâèòü âêëàä îò ñâåðõòîíêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â ESEEM è âûÿâèòü âêëàä îò ñëàáîãî
äèïîëü-äèïîëüíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó äâóìÿ ïàðàìàãíèòíûìè öåíòðàìè.
 äàííîé ðàáîòå áûëè ñðàâíåíû âîçìîæíîñòè äâóõèìïóëüñíîãî, òð¸õèìïóëüñíîãî è ÷åòûð¸õèìïóëüñíîãî
ìåòîäîâ ESEEM.  êà÷åñòâå îáðàçöà èññëåäîâàëñÿ íèòðîêñèëüíûé áèðàäèêàë (ðèñ. 1).
Èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëèñü íà èìïóëüñíîì ñïåêòðîìåòðå EleXsys E580 ïðè òåìïåðàòóðå æèäêîãî àçîòà.
Øèðèíà ñïåêòðà ÝÏÐ äàííîãî íèðîêñèëüíîãî áèðàäèêàëà 7 ìT. Ïîëîñà âîçáóæäåíèÿ ÑÂ× èìïóëüñà äëÿ
EleXsys E580 ñîñòàâëÿåò äî 1 ìT. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî â
íàøèõ ýêñïåðèìåíòàõ îäíèì ÑÂ× èìïóëüñîì ìû ìîæåì
âîçáóäèòü ëèøü íåáîëüøóþ ÷àñòü áèðàäèêàëîâ. Ïðåäïîëîæèì, ÷òî ïåðâûì èìïóëüñîì ìû âîçáóäèëè ïàðàìàãíèòíûé öåíòð îäíîãî âûäåëåííîãî áèðàäèêàëà. Âåðîÿòíîñòü òîãî, ÷òî âòîðûì èìïóëüñîì áóäåò âîçáóæä¸í òîò
æå ñàìûé ïàðàìàãíèòíûé öåíòð, íå áîëüøå 0.1 ïðè òåõ
ïàðàìåòðàõ ñïåêòðà è ÑÂ× èìïóëüñîâ, êîòîðûå áûëè
ïðèâåäåíû âûøå. Öåëåñîîáðàçíî ðàçäåëèòü âñå ýëåêò-
H3C
.
O N
CH3
N
H3C CH3
C
H
H3C CH3
N
N
C
H
C N N
H
C
H
.
N O
N
CH3
H 3C
Ðèñ. 1. Õèìè÷åñêàÿ ñòðóêòóðà èìèäàçîëèíîâîãî áèðàäèêàëà.
66
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
π/2
π/2
π
τ
τ
|
67
π/2
π/2
τ
Τ
τ
t
t
Ðèñ. 2. Ñõåìàòè÷åñêîå ïðåäñòàâëåíèå äâóõèìïóëüñíîãî ESEEM ýêñïåðèìåíòà (äëèòåëüíîñòè èìïóëüñîâ 16 è 32 íñ, ñîîòâåòñòâåííî).
Ðèñ. 4. Ýêñïåðèìåíò ñòèìóëèðîâàííîãî ýõà (äëèòåëüíîñòè âñåõ èìïóëüñîâ ïî 16 íñ).
ðîííûå ñïèíû íà äâà òèïà: À è Â. Òå ñïèíû, êîòîðûå
âîçáóæäàþòñÿ ÑÂ× èìïóëüñîì, áóäåì ñ÷èòàòü ñïèíàìè
À, à êîòîðûå íå âîçáóæäàþòñÿ, ñîîòâåòñòâåííî, ñïèíàìè
Â. Äëÿ ðàññìàòðèâàåìîé ñèòóàöèè â ðåçóëüòàòå äåéñòâèÿ,
íàïðèìåð, äâóõ ÑÂ× èìïóëüñîâ îáðàçóþòñÿ ïàðû òèïà
À-À (îêîëî 10%) è òèïà À- (îêîëî 90%). Ðàçëè÷àòü ýòè
ïàðû î÷åíü âàæíî, ïîòîìó ÷òî äèïîëü-äèïîëüíîå âçàèìîäåéñòâèå ìåæäó ñïèíàìè À-À è À- ïðîÿâëÿþò ñåáÿ
ïî-ðàçíîìó â ñïàäå ñèãíàëà ñïèíîâîãî ýõà. Íàïðèìåð, â
ïàðàõ À-À äèïîëü-äèïîëüíîå âçàèìîäåéñòâèå ìîæåò
ïðèâîäèòü ê ìîäóëÿöèè ñïàäà ñèãíàëà ýõà, â òî âðåìÿ
êàê â ïàðàõ À-Â ýòî âçàèìîäåéñòâèå ìîæåò è íå ïðîÿâëÿòüñÿ.
Ðàññìîòðèì ïîñëåäîâàòåëüíî òðè ïðîòîêîëà ýêñïåðèìåíòà.
à) Äâóõèìïóëüñíàÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü èìïóëüñîâ
p/2-t-p-t-ýõî, ãäå t èçìåíÿåòñÿ (ðèñ. 2). Ýòà ïîñëåäîâàòåëüíîñòü èçâåñòíà êàê ïåðâè÷íîå èëè õàíîâñêîå ýõî.
 ïàðàõ À-À äèïîëü-äèïîëüíîå âçàèìîäåéñòâèå íå
áóäåò ðåôîêóñèðîâàòüñÿ âòîðûì, p, èìïóëüñîì, è ïîýòîìó ýòî âçàèìîäåéñòâèå ïðèâåä¸ò ê ìîäóëÿöèè ñïàäà ñèãíàëà ýõà, à â ïàðàõ À- äèïîëü-äèïîëüíîå âçàèìîäåéñòâèå áóäåò ðåôîêóñèðîâàòüñÿ p-èìïóëüñîì è íå âíåñ¸ò
âêëàä â ìîäóëÿöèþ ýõà. Ïîýòîìó ãëóáèíà ìîäóëÿöèè
ïåðâè÷íîãî ýõà áóäåò ïðîïîðöèîíàëüíà êîëè÷åñòâó À-À
ïàð. Íî äîëÿ ïàð òèïà À-À ìàëà ïî ñðàâíåíèþ ñ äîëåé
ïàð À-Â, ñëåäîâàòåëüíî, äèïîëü-äèïîëüíûå âêëàäû â
ìîäóëÿöèè ïåðâè÷íîãî ýõà áóäóò ïðîÿâëÿòüñÿ î÷åíü ñëà-
áî. Ýòîò ôàêò ïîäòâåðæäàåòñÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûìè äàííûìè (ðèñ. 3).
 ñïåêòðå ïðèñóòñòâóþò ñèãíàëû ñ îäèíàðíîé è óäâîåííîé ëàðìîðîâñêèìè ÷àñòîòàìè ïðîòîíîâ (14.4 è 28.8
ÌÃö). Äèïîëü-äèïîëüíûõ âêëàäîâ â ìîäóëÿöèþ ñèãíàëà
íå íàáëþäàåì.
á) Òð¸õèìïóëüñíàÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü p/2-t-p/2-Tp/2-t-ýõî, ãäå T ôèêñèðîâàíî, à t èçìåíÿåòñÿ (ðèñ. 4).
Ýòîò ýêñïåðèìåíò èçâåñòåí êàê ñòèìóëèðîâàííîå ñïèíîâîå ýõî. Â ýòîì ýêñïåðèìåíòå èíòåðâàë âðåìåíè Ò ìîæåò
áûòü íà ïîðÿäîê áîëüøå èíòåðâàëà âðåìåíè t, è ïîýòîìó
çà âðåìÿ Ò ñïèí-ðåø¸òî÷íàÿ ðåëàêñàöèÿ ñïèíîâ ìîæåò
ïåðåâåðíóòü ñïèíû ýëåêòðîíîâ.  ðåçóëüòàòå ïîñëåäîâàòåëüíîñòü p/2-T-p/2 ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê îäèí ñîñòàâíîé “èìïóëüñ”, êîòîðûé èçìåíÿåò îðèåíòàöèþ ñïèíà,
÷òî ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ ÷èñëà òàêèõ ïàð, ãäå äèïîëü-äèïîëüíîå âçàèìîäåéñòâèå íå ðåôîêóñèðóåòñÿ è
äà¸ò âêëàä â ìîäóëÿöèþ ñèãíàëà ýõà [2–4].
 ýêñïåðèìåíòå ïåðâè÷íîãî ýõà âêëàä â ìîäóëÿöèþ
âíîñèëè òîëüêî À-À ïàðû. Â äàííîì ýêñïåðèìåíòå, íàðÿäó ñ ïàðàìè À-À, âêëàä â ìîäóëÿöèþ òàêæå áóäóò
âíîñèòü è À-Â ïàðû. Ýòî ïðîèñõîäèò èç-çà òîãî, ÷òî çà
âðåìÿ Ò ñïèí  ìîæåò ïåðåâåðíóòüñÿ çà ñ÷¸ò ñïèíðåø¸òî÷íîé ðåëàêñàöèè, ÷òî êàê áû ïðèâîäèò ê ïîÿâëåíèþ ïàðû À-À. Òàêèì îáðàçîì, ìû óâåëè÷èâàåì ÷èñëî
ïàð À-À è îæèäàåì, ÷òî âêëàä äèïîëü-äèïîëüíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ âîçðàñò¸ò.
Èç Ôóðüå ñïåêòðà (ðèñ. 5) âèäíî, ÷òî, â îòëè÷èå îò
äâóõèìïóëüñíîãî ESEEM, íå íàáëþäàåòñÿ êîìïîíåíòà
0
10
20
30
40
50
60
70
80
f (МГц)
Ðèñ. 3. Ôóðüå ñïåêòð äâóõèìïóëüñíîãî ESEEM. Êîíöåíòðàöèÿ íèòðîêñèëüíîãî áèðàäèêàëà, ðàñòâîð¸ííîãî â òîëóîëå, 2 ìÌ.
0
10
20
30
40
50
60
f (МГц)
Ðèñ. 5. Ôóðüå ñïåêòð òð¸õèìïóëüñíîãî ýêñïåðèìåíòà.
70
80
68
|
научные сообщения
π/2
π/2
π/2
τ1
Казанский физико–технический институт 2006
Τ
π
τ2
t
τ2 − τ1
0
10
20
30
40
50
60
70
80
f (МГц)
Ðèñ. 6. ×åòûð¸õèìïóëüñíûé ESEEM ýêñïåðèìåíò.
ïðè óäâîåííîé ÷àñòîòå îò ïðîòîíà, íî çàòî âèäåí âêëàä
îò äèïîëü-äèïîëüíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ íà ÷àñòîòå 7.4
ÌÃö. Òàêèì îáðàçîì, â õîäå äàííîãî ýêñïåðèìåíòà íàì
óäà¸òñÿ çàðåãèñòðèðîâàòü âêëàä ñëàáîãî äèïîëü-äèïîëüíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â ñïàä ñèãíàëà ýõà.
â) ×åòûð¸õèìïóëüñíàÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü èìïóëüñîâ p/2-t1-p/2-T-p/2-t2-p-t1-ýõî (ðèñ. 6), ãäå T ôèêñèðîâàíî, à t1, t2 âàðüèðóþòñÿ (t2 ` t1 è T @ Tm) [5]. Îò ïðåäûäóùåãî ýêñïåðèìåíòà îíà îòëè÷àåòñÿ òåì, ÷òî â ìîìåíò
âðåìåíè t2 ïîäà¸òñÿ p èìïóëüñ, êîòîðûé ðåôîêóñèðóåò
ñòèìóëèðîâàííîå ýõî â ìîìåíò âðåìåíè t2 # t1 ïîñëå ïîñëåäíåãî èìïóëüñà.
Ñîãëàñíî ðèñ. 7, âêëàäû îò ñâåðõòîíêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ óäà¸òñÿ ïîäàâèòü, è ìîæåì íàáëþäàòü òîëüêî
âêëàä îò äèïîëü-äèïîëüíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ. ×àñòîòà
äèïîëü-äèïîëüíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â äàííîì ñëó÷àå
7.14 ÌÃö. Èç äàííîãî ýêñïåðèìåíòà ñëåäóåò, ÷òî ïîñëåäîâàòåëüíîñòü ðåôîêóñèðîâàííîãî ñòèìóëèðîâàííîãî ýõà íàèëó÷øèì îáðàçîì ïîçâîëÿåò âûäåëèòü âêëàä
ñëàáîãî äèïîëü-äèïîëüíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ èç ìîäóëÿöèè ñïàäà ñèãíàëà ýõà.
Äëÿ òîãî, ÷òîáû âû÷èñëèòü ðàññòîÿíèå ìåæäó äâóìÿ
íåñïàðåííûìè ýëåêòðîíàìè (ðèñ. 1), ïîëàãàåì, ÷òî J " 0,
ïîñêîëüêó ïåðåêðûâàíèÿ îáîëî÷åê íåñïàðåííûõ ýëåêòðîíîâ äëÿ äàííîé ñòðóêòóðû áèðàäèêàëà íå îæèäàåòñÿ
[2]. Èç ïðèâåä¸ííûõ íà ðèñ. 5 è 7 ñïåêòðîâ íàõîäèì
äèïîëü-äèïîëüíóþ ÷àñòîòó wdd è, èñïîëüçóÿ ôîðìóëó
Ðèñ. 7. Ôóðüå ñïåêòð ïîñëåäîâàòåëüíîñòè ðåôîêóñèðîâàííîãî ñòèìóëèðîâàííîãî ýõà.
w dd =
m0 g 2 be2 1
(3cos 2 q AB - 1) ,
3
4ph rAB
íàõîäèì ðàññòîÿíèå ìåæäó íåñïàðåííûìè ýëåêòðîíàìè,
ðàâíîå 2.1 íì.
Èç ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ ñëåäóåò, ÷òî ïîñëåäîâàòåëüíîñòü ðåôîêóñèðîâàííîãî ñòèìóëèðîâàííîãî ýõà
èìååò ïðåèìóùåñòâî â èçó÷åíèè îòíîñèòåëüíî ñëàáûõ
äèïîëü-äèïîëüíûõ âçàèìîäåéñòâèé ìåæäó äâóìÿ ïàðàìàãíèòíûìè öåíòðàìè ïî ñðàâíåíèþ ñ äâóõ- è òð¸õèìïóëüñíûìè ïðîòîêîëàìè ESEEM.
Ðàáîòà âûïîëíÿëàñü ñîâìåñòíî ñ Ë. Â. Êóëèêîì è
Ñ. À. Äçþáîé (Èíñòèòóò õèìè÷åñêîé êèíåòèêè è ãîðåíèÿ ÑÎ ÐÀÍ, ã. Íîâîñèáèðñê).
Ëèòåðàòóðà
1. Ñàëèõîâ Ê.Ì., Ñåì¸íîâ À.Ã., Öâåòêîâ Þ.Ä.: Ýëåêòðîííîå ñïèíîâîå
ýõî è åãî ïðèìåíåíèå. Ì.: Íàóêà 1976. 342 c.
2. Kulik L.V., Dzuba S.A., Grigoryev I.A., Tsvetkov Yu.D.: Chem. Phys.
Lett. 343, 315–324 (2001)
3. Æèäîìèðîâ Ã.Ì., Ñàëèõîâ Ê.Ì.: ÆÝÒÔ 56, 1933–1939 (1969)
4. Salikhov K.M., Dzuba S.A., Raitsimring A.M.: J. Magn. Reson. 42,
255–276 (1981)
5. Schweiger A., Jeschke G.: Principles of pulse electron paramagnetic
resonance. Oxford: Oxford University Press 2001. 604 p.
Казанский физико–технический институт 2006
Ïðèìåíåíèå âðåìÿðàçðåø¸ííîãî ÝÏÐ è îïòè÷åñêîé ñïåêòðîñêîïèè äëÿ
èññëåäîâàíèÿ ôîòîäèíàìè÷åñêèõ ðåàêöèé, âîçíèêàþùèõ ïðè èìïóëüñíîì ëàçåðíîì
ôîòîëèçå
À. À. Îáûíî÷íûé, Â. Ñ. Èþäèí, Ê. Ì. Ñàëèõîâ
Îòäåë õèìè÷åñêîé ôèçèêè, ëàáîðàòîðèÿ ìîëåêóëÿðíîé ôîòîõèìèè
 äàííîé ðàáîòå èññëåäóþòñÿ ôîòîäèíàìè÷åñêèå ðåàêöèè (ÔÄÐ), ïðîòåêàþùèå ïðè ëàçåðíîì âîçáóæäåíèè
ôîòîñåíñèáèëèçàòîðîâ ìåòîäîì âðåìÿðàçðåø¸ííîãî ÝÏÐ (ÂÐ ÝÏÐ). Ïîêàçàíî, ÷òî ïðèñóòñòâèå ìîëåêóëÿðíîãî êèñëîðîäà, ðàñòâîð¸ííîãî â îáðàçöå, âëèÿåò íà ñïåêòðû ÝÏÐ. Çàôèêñèðîâàí ýôôåêò ïåðåíîñà ýíåðãèè
è ïîëÿðèçàöèè ýëåêòðîííûõ ñïèíîâ ìåæäó ìîëåêóëàìè ïîðôèðèíîâ ïðè ôîòîëèçå ñìåøàííûõ ðàñòâîðîâ
ïîðôèðèíîâ.
íèÿ ïðîïîðöèîíàëüíà êâàäðàòó êîíöåíòðàöèè 1Î2* [4]. Ýòî
ñâå÷åíèå îáÿçàíî äèìåðàì âîçáóæä¸ííûõ ìîëåêóë êèñëîðîäà [5]. Ñ îòêðûòèåì ÿâëåíèÿ ïîëÿðèçàöèè ýëåêòðîííûõ ñïèíîâ â ôîòîõèìè÷åñêèõ ðåàêöèÿõ è ðàçðàáîòêè
òåõíèêè âðåìÿðàçðåø¸ííîãî ýëåêòðîííîãî ïàðàìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà (ÂÐ ÝÏÐ) ïîÿâèëàñü âîçìîæíîñòü ïðÿìîé ðåãèñòðàöèè ïàðòíåðà ñèíãëåòíîãî êèñëîðîäà â ÔÄÐ,
ôîòîñåíñèáèëèçàòîðà [6].
 íàñòîÿùåé ðàáîòå ìåòîäàìè ÂÐ ÝÏÐ è ëþìèíåñöåíöèè èññëåäîâàëèñü ôîòîâîçáóæä¸ííûå ïîðôèðèíû è
èõ âçàèìîäåéñòâèå ñ êèñëîðîäîì.
Ââåäåíèå
Ðåàêöèè ôîòîñåíñèáèëèçèðîâàííîãî îêèñëåíèÿ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé êèñëîðîäîì èçâåñòíû äàâíî. Îäíàêî
èõ ìîëåêóëÿðíûå ìåõàíèçìû îñòàþòñÿ ïðåäìåòîì äèñêóññèè. Ïî ñîâðåìåííûì ïðåäñòàâëåíèÿì ïðåäïîëàãàåòñÿ äâà òèïà ôîòîäèíàìè÷åñêèõ ðåàêöèé (ÔÄÐ). Ïåðâûì
òèïîì ÔÄÐ ÿâëÿåòñÿ ôîòîâîññòàíîâëåíèå òðèïëåòíîé
ìîëåêóëû ôîòîñåíñèáèëèçàòîðà îêèñëÿåìûì ñîåäèíåíèåì, çàòåì ôîòîâîññòàíîâëåííûé êðàñèòåëü ïåðåäà¸ò ýëåêòðîí ìîëåêóëÿðíîìó êèñëîðîäó [1]:
Ð + hn D 1Ð * D 3Ð * ! D D ·Ð# ! ·D!,
·Ð# ! O D P ! ·O #.
2
2
Ìåòîäèêà è òåõíèêà ýêñïåðèìåíòà
Ïðèãîòîâëåíèå îáðàçöîâ
Ïðè ÔÄÐ “âòîðîãî” òèïà ïåðâè÷íûì ÿâëÿåòñÿ ïåðåíîñ
ýíåðãèè îò òðèïëåòíîé ìîëåêóëû ôîòîñåíñèáèëèçàòîðà
íà êèñëîðîä ñ çàñåëåíèåì ñèíãëåòíîãî ñîñòîÿíèÿ (1Î2),
çàòåì ñèíãëåòíûé êèñëîðîä îñóùåñòâëÿåò îêèñëåíèå ñîîòâåòñòâóþùèõ ñóáñòðàòîâ [1]:
Ãåìàòîïîðôèðèí IX, òåòðàôåíèëïîðôèí öèíêà, ìåçîïîðôèðèí, òåòðàôåíèëïîðôèí ìàãíèÿ, îêòîýòèëïîðôèí,
áûëè ïîñòàâëåíû ôèðìîé Aldrich è äàëüíåéøåé î÷èñòêå íå ïîäâåðãàëèñü. Èñïîëüçóåìûé â êà÷åñòâå ðàñòâîðèòåëÿ êîììåð÷åñêèé òîëóîë è òåòðàãèäðîôóðàí ïîäâåðãàëèñü î÷èñòêå ïî ñòàíäàðòíûì ìåòîäèêàì [7, 8].
Äëÿ îïðåäåëåíèÿ ñîäåðæàíèÿ ðàñòâîð¸ííîãî êèñëîðîäà
â îáðàçöå èñïîëüçîâàëñÿ ñòàáèëüíûé ðàäèêàë ÒÅÌÏÎ.
Ìåòîäèêà ïðèãîòîâëåíèÿ îáðàçöîâ ñ ðàçíûì ñîäåðæàíèåì ðàñòâîð¸ííîãî êèñëîðîäà â îáðàçöå îïèñàíà â
ðàáîòå [9].
Ð + hn D 1Ð * D 3Ð * ! Î2 D 1Î2* ! Ð,
1
Î2* ! D D Dîõ,
ãäå Ð, 1Ð * è 3Ð * – ìîëåêóëû ôîòîñåíñèáèëèçàòîðà â îñíîâíîì è âîçáóæä¸ííîì ñèíãëåòíîì è òðèïëåòíîì ñîñòîÿíèÿõ, ñîîòâåòñòâåííî, à D – ñóáñòðàò îêèñëåíèÿ.
Îáà òèïà ðåàêöèé øèðîêî ðàñïðîñòðàíåíû. Ýòè ðåàêöèè ÿâëÿþòñÿ ïðè÷èíîé ôîòîäåñòðóêòèâíîãî äåéñòâèÿ
ïîðôèðèíîâ ïðè èõ èçáûòî÷íîì íàêîïëåíèè â êëåòêàõ
ðàñòåíèé è æèâîòíûõ [2], îïðåäåëÿþò ôîòîäèíàìè÷åñêóþ òåðàïèþ ðàêîâûõ îïóõîëåé [2, 3]. Îäíèì èç ïóòåé
èññëåäîâàíèÿ ìåõàíèçìà ÔÄÐ ÿâëÿåòñÿ èçó÷åíèå 1Î2*.
Áûëî îáíàðóæåíî, ÷òî ôîòîñåíñèáèëèçèðîâàííàÿ ãåíåðàöèÿ 1Î2* â íàñûùåííûõ âîçäóõîì ðàñòâîðàõ ñîïðîâîæäàåòñÿ ôîñôîðåñöåíöèåé â ÈÊ äèàïàçîíå (1270 íì).
Îäíîâðåìåííî íàáëþäàëîñü êîðîòêîâîëíîâîå ñâå÷åíèå â
âèäèìîé îáëàñòè ñïåêòðà. Èíòåíñèâíîñòü ýòîãî ñâå÷å-
Àïïàðàòóðà
Äëÿ èññëåäîâàíèÿ ôîòîäèíàìè÷åñêèõ ðåàêöèé, âîçíèêàþùèõ ïðè èìïóëüñíîì ëàçåðíîì ôîòîëèçå áûëè ïðèìåíåíû ìåòîäû ÝÏÐ ñïåêòðîñêîïèè (ÂÐ ÝÏÐ è ÝÏÐ â ñòàöèîíàðíîì ðåæèìå) è îïòè÷åñêîé ñïåêòðîñêîïèè. Èññëåäîâàíèÿ ïîëÿðèçàöèè ýëåêòðîííûõ ñïèíîâ âîçáóæä¸ííûõ òðèïëåòíûõ ñîñòîÿíèé ïîðôèðèíîâ áûëè âûïîëíåíû íà ìîäèôèöèðîâàííîì ñïåêòðîìåòðå ÝÏÐ ER 200-E69
70
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
SRC ôèðìû Áðóêåð â Õ-äèàïàçîíå. Îïèñàíèå óñòàíîâêè
äëÿ èññëåäîâàíèÿ âðåìÿðàçðåø¸ííûõ ñïåêòðîâ ÝÏÐ äàíî
â ðàáîòå [6]. Êîëè÷åñòâî ðàñòâîð¸ííîãî êèñëîðîäà â
îáðàçöàõ îïðåäåëÿëîñü íà ñïåêòðîìåòðå ÝÏÐ ER 200-ESRC ôèðìû Áðóêåð, ðàáîòàþùåì â ñòàöèîíàðíîì ðåæèìå Ýêñïåðèìåíòû ïî èññëåäîâàíèþ ïåðåíîñà ýíåðãèè
ïðîâîäèëèñü íà èìïóëüñíîì ñïåêòðîìåòðå EleXsys E580.
Îïòè÷åñêèå ñïåêòðû ïîãëîùåíèÿ òåòðàôåíèëïîðôèðèíà
öèíêà è ìåçîïîðôèðèíà áûëè ïîëó÷åíû íà ñïåêòðîìåòðå Perkin Elmer Lambda äëÿ ÓÔ è âèäèìîé îáëàñòè ñïåêòðà. Ñïåêòð ñèíãëåòíîãî êèñëîðîäà áûë çàðåãèñòðèðîâàí
íà óñòàíîâêå ïî ðåãèñòðàöèè ëþìèíåñöåíöèè ñ èñïîëüçîâàíèåì ÔÝÓ 83Ñ.
Ðåçóëüòàòû è îáñóæäåíèÿ
150
а
(ÍÐ)* ! 3Î2 D 3(ÍÐ)* ! 3Î2.
1
Ïðè äàëüíåéøåì óâåëè÷åíèè ñîäåðæàíèÿ ðàñòâîð¸ííîãî êèñëîðîäà â îáðàçöå íàáëþäàåòñÿ óìåíüøåíèå èíòåãðàëüíîé ïîëÿðèçàöèè (ñì. ðèñ. 4). Ïî íàøåìó ìíåíèþ ýòî ñâÿçàíî ñ ïåðåíîñîì ýíåðãèè ñ âîçáóæä¸ííîé
ìîëåêóëû ïîðôèðèíà íà òðèïëåòíûé êèñëîðîä, ò.å. òóøåíèåì òðèïëåòíûõ ïîðôèðèíîâ ïî ìåõàíèçìó:
(ÍÐ)* ! 3Î2 D 1ÍÐ ! 1Î2.
3
б
в
200
150
100
100
100
50
0
50
100
100
200
2800
50
0
0
3200
3600
4000
Магнитное поле (Гс)
Интенсивноость (отн.ед.)
Интенсивноость (отн.ед.)
Íà ðèñ. 1 ïðåäñòàâëåíû ïîëó÷åííûå ÂÐ ÝÏÐ ñïåêòðû
ïîðôèðèíîâ (ãåìàòîïîðôèðèí IX, òåòðàôåíèëïîðôèí
öèíêà, ìåçîïîðôèðèí, òåòðàôåíèëïîðôèí ìàãíèÿ) ïðè
òåìïåðàòóðå 140 K. Ñïåêòðû çàðåãèñòðèðîâàíû ïðè çàäàííîì (ôèêñèðîâàííîì) ìîìåíòå âðåìåíè t (t " 0.28
ìêñ) ïîñëå èìïóëüñà ëàçåðà.
Íàáëþäàåòñÿ ñèëüíàÿ çàâèñèìîñòü ýòèõ ñïåêòðîâ îò
òèïà öåíòðàëüíîãî àòîìà ïîðôèðèíîâîãî êîëüöà è îò
çàìåñòèòåëåé ìàêðîöèêëà.
Õàðàêòåðíîé îñîáåííîñòüþ ñïåêòðîâ ÝÏÐ òðèïëåòíûõ ñîñòîÿíèé ïîðôèðèíîâ ÿâëÿåòñÿ ñèëüíàÿ çàâèñèìîñòü
îò òåìïåðàòóðû è êîëè÷åñòâà ðàñòâîð¸ííîãî êèñëîðîäà â
îáðàçöå.
Íà ðèñ. 2 ïîêàçàíî âëèÿíèå òåìïåðàòóðû íà ïîëÿðèçàöèþ ýëåêòðîííûõ ñïèíîâ ìîëåêóë ïîðôèðèíîâ â ïðåäåëàõ îò 140 äî 300 K. Êàê âèäíî èç ðèñóíêà, ïðè óâåëè÷åíèè òåìïåðàòóðû ïðîèñõîäèò èçìåíåíèå ñïåêòðà. Ìû
ýòî ñâÿçûâàåì ñî ñïèí-ðåø¸òî÷íîé ðåëàêñàöèåé.
 êà÷åñòâå ïðèìåðà âëèÿíèÿ ðàñòâîð¸ííîãî êèñëîðîäà â îáðàçöå íà ôîðìó ñïåêòðà ÝÏÐ íà ðèñ. 3 ïîêàçàíû
ñïåêòðû ãåìàòîïîðôèðèíà IX. Êàê âèäíî èç ðèñóíêà,
íàáëþäàåòñÿ èçìåíåíèå èíòåíñèâíîñòè è ôîðìû ëèíèé
ñïåêòðà ÝÏÐ ãåìàòîïîðôèðèíà IX â çàâèñèìîñòè îò êîëè÷åñòâà ðàñòâîð¸ííîãî êèñëîðîäà â ñèñòåìå [9].
Óâåëè÷åíèå èíòåãðàëüíîé èíòåíñèâíîñòè ïîëÿðèçàöèè ýëåêòðîííûõ ñïèíîâ òðèïëåòíûõ ñîñòîÿíèé ãåìàòîïîðôèðèíà IX ñ ñîäåðæàíèåì ðàñòâîð¸ííîãî êèñëîðîäà
äî 0.005 ìÌ â îáðàçöå, ïî ñðàâíåíèþ ñ îòêà÷åííûì îáðàçöîì ãåìàòîïîðôèðèíà IX, ïî-âèäèìîìó, ñâÿçàíî ñ ÿâëåíèåì êàòàëèçà èíòåðêîìáèíàöèîííîé êîíâåðñèè (ñì.
ðèñ. 4, îáëàñòü ìàëûõ êîíöåíòðàöèé êèñëîðîäà):
2800
50
100
3200
3600
4000
Магнитное поле (Гс)
г
60
0.3
0.2
0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
2800
2800
3200
3600
4000
Магнитное поле (Гс)
д
40
20
0
20
40
60
3200
3600
4000
Магнитное поле (Гс)
3000 3200 3400 3600 3800
Магнитное поле (Гс)
Ðèñ. 1. Ñïåêòðû ÂÐ ÝÏÐ ìîëåêóë ïîðôèðèíîâ ïðè òåìïåðàòóðå 140 K, t " 0.28 ìêñ. Îêíî èíòåãðèðîâàíèÿ t0 " 0.2 ìêñ. a Ìåçîïîðôèðèí; á
ãåìàòîïîðôèðèí IX; â òåòðàôåíèëïîðôèí öèíêà; ã îêòîýòèëïîðôèí; ä òåòðàôåíèëïîðôèí ìàãíèÿ.
Интенсивность (отн.ед.)
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
а
100
б
40
50
20
50
0
0
0
20
50
40
50
100
150
2800
3200
3600
4000
60
100
2600
3000
Магнитное поле (Гс)
Интенсивность (отн.ед.)
5
3400
Магнитное поле (Гс)
Магнитное поле (Гс)
25
0
20
10
0
10
20
30
40
50
15
10
5
5
0
10
5
15
2800
10
3200
3600
4000
2600
Магнитное поле (Гс)
3000
3400
16
0
12
2
8
4
4
6
8
6
4
2
0
2
4
6
8
0
8
3000
5000
Магнитное поле (Гс)
Магнитное поле (Гс)
Магнитное поле (Гс)
2
10
1000
3000 3200 3400 3600 3800
3800
20
4
3000 3200 3400 3600 3800
3800
20
Интенсивность (отн.ед.)
71
в
60
100
|
4
2600
3400
3800
3000
Магнитное поле (Гс)
3000 3200 3400 3600 3800
Магнитное поле (Гс)
Ðèñ. 2. Ñïåêòðû ÂÐ ÝÏÐ ìîëåêóë ïîðôèðèíîâ ïðè òåìïåðàòóðå 140 (âåðõíèé ðÿä), 200 (â öåíòðå) è 300 K (íèæíèé ðÿä): a ãåìàòîïîðôèðèí IX;
á òåòðàôåíèëïîðôèí öèíêà; â òåòðàôåíèëïîðôèí ìàãíèÿ.
Ñ òî÷êè çðåíèÿ óâåëè÷åíèÿ ýôôåêòèâíîñòè ÔÄÐ âåñüìà èíòåðåñíûìè ÿâëÿþòñÿ ñèñòåìû ñ äâóìÿ ñåíñèáèëèçàòîðàìè.  ýòîì ñëó÷àå ïîÿâëÿåòñÿ äîïîëíèòåëüíàÿ ñòåïåíü ñâîáîäû – ïåðåíîñ ýíåðãèè ìåæäó ñåíñèáèëèçàòî-
Интенсивность (отн.ед.)
Ýòîò ïðîöåññ àíàëîãè÷åí òðèïëåò-òðèïëåòíîé àííèãèëÿöèè. Ïðÿìûì äîêàçàòåëüñòâîì ýòîãî ïðîöåññà
ÿâëÿåòñÿ îáíàðóæåííàÿ íàìè ëþìèíåñöåíöèÿ 1Î2 (ñì.
ðèñ. 5).
200
а
б
10
0
5
100
0
5
40
10
200
2800
0
20
100
в
20
3200
3600
4000
Магнитное поле (Гс)
60
2800
3200
3600
4000
Магнитное поле (Гс)
2800
3600
3200
4000
Магнитное поле (Гс)
Ðèñ. 3. Ñïåêòðû ÂÐ ÝÏÐ ìîëåêóëû ãåìàòîïîðôèðèíà IX ïðè ðàçíîì ñîäåðæàíèè ðàñòâîð¸ííîãî êèñëîðîäà: à 0 ìÌ; á 0.0062 ìÌ; â 0.015 ìÌ.
|
Интенсивность (отн.ед.)
72
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
0.000
0.004 0.008 0.012 0.016
Концентрация (ммоль)
Ðèñ. 4. Èíòåãðàëüíàÿ èíòåíñèâíîñòü ïîëÿðèçàöèè ýëåêòðîííûõ ñïèíîâ òðèïëåòíûõ ñîñòîÿíèé ãåìàòîïîðôèðèíà IX â çàâèñèìîñòè îò êîíöåíòðàöèè ðàñòâîð¸ííîãî êèñëîðîäà â îáðàçöå.
ðàìè. Ïðîöåññ ìåæìîëåêóëÿðíîãî ïåðåíîñà ýíåðãèè íàìè
áûë çàðåãèñòðèðîâàí äëÿ öåëîãî ðÿäà áèíàðíûõ ñèñòåì:
ôóëëåðåí-ZnTPP, ZnTPP-ãåìàòîïîðôèðèí IX, ZnTPPH2TPP è ò.ä.  êà÷åñòâå ïðèìåðà íà ðèñ. 6 ïðèâåäåíû
ñïåêòðû ïîëÿðèçàöèè ýëåêòðîííûõ ñïèíîâ òðèïëåòíûõ
ñîñòîÿíèé ZnTPP, H2TPP è ñìåñè ZnTPP ! H2TPP " 1:1.
Èç ðèñóíêà âèäíî, ÷òî ïðè ïðîâåäåíèè ðåàêöèè ëàçåðíîãî ôîòîëèçà ñìåñè ïîðôèðèíîâ ZnTPP+H2TPP ñ ñîîòíîøåíèåì 1:1 èíòåíñèâíîñòü ñèãíàëà îò H2TPP çíà÷èòåëüíî ïðåâîñõîäèò èíòåíñèâíîñòü ñèãíàëà îò ìîëåêóë
ZnTPP, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò î ïåðåíîñå âîçáóæäåíèÿ ñ
ZnTPP íà Í2TPP. Ýíåðãèÿ âîçáóæäåíèÿ òðèïëåòíîãî ñîñòîÿíèÿ ìîëåêóëû ZnTPP ðàâíà 13000 ñì#1, à ýíåðãèÿ
âîçáóæäåíèÿ òðèïëåòíîãî ñîñòîÿíèÿ ìîëåêóëû Í2TPP
ðàâíà 11640 ñì#1, ÷òî óêàçûâàåò íà âîçìîæíîñòü ïðîöåññà ïåðåíîñà ýíåðãèè.
Интенсивность (отн.ед.)
4
Âûâîäû
3
2
1
0
1250
1260
1270
1280
Длина волны (нм)
1290
Ðèñ. 5. Ñïåêòð ëþìèíåñöåíöèè ñèíãëåòíîãî êèñëîðîäà â ñèñòåìå ãåìàòîïîðôèðèí IX – òîëóîë (lìàêñ " 1272 íì).
Ëèòåðàòóðà
E
Интенсивность (отн. ед.)
2
F
1
A
0
1
C
B
2
3
2800
D
3000
Ïîêàçàíî âëèÿíèå êèñëîðîäà íà ïîëÿðèçàöèþ ýëåêòðîííûõ ñïèíîâ òðèïëåòíûõ ïîðôèðèíîâ, êîòîðûå ìîãóò
ñëóæèòü ñåíñèáèëèçàòîðàìè ÔÄÐ. Ïîêàçàíî, ÷òî â èçó÷åííûõ ñèñòåìàõ äåéñòâèòåëüíî îáðàçóåòñÿ ñèíãëåòíûé
êèñëîðîä. Â ñèñòåìàõ ñ äâóìÿ ñåíñèáèëèçàòîðàìè ÔÄÐ
ìåòîäîì ÂÐ ÝÏÐ îáíàðóæåí ïåðåíîñ ýíåðãèè ìåæäó
ñåíñèáèëèçàòîðàìè.
Ðàáîòà âûïîëíåíà ïðè ôèíàíñîâîé ïîääåðæêå ÐÔÔÈ
(¹ 04-03-97514) è ôîíäà ÍÈÎÊÐ ÐÒ (¹ 06-6.3-69/2006).
3200 3400 3600 3800
Магнитное поле (Гс)
4000
Ðèñ. 6. Ñïåêòð ÂÐ ÝÏÐ ñìåñè òåòðàôåíèëïîðôèí öèíêà è ìåçîïîðôèðèíà: À,  – ëèíèè, îòíîñÿùèåñÿ ê ZnTPP (ñïëîøíàÿ ëèíèÿ); C, D, E,
F – ëèíèè, îòíîñÿùèåñÿ ê H2TPP (B) è H2TPP ! ZnTPP 1:1 (*).
1. Ôóò Ê.: Ñâîáîäíûå ðàäèêàëû â áèîëîãèè, ò. 2. Ì.: Ìèð 1979. 150 c.
2. Kennedy J.C., Poitter R.H.: J. Photochem. Photobiol. Bull. Biol. 14,
275–292 (1992)
3. Ìèðîíîâ À.Ô.: Èòîãè íàóêè è òåõíèêè. Ñîâðåìåííûå ïðîáëåìû
ëàçåðíîé ôèçèêè, ò. 3, ñ. 5. Ì.: ÂÈÍÈÒÈ 1990.
4. Êðàñíîâñêèé À.À. (ìë.): Áèîôèçèêà 21, ¹ 4, 748–749 (1976)
5. Krasnovsky A.A., Neverov K.V.: Chem. Phys. Lett. 167, no. 6, 591–
597 (1990)
6. Gnezdilov O.I., Mambetov A.E., Obynochny A.A., Salikhov K.M.: Appl.
Magn. Reson. 25, 157–198 (2003)
7. Riddick J.A., Bunger W.B.: Techniques of chemistry, vol. 2. New York:
John Wiley & Sons 1971. 500 p.
8. Vogel A.J.: A textbook of practical organic chemistry. New York: John
Wiley & Sons 1966. 1188 p.
9. Îáûíî÷íûé À.À., Èþäèí Â.Ñ., Ñàëèõîâ Ê.Ì.: Êàçàíñêèé ôèçèêîòåõíè÷åñêèé èíñòèòóò èì. Å. Ê. Çàâîéñêîãî 2005. Åæåãîäíèê, ñ. 77–
80. Êàçàíü: ÔèçòåõÏðåññ 2006.
Казанский физико–технический институт 2006
×èñëåííûå ðàñ÷¸òû íåðàâíîâåñíîé ïîëÿðèçàöèè ýëåêòðîííûõ ñïèíîâ òðèïëåòíûõ
ýêñèòîíîâ, âûçâàííîé èõ âçàèìíîé àííèãèëÿöèåé
Ì. Õ. Áðåíåðìàí, À. Å. Ìàìáåòîâ, Ê. Ì. Ñàëèõîâ
Îòäåë õèìè÷åñêîé ôèçèêè, ëàáîðàòîðèÿ ìîëåêóëÿðíîé ôîòîõèìèè
Ïðîâåäåíû ïåðâûå ÷èñëåííûå ðàñ÷¸òû ñïèíîâîé ïîëÿðèçàöèè òðèïëåòíûõ ýêñèòîíîâ â ìîëåêóëÿðíûõ êðèñòàëëàõ, âûçâàííîé âçàèìíîé àííèãèëÿöèåé ýêñèòîíîâ. Èñïîëüçîâàíà òåîðèÿ óäàðíîãî îïåðàòîðà, ïîçâîëÿþùàÿ
ïîñëåäîâàòåëüíî ó÷åñòü äèôôóçèîííîå äâèæåíèå ýêñèòîíîâ â êðèñòàëëå, ñëó÷àéíûì îáðàçîì ìîäóëèðóþùåå
âçàèìîäåéñòâèå ìåæäó ýêñèòîíàìè.
Ââåäåíèå
ïðèìåð, ñðåäíåå ñêàëÿðíîå ïðîèçâåäåíèå âåêòîðîâ ñïèíîâ ïàðòí¸ðîâ íå ðàâíî íóëþ: á(SASB)ñ " Tr(r(0)(SASB)) "
2/9. Òàêæå íå ðàâíû íóëþ ñðåäíèå çíà÷åíèÿ ïðîèçâåäåíèÿ ñîîòâåòñòâóþùèõ êîìïîíåíò êâàäðóïîëüíûõ ìîìåíòîâ ïàðòíåðîâ.  äàëüíåéøåì ñïèíîâàÿ äèíàìèêà â òàêèõ ñïèí-êîððåëèðîâàííûõ ïàðàõ ïðåîáðàçóåò íåíóëåâûå çíà÷åíèÿ êîððåëÿòîðîâ êîìïîíåíò äèïîëüíûõ è êâàäðóïîëüíûõ ìîìåíòîâ ïàðòíåðîâ ïàð â íåíóëåâûå çíà÷åíèÿ êîìïîíåíòîâ äèïîëüíûõ è êâàäðóïîëüíûõ ìîìåíòîâ îòäåëüíûõ òðèïëåòîâ. Îöåíêè ïî âðåìåííîé òåîðèè âîçìóùåíèé äàëè íåíóëåâûå çíà÷åíèÿ êîìïîíåíò
êâàäðóïîëüíîãî ìîìåíòà âî 2-ì ïîðÿäêå, à äèïîëüíîãî – â 4-ì.
Ïðîÿâëåíèå ýòîãî ìåõàíèçìà ïîëÿðèçàöèè áûëî âïåðâûå íàáëþäåíî ýêñïåðèìåíòàëüíî âî âðåìåííîé çàâèñèìîñòè ñïåêòðîâ ÝÏÐ òðèïëåòíûõ ýêñèòîíîâ â ìîëåêóëÿðíûõ êðèñòàëëàõ A/TCNB è Ph/TCNQ [3, 4], ñîîòâåòñòâóþùèå ìîëåêóëû ïðèâåäåíû íà ðèñ. 1.
 äàííîé ðàáîòå ðàçâèâàåòñÿ êîëè÷åñòâåííàÿ òåîðèÿ
ýòîãî ìåõàíèçìà ïîëÿðèçàöèè äëÿ òðèïëåòíûõ ýêñèòîíîâ â ìîëåêóëÿðíûõ êðèñòàëëàõ, êîòîðàÿ ïîñëåäîâàòåëüíûì îáðàçîì ó÷èòûâàåò äèôôóçèîííîå äâèæåíèå ýêñèòîíîâ â êðèñòàëëå, ñëó÷àéíûì îáðàçîì ìîäóëèðóþùåå
âçàèìîäåéñòâèå ìåæäó ýêñèòîíàìè.
Äëÿ ïîñòðîåíèÿ ñîîòâåòñòâóþùåé ìàòåìàòè÷åñêîé
ìîäåëè â äàííîé ðàáîòå íàìè áûëà èñïîëüçîâàíà òåîðèÿ
áèìîëåêóëÿðíûõ êâàçèðåçîíàíñíûõ ðåàêöèé, ïðåäëîæåííàÿ â [5, 6] è ðàçâèòàÿ â [7]. Íà îñíîâå èäåé, èçëîæåííûõ
â óêàçàííûõ ðàáîòàõ, íàìè áûëî ñôîðìóëèðîâàíî êèíåòè÷åñêîå óðàâíåíèå äëÿ îäíî÷àñòè÷íîé ñïèíîâîé ìàòðè-
Íåäàâíî áûëî ïîêàçàíî [1, 2], ÷òî âçàèìíàÿ àííèãèëÿöèÿ
òðèïëåòíûõ âîçáóæä¸ííûõ ñîñòîÿíèé ìîæåò ñëóæèòü
èñòî÷íèêîì íåðàâíîâåñíîé ïîëÿðèçàöèè ýëåêòðîííûõ
ñïèíîâ. Âêðàòöå èäåÿ ñîñòîèò â ñëåäóþùåì.
Êîãäà ñòàëêèâàþòñÿ äâà âîçáóæä¸ííûõ òðèïëåòíûõ
ñîñòîÿíèÿ (íàïðèìåð, ìîëåêóëû â æèäêîñòè èëè ãàçå, èëè,
â íàøåì ñëó÷àå, ýêñèòîíû â ìîëåêóëÿðíîì êðèñòàëëå),
ñóììàðíûé ñïèí òàêîé ïàðû ìîæåò áûòü ðàâíûì 0, 1
èëè 2. Ïàðà ñ ñóììàðíûì ñïèíîì íóëü ìîæåò àííèãèëèðîâàòü – îäèí èç ïàðòí¸ðîâ âîçâðàùàåòñÿ â îñíîâíîå
ñîñòîÿíèå S0, à âòîðîé ïåðåõîäèò â ñîñòîÿíèå S1, èç êîòîðîãî òàêæå âîçâðàùàåòñÿ â îñíîâíîå ñîñòîÿíèå, èçëó÷àÿ ïðè ýòîì êâàíò ñâåòà íà ÷àñòîòå ôëþîðåñöåíöèè.
Ïîñëåäíèé ïðîöåññ íàçûâàåòñÿ çàäåðæàííîé ôëþîðåñöåíöèåé. Ýòè ïðîöåññû ïîêàçàíû íà ñëåäóþùåé ñõåìå:
T ! T D 0,1,2(T…T) (îáðàçîâàíèå ïàð),
0
(T….T) D S0 ! S1 (àííèãèëÿöèÿ ñèíãëåòíûõ ïàð),
(T…T) D Ò ! Ò (“äèññîöèàöèÿ” ïàð),
1,2
S1 D S0 ! hv (çàäåðæàííàÿ ôëþîðåñöåíöèÿ).
Åñëè ïîëîæèòü íà÷àëüíóþ ìàòðèöó ïëîòíîñòè àíñàìáëÿ òðèïëåòîâ åäèíè÷íîé, ò.å. âçÿòü ïîëíîñòüþ íåïîëÿðèçîâàííûé àíñàìáëü, òî ñðàçó ïîñëå ïåðâîãî ñòîëêíîâåíèÿ
ìàòðèöà ïëîòíîñòè ïàð, ïåðåæèâøèõ àííèãèëÿöèþ, èìååò âèä [1]:
1
1æ2
1 ö
( P1 + P2 ) º ç S 2 - S 4 ÷ ,
è
9
9 3
12 ø
S = SA + SB .
N
r(0) =
A
Ph
N
NC
Çäåñü P1 è P2 – ïðîåêöèîííûå îïåðàòîðû íà ïîäïðîñòðàíñòâà ïàðû ñïèíîâ À è  ñ ñóììàðíûì ñïèíîì 1 è 2,
ñîîòâåòñòâåííî. Àíñàìáëü ïàð â ñîñòîÿíèè r(0) ÿâëÿåòñÿ àíñàìáëåì ñïèí-êîððåëèðîâàííûõ òðèïëåòîâ [1]. Íà-
CN
NC
TCNB
NC
CN
NC
CN
TCNQ
CN
Ðèñ. 1. Ñòðóêòóðà ìîëåêóë êðèñòàëëîâ A/TCNB è Ph/TCNQ.
73
74 | научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
öû ïëîòíîñòè òðèïëåòíûõ ýêñèòîíîâ ñ ó÷¸òîì áèìîëåêóëÿðíîãî ïðîöåññà âçàèìíîé àííèãèëÿöèè òðèïëåòíûõ
ýêñèòîíîâ è ïîëó÷åíî äèôôåðåíöèàëüíîå óðàâíåíèå äëÿ
ðàñ÷¸òà îïåðàòîðà ñòîëêíîâåíèé. Ïîñêîëüêó àíàëèòè÷åñêè ýòî óðàâíåíèå â îáùåì ñëó÷àå ðåøèòü íå óäà¸òñÿ, ìû
ñîñòàâèëè è îòëàäèëè ïðîãðàììó äëÿ ÷èñëåííûõ ðàñ÷¸òîâ îïåðàòîðà ñòîëêíîâåíèé è ÷èñëåííî ðåøèëè êèíåòè÷åñêèå óðàâíåíèÿ.
Ìîäåëü
 ýòîé ðàáîòå ìû áóäåì ïðåäïîëàãàòü, ÷òî êîíöåíòðàöèÿ
òðèïëåòíûõ ýêñèòîíîâ äîñòàòî÷íî íèçêàÿ, ÷òîáû ìîæíî
áûëî ïðåíåáðå÷ü âåðîÿòíîñòüþ îäíîâðåìåííîé âñòðå÷è
òð¸õ è áîëåå ýêñèòîíîâ. Êðèòåðèé ïðèìåíèìîñòè ýòîãî
ïðèáëèæåíèÿ áóäåò ïðèâåä¸í íèæå. Ñïèí-ãàìèëüòîíèàí
îäíîãî òðèïëåòíîãî ýêñèòîíà âî âíåøíåì ïîñòîÿííîì
ìàãíèòíîì ïîëå H0 â áàçèñå ñîáñòâåííûõ îñåé òåíçîðà
ðàñùåïëåíèÿ â íóëåâîì ïîëå èìååò âèä:
2 ö
æ
0ˆT = b 00 gˆ5ˆ + D ç Sˆz2 - Iˆ ÷ + E (Sˆx2 - Sˆ y2 ).
3 ø
è
(1)
Ñîáñòâåííóþ ýâîëþöèþ ñïèíà òàêîãî “èçîëèðîâàííîãî” ýêñèòîíà ñ ó÷¸òîì ïðîöåññîâ ðåëàêñàöèè è ôîñôîðåñöåíöèè áóäåì ìîäåëèðîâàòü óðàâíåíèåì:
i
¶rˆ T (t )
= - [0ˆT , rˆ T (t )] - ( Rˆ rel + tˆ -1 ) rˆ T (t ).
D
¶t
(2)
Ôîðìàëüíîå âûðàæåíèå (Rˆrel + tˆ-1 )r (t), ôåíîìåíîëîãè÷åñêè îïèñûâàþùåå ïðîöåññû ðåëàêñàöèè ïî òðèïëåòíûì ñîñòîÿíèÿì è ãèáåëü òðèïëåòíûõ ýêñèòîíîâ (ôîñôîðåñöåíöèÿ, âîçâðàùåíèå â îñíîâíîå ñîñòîÿíèå), îçíà÷àåò:
r
¶r11
= - K1 ( r11 - p1 r22 ) - K 3 ( r11 - p3 r33 ) - 11 ,
t1
¶t
r
¶r22
= - K1 ( p1 r22 - r11 ) - K 2 ( r22 - p2 r33 ) - 22 ,
t2
¶t
¶r33
¶t
= - K 2 ( p2 r33 - r22 ) - K 3 ( p3 r33 - r11 ) -
r33
t3
¶r12
= -G12 r12 + G r23 ,
¶t
¶r23
= -G23 r23 + G r12 ,
¶t
¶r13
= -G13 r13
¶t
æ E20 - E10 ö
,
kT ÷ø
à E10, E20, E30 – ñîáñòâåííûå çíà÷åíèÿ ãàìèëüòîíèàíà (1),
ïàðàìåòðû G12, G23, G13 õàðàêòåðèçóþò ñêîðîñòè ôàçîâîé
ðåëàêñàöèè, à ïàðàìåòð G õàðàêòåðèçóåò ñêîðîñòü ïåðåíîñà êîãåðåíòíîñòè.
Äëÿ ïàðû âçàèìîäåéñòâóþùèõ òðèïëåòíûõ ýêñèòîíîâ À è Â âûáåðåì ñïèí-ãàìèëüòîíèàí âèäà:
0ˆ (H) = 0ˆTA + 0ˆTB + DJ (H)Sˆ A Sˆ B ,
(4)
ãäå J(r) – îáìåííûé èíòåãðàë ìåæäó ïàðîé âçàèìîäåéñòâóþùèõ ýêñèòîíîâ, ïðè÷¸ì
J (H) = J ( r ) = J 0 exp[ -k V ( r - r0 )].
(5)
Çäåñü r0 – ðàäèóñ ïðåäåëüíîãî ñáëèæåíèÿ ýêñèòîíîâ, kV –
êîíñòàíòà. Ìû ïðåíåáðåãàåì äèïîëü-äèïîëüíûì âçàèìîäåéñòâèåì è îñòàâëÿåì òîëüêî ãåéçåíáåðãîâñêîå îáìåííîå âçàèìîäåéñòâèå.
Îòíîñèòåëüíîå äâèæåíèå ïàðòíåðîâ â ïàðå ñëó÷àéíûì îáðàçîì ìîäóëèðóåò âçàèìîäåéñòâèå ñïèíîâ.  ýòîé
ðàáîòå ìû ïîëàãàåì, ÷òî èçìåíåíèå ñïèíîâûõ ñîñòîÿíèé
âçàèìîäåéñòâóþùèõ ýêñèòîíîâ íå âëèÿåò íà êèíåìàòèêó
èõ îòíîñèòåëüíîãî äâèæåíèÿ. Ïîýòîìó â ðàñ÷¸òàõ ðàññòîÿíèå r ìåæäó ýêñèòîíàìè ïàðû áóäåì ñ÷èòàòü âíåøíèì êëàññè÷åñêèì ïàðàìåòðîì äëÿ êâàíòîâî-ìåõàíè÷åñêîé çàäà÷è îá ýâîëþöèè àíñàìáëÿ ïàð ýêñèòîíîâ. Îòíîñèòåëüíîå äâèæåíèå ýêñèòîíîâ â ïàðå ïîëàãàåì äèôôóçèîííûì è îïèñûâàåì ñ ïîìîùüþ ìîäåëè íåïðåðûâíîé
äèôôóçèè.
Àíñàìáëü âñåõ ïàð ýêñèòîíîâ ðàçáèâàåì íà ïîäàíñàìáëè ñ çàäàííûì ðàññòîÿíèåì r ìåæäó ïàðòí¸ðàìè ïàðû À
è Â. Óðàâíåíèå äëÿ ïàðöèàëüíîé ìàòðèöû ïëîòíîñòè ïîäàíñàìáëÿ ïàð ñ çàäàííûì r, r(r,t), ìîæíî çàïèñàòü â âèäå:
¶rˆ (r , t )
i
A
B
= - [0ˆ (r ), rˆ (r , t )] - ( Rˆ rel
+ Rˆ rel
+ tˆA-1 + tˆB-1 )rˆ (r , t )
¶t
D
,
-
Àíòè
K S (r ) ˆ
é PS , rˆ (r , t ) ù
+ D D r rˆ (r , t ),
ë
û
2
(6)
ãäå D – êîýôôèöèåíò âçàèìíîé äèôôóçèè À è Â, Dr –
ðàäèàëüíàÿ ÷àñòü ëàïëàñèàíà.
(3)
(è àíàëîãè÷íûå äëÿ ¶r21 / ¶t , ¶r32 / ¶t , ¶r31 / ¶t ), ãäå
p1 = exp ç
è
æ E 0 - E10 ö
p3 = exp ç 3
,
è kT ÷ø
æ E30 - E20 ö
,
kT ÷ø
p2 = exp ç
è
2
1 ˆ4
PˆS = S S = 1 - Sˆ 2 +
S
3
12
åñòü ïðîåêòîð íà ïîäïðîñòðàíñòâî ïàðû ñ íóëåâûì ñóììàðíûì ñïèíîì, Sˆ = SˆA + SˆB – îïåðàòîð ñóììàðíîãî
ñïèíà ïàðû, Ks(r) – ôåíîìåíîëîãè÷åñêè ââåä¸ííàÿ êîíñòàíòà ñêîðîñòè òðèïëåò-òðèïëåòíîé àííèãèëÿöèè:
K S (H ) = K S (r ) = K 0 exp[ -k K (r - r0 )],
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
ãäå kK – êîíñòàíòà.
Ñëåäóÿ èäåÿì, ðàçâèòûì â ðàáîòàõ [5–7], êèíåòè÷åñêèå óðàâíåíèÿ äëÿ îäíî÷àñòè÷íûõ ñïèíîâûõ ìàòðèö
ïëîòíîñòè sA è sB ïîäàíñàìáëåé A è B ñ ó÷¸òîì ïàðíûõ
ñòîëêíîâåíèé ìîæíî çàïèñàòü â âèäå:
dsˆ A (t )
i
A
= - é0ˆTA , sˆ A (t ) ù - ( Rˆ rel
+ tˆA-1 )sˆ A (t )
û
hë
dt
ˆ
+ CB TrB é Pˆsˆ A (t ) Ä sˆ B (t ) ù ,
êë
úû
B
i
dsˆ (t )
B
= - é0ˆTB , sˆ B (t ) ù - ( Rˆ rel
+ tˆB-1 )sˆ B (t )
û
hë
dt
ˆ
+ CA TrA é Pˆsˆ A (t ) Ä sˆ B (t ) ù .
ëê
ûú
(8)
rk – ðàññòîÿíèå îò ÷àñòèöû À äî ê-îé ÷àñòèöû ñîðòà Â.
Èíòåãðèðîâàíèå âåä¸òñÿ ïî âñåì âîçìîæíûì ïîëîæåíèÿì ÷àñòèöû B îòíîñèòåëüíî ÷àñòèöû A, ñóììèðîâàíèå
ïðîâîäèòñÿ ïî âñåì ÷àñòèöàì ñîðòà B, à TrB îçíà÷àåò
ñâ¸ðòêó ïî ñïèíîâûì ñîñòîÿíèÿì ÷àñòèö ñîðòà B. Ïîñëå
ïåðåõîäà ê òåðìîäèíàìè÷åñêîìó ïðåäåëó V, NB D ¥ òàê,
÷òî NB/V D ÑB, ñ ó÷¸òîì òîãî, ÷òî âñå ÷àñòèöû ñîðòà B
â ñðåäíåì äàþò îäèíàêîâûé âêëàä â ñòîëêíîâåíèÿõ ñ
÷àñòèöàìè À, èìååì:
dsˆ A (t )
i
A
= - é0ˆTA , sˆ A (t ) ù - ( Rˆ rel
+ tˆA-1 )sˆ A (t )
û
hë
dt
Ïîäñòàâëÿÿ (10) â (6) è ó÷èòûâàÿ, ÷òî â (6) âçàèìîäåéñòâèå âûäåëåííîé ïàðû ó÷òåíî â ÿâíîì âèäå, ëåâóþ
÷àñòü (6) ïðåîáðàçóåì ñëåäóþùèì îáðàçîì.  âûðàæåíèè
ˆ
d rˆ ( r , t ) d Gˆ (r , t ) A
dsˆ A
ˆ
=
Ä sˆ B
sˆ Ä sˆ B + Gˆ (r , t )
dt
dt
dt
dsˆ B
ˆ
+ Gˆ (r , t )sˆ A Ä
dt
â ëåâîé ÷àñòè (6) èñïîëüçóåì ïðèáëèæåíèå:
dsˆ A (t )
i
A
= - é0ˆTA , sˆ A (t )ù - ( Rˆ rel
+ tˆA-1 )sˆ A (t ),
û
dt
hë
dsˆ B (t )
i
B
= - é0ˆTB , sˆ B (t )ù - ( Rˆ rel
+ tˆB-1 )sˆ B (t ).
û
dt
hë
Ïîñëåäíåå ïðèáëèæåíèå îçíà÷àåò, ÷òî ìû ïðåíåáðåãàåì èçìåíåíèåì îäíî÷àñòè÷íîé ìàòðèöû ïëîòíîñòè çà
ñ÷¸ò ïàðíûõ ñòîëêíîâåíèé íà âðåìåíàõ ñòîëêíîâåíèÿ,
tñòîëêí, òàê êàê ïàðíûå ñòîëêíîâåíèÿ èçìåíÿþò îäíî÷àñòè÷íóþ ìàòðèöó íà âðåìåíàõ “ñâîáîäíîãî ïðîáåãà” ìåæäó ïàðíûìè ñòîëêíîâåíèÿìè.  ðåçóëüòàòå, èç (6) ïîëó÷àåì óðàâíåíèå äëÿ G(r,t) â ïðåäñòàâëåíèè Ëèóâèëëÿ:
ˆ
¶Gˆ (r , t )
ˆ
ˆ
ˆ
ˆ
= D D r Gˆ (r , t ) + (Wˆ (r ) + Fˆ (r ))Gˆ (r , t )
¶t
ˆ ˆ
+[Qˆ 0 , Gˆ (r , t )],
(11)
ãäå
ˆ
Wˆ (r ) = i J (r )[( Sˆ A Sˆ B ) tr Ä Iˆ - Iˆ Ä ( Sˆ A Sˆ B )],
K (r )
ˆ
Fˆ (r ) = - S [ Pˆ trS Ä Iˆ + Iˆ Ä PˆS ],
2
i
ˆˆ
Q0 = [(0ˆTA + 0ˆTB ) tr Ä Iˆ - Iˆ Ä (0ˆTA + 0ˆTB )]
æi
- CB TrB ò ç [VˆAB (r ), rˆ 2 (r, t )]
èh
K (r )
ö
+ S [ PˆS , rˆ 2 (r, t )]Aíòè ÷ d r.
ø
2
(10)
(7)
i
dsˆ A (t )
A
= - é0ˆTA , sˆ A (t ) ù - ( Rˆ rel
+ tˆA-1 )sˆ A (t )
û
dt
hë
NB
1
æi
- TrB å ò ç [VˆAB (rk ), rˆ 2 (rk , t )]
V
k =1 è h
K S (rk ) ˆ
ö
[ PS , rˆ 2 (rk , t )]Aíòè ÷ d rk .
ø
2
75
 îáùåì ñëó÷àå èçìåíåíèå äâóõ÷àñòè÷íîé ìàòðèöû
ïëîòíîñòè “çàöåïëÿåòñÿ” çà òð¸õ÷àñòè÷íóþ ìàòðèöó ïëîòíîñòè. Íî â ïðèáëèæåíèè ïàðíûõ ñòîëêíîâåíèé âêëàäîì òðîéíûõ ñòîëêíîâåíèé ìû ïðåíåáðåãàåì. Ïîýòîìó â
óðàâíåíèè (9) â êà÷åñòâå äâóõ÷àñòè÷íîé ìàòðèöû ïëîòíîñòè r2(r,t ) ìîæíî èñïîëüçîâàòü ìàòðèöó ïëîòíîñòè
r(r,t ) óñðåäí¸ííîé èçîëèðîâàííîé ïàðû, íàéäåííóþ èç
ðåøåíèÿ (6). Äëÿ ïîëó÷åíèÿ êèíåòè÷åñêèõ óðàâíåíèé, â
óðàâíåíèè (9) ïàðíóþ ìàòðèöó ïëîòíîñòè âûðàæàåì
÷åðåç îäíî÷àñòè÷íûå, è ñ ýòîé öåëüþ ðåøåíèå (6) èùåì
â âèäå (ñì. [8]):
ˆ
rˆ (r , t ) » Gˆ (r , t )sˆ A (t ) Ä sˆ B (t ).
Åñëè â ñèñòåìå èìåþòñÿ ýêñèòîíû òîëüêî îäíîãî òèïà,
òî â (7) çàìåíÿåì B íà À. Ïðè ýòîì êèíåòè÷åñêèå óðàâíåíèÿ (7) ñòàíîâÿòñÿ èäåíòè÷íûìè, òàê ÷òî ïîëó÷àåì
îäíî êèíåòè÷åñêîå óðàâíåíèå.
Ñòîëêíîâèòåëüíûé ÷ëåí â (7) çàïèñàí èç ñëåäóþùèõ
ñîîáðàæåíèé. Èç ñòàòèñòè÷åñêîé ìåõàíèêè õîðîøî èçâåñòíî, ÷òî èçìåíåíèå îäíî÷àñòè÷íîé ñïèíîâîé ìàòðèöû ïëîòíîñòè s ìîæíî âûðàçèòü ÷åðåç ïàðíóþ ìàòðèöó
ïëîòíîñòè r2.  ðàññìàòðèâàåìîé çàäà÷å äëÿ îäíî÷àñòè÷íîé ìàòðèöû ïëîòíîñòè, íàïðèìåð, ÷àñòèöû À ñ ó÷¸òîì åå ïàðíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ñ ÷àñòèöàìè ñîðòà Â,
VAB(r), à òàêæå ïðîöåññà ãèáåëè ñèíãëåòíîãî ñîñòîÿíèÿ
ïàðû èç-çà âçàèìíîé àííèãèëÿöèè èìååì ñëåäóþùåå
óðàâíåíèå äâèæåíèÿ:
+
|
h
(9)
ˆ A ˆˆ -1 ˆˆ B ˆˆ -1
- ( Rˆ rel
+ t A + Rrel + t B ).
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
Çäåñü âñå îïåðàòîðû (ñ îäíîé øëÿïêîé) äåéñòâóþò â
ãèëüáåðòîâîì ïðîñòðàíñòâå ïàðû ñïèíîâ, I – åäèíè÷íûé
îïåðàòîð â í¸ì æå.  ñòàöèîíàðíîì ðåæèìå, íà âðåìåíàõ t @ tñòîëêí., G(r,t) óäîâëåòâîðÿåò óðàâíåíèþ:
ˆ
ˆ
ˆ ˆ
ˆ
ˆ
DD r Gˆ (r ) + (Wˆ (r ) + Fˆ (r ))Gˆ (r ) + [Qˆ 0 , Gˆ (r )] = 0.
(12)
3.5
3.0
2.5
Qzz (x104)
76
2.0
1.5
1.0
0.5
Ñôîðìóëèðóåì ãðàíè÷íûå óñëîâèÿ äëÿ G(r). Ïðè
óäàëåíèè ïàðòí¸ðîâ ïàðû äðóã îò äðóãà, êîððåëÿöèÿ
ìåæäó èõ ñïèíîâûìè ñîñòîÿíèÿìè äîëæíà îñëàáåâàòü
[8]. Îòñþäà èìååì ïåðâîå ãðàíè÷íîå óñëîâèå:
r ®¥
Ïðèíèìàÿ âî âíèìàíèå, ÷òî íà ðàäèóñå íàèáîëüøåãî
ñáëèæåíèÿ êèíåìàòè÷åñêèé ïîòîê âçàèìíîé äèôôóçèè
ýêñèòîíîâ ðàâåí íóëþ, èìååì âòîðîå ãðàíè÷íîå óñëîâèå:
ˆ
ˆˆ
Ñr Gˆ (r = r0 ) = 0.
Íåñòàöèîíàðíîå óðàâíåíèå (11) ñëåäóåò ðåøàòü ïðè
íà÷àëüíîì óñëîâèè G(r,0) " 1. Ãðàíè÷íûå óñëîâèÿ òå æå,
÷òî è äëÿ ñòàöèîíàðíîé çàäà÷è.
ˆ
Ñóïåðîïåðàòîð ñòîëêíîâåíèé Pˆ (óäàðíûé îïåðàòîð)
îïèñûâàåò èçìåíåíèå ïàðíîé ìàòðèöû ïëîòíîñòè â îáëàñòÿõ âçàèìîäåéñòâèÿ è, ñîãëàñíî óðàâíåíèÿì (9) è (10),
îïðåäåëÿåòñÿ âûðàæåíèåì:
ˆ
ˆ
ˆ
ˆ
Pˆ = ò (Wˆ (r ) + Fˆ ( r ))Gˆ ( r ) d r.
(13)
P ïî ñóòè åñòü ìàòðèöà ðàññåÿíèÿ ýêñèòîíîâ. Åñëè
ïåðåïèñàòü óðàâíåíèÿ (7) êàê óðàâíåíèÿ íà ïîëíóþ ñèñòåìó ñïèíîâûõ íàáëþäàåìûõ – âñåõ äèïîëüíûõ è êâàäðóïîëüíûõ ìîìåíòîâ òðèïëåòîâ, òî ïîëó÷èòñÿ çàìêíóòàÿ ñèñòåìà óðàâíåíèé ñ ïîñòîÿííûìè êîýôôèöèåíòàìè.
Êîýôôèöèåíòû, ïîëó÷åííûå èç ýëåìåíòîâ P – êîíñòàíòû
ñêîðîñòè ñîîòâåòñòâóþùèõ áèìîëåêóëÿðíûõ ïðîöåññîâ.
Ýôôåêòèâíûå ðàäèóñû Reff ýòèõ ïðîöåññîâ âû÷èñëÿåì,
ñ÷èòàÿ êîíñòàíòû ñêîðîñòè K " 4pDCR eff, àíàëîãè÷íî ðàáîòå [9]. Òåïåðü ìîæíî çàïèñàòü óñëîâèå ïðèìåíèìîñòè
áèìîëåêóëÿðíîãî ïðèáëèæåíèÿ: (4p/3)max(Rmax)3C ? 1,
ãäå Ñ – êîíöåíòðàöèÿ òðèïëåòíûõ ýêñèòîíîâ.
Ðåçóëüòàòû ðàñ÷¸òîâ
0
0.2
0.4
0.6
0.8
t (10 4 c)
1
1.2
Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòü Qzz îò âðåìåíè ñ ó÷¸òîì âçàèìíîé àííèãèëÿöèè
ýêñèòîíîâ, êîòîðàÿ áûëà ðàññ÷èòàíà ïðè ñëåäóþùèõ ïàðàìåòðàõ:
T " 300 K, êîýôôèöèåíò âçàèìíîé äèôôóçèè ýêñèòîíîâ D " 10#6 ñì2/ñ,
ïàðàìåòðû òåíçîðà ðàñùåïëåíèÿ â íóëåâîì ïîëå Dz " 400 Ãñ, Exy " 0
Ãñ, B0 " 3000 Ãñ, ïàðàëëåëüíî ñîáñòâåííîé îñè Z D-òåíçîðà, r0 " 0.3
íì. êV " 2$107 ñì#1, êK " 108 ñì#1, K1 " K2 " 105 ñ#1, K3 " 0 ñ#1,
G12 " G23 " 5$105 ñ#1, G13 " G " 0 ñ#1, t1 " t2 " t3 " 0.01 ñ, g-òåíçîð
âçÿò èçîòðîïíûì, ðàâíûì g-ôàêòîðó ñâîáîäíîãî ýëåêòðîíà, J0 " 1012
ðàä/ñ, K0 " 1.7$1011 ðàä/ñ, íà÷àëüíàÿ ìàòðèöà ïëîòíîñòè – åäèíè÷íàÿ.
Íà÷àëüíàÿ êîíöåíòðàöèÿ òðèïëåòî⠖ 1018 ñì#1.
ôîðìóëå Ñèìïñîíà. Ïîëó÷åííàÿ òàêèì îáðàçîì ìàòðèöà
óäàðíîãî îïåðàòîðà ïîäñòàâëÿëàñü â óðàâíåíèÿ (7) âðåìåííîé çàâèñèìîñòè îäíî÷àñòè÷íûõ ìàòðèö ïëîòíîñòè.
Óðàâíåíèÿ (7) ðåøàëèñü ìåòîäîì Ðóíãå-Êóòòà 4-ãî ïîðÿäêà. Ïîñëå ÷åãî ðàññ÷èòûâàëèñü íàáëþäàåìûå: áûëè
ðàññ÷èòàíû âðåìåííûå çàâèñèìîñòè êîìïîíåíò äèïîëüíîãî è êâàäðóïîëüíîãî ìîìåíòîâ òðèïëåòíûõ ýêñèòîíîâ
äëÿ ðàçëè÷íûõ íàáîðîâ ïàðàìåòðîâ.
Âðåìåííûå çàâèñèìîñòè êîìïîíåíòû äèïîëüíîãî
ìîìåíòà Sz è êîìïîíåíòû êâàäðóïîëüíîãî ìîìåíòà Qzz
áûëè ðàññ÷èòàíû ñ ó÷¸òîì ïðîöåññà âçàèìíîé àííèãèëÿöèè ýêñèòîíîâ è áåç åãî ó÷¸òà, è ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû
ïðèâåäåíû íà ðèñ. 2–5.
Íà ðèñ. 2 è 3 àñèìïòîòèêà îïèñûâàåò ðàâíîâåñíîå
çíà÷åíèå êîìïîíåíòû êâàäðóïîëüíîãî ìîìåíòà Qzz. Âèäíî, ÷òî ðåçóëüòàò âåñüìà ñóùåñòâåííî çàâèñèò îò ó÷¸òà
7
6
5
Qzz (x106)
ˆ
ˆ
lim Gˆ (r ) = Iˆ.
0.0
0.5
4
3
2
1
Íàìè áûëà ñîñòàâëåíà è îòëàæåíà ïðîãðàììà äëÿ ïàêåòà
MatLAB, ðåøàþùàÿ ìàòðè÷íóþ êðàåâóþ çàäà÷ó (12)
êîíå÷íî-ðàçíîñòíûì ìåòîäîì, à òàêæå ñôîðìóëèðîâàíî
äîêàçàòåëüñòâî ñõîäèìîñòè ðåøåíèÿ ðàçíîñòíîé ñõåìû
ê ðåøåíèþ äèôôåðåíöèàëüíîãî óðàâíåíèÿ (12). Ðåøåíèå ðàçíîñòíîé ñõåìû ïîäñòàâëÿëîñü â ôîðìóëó äëÿ
óäàðíîãî îïåðàòîðà (13), èíòåãðàë â (13) âû÷èñëÿëñÿ ïî
0
1
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
4
t (10 c)
Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòü Qzz îò âðåìåíè áåç ó÷¸òà âçàèìíîé àííèãèëÿöèè
ýêñèòîíîâ. Ðàñ÷¸òû ïðîâåäåíû ïðè òåõ æå çíà÷åíèÿõ ïàðàìåòðîâ, êàê
è íà ðèñ. 2, çà èñêëþ÷åíèåì K0 " 0.
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
0.2
1.0
1.5
Sz (x103)
Sz (x104)
77
0.0
0.0
0.5
2.0
2.5
3.0
3.5
0.4
0.6
0.8
1.0
4.0
4.5
|
0
0.2
0.4
0.6
0.8
t (10 4 c)
1.0
1.2
1.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
t (10 4 c)
1.0
1.2
Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòü Sz îò âðåìåíè ñ ó÷¸òîì âçàèìíîé àííèãèëÿöèè
ýêñèòîíîâ. Ðàñ÷¸òû ïðîâåäåíû ïðè òåõ æå çíà÷åíèÿõ ïàðàìåòðîâ, êàê
è íà ðèñ. 2.
Ðèñ. 5. Çàâèñèìîñòü Sz îò âðåìåíè áåç ó÷¸òà âçàèìíîé àííèãèëÿöèè
ýêñèòîíîâ. Ðàñ÷¸òû ïðîâåäåíû ïðè òåõ æå çíà÷åíèÿõ ïàðàìåòðîâ, êàê
è íà ðèñ. 3.
âçàèìíîé àííèãèëÿöèè ýêñèòîíîâ. Ñ ó÷¸òîì âçàèìíîé
àííèãèëÿöèè Qzz(t) ïðîõîäèò ÷åðåç ìàêñèìóì, ïðè÷¸ì
ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå Qzz ïðèìåðíî íà äâà ïîðÿäêà
áîëüøå ðàâíîâåñíîãî çíà÷åíèÿ. Ìàêñèìóì ïðîÿâëÿåòñÿ
íà âðåìåíàõ “ñâîáîäíîãî ïðîáåãà”, ò.å. ìàêñèìóì ïîÿâëÿåòñÿ, êîãäà ïðîèñõîäèò áèìîëåêóëÿðíîå ñòîëêíîâåíèå
òðèïëåòîâ. Ñïàä êâàäðóïîëüíîãî ìîìåíòà ñâÿçàí ñ ãèáåëüþ òðèïëåòîâ è èõ ñïèí-ðåø¸òî÷íîé ðåëàêñàöèåé. Â
ìàêñèìóìå íåðàâíîâåñíàÿ êâàäðóïîëüíàÿ ïîëÿðèçàöèÿ íà
äâà ïîðÿäêà áîëüøå ðàâíîâåñíîé âåëè÷èíû.
Íà ðèñ. 4 è 5 ïðèâåäåíû âðåìåííûå çàâèñèìîñòè
êîìïîíåíòû äèïîëüíîãî ìîìåíòà Sz ñ ó÷¸òîì è áåç ó÷¸òà
âçàèìíîé àííèãèëÿöèè ýêñèòîíîâ.
Èç ðèñ. 5 âèäíî, ÷òî â îòñóòñòâèå ïðîöåññà àííèãèëÿöèè äèïîëüíûé ìîìåíò ìîíîòîííî âûõîäèò íà ñòàöèîíàðíîå ðàâíîâåñíîå çíà÷åíèå. Äèïîëüíûé ìîìåíò, âîçíèêàþùèé çà ñ÷¸ò âçàèìíîé àííèãèëÿöèè ýêñèòîíîâ,
èìååò íàïðàâëåíèå, ïðîòèâîïîëîæíîå íàïðàâëåíèþ ðàâíîâåñíîãî äèïîëüíîãî ìîìåíòà (ñð. ðèñ. 4 è 5). Íî ïî
âåëè÷èíå íåðàâíîâåñíàÿ äèïîëüíàÿ ïîëÿðèçàöèÿ ñóùåñòâåííî ìåíüøå ðàâíîâåñíîé ïîëÿðèçàöèè.
Ñîçäàíà ïðîãðàììà äëÿ ðàñ÷¸òà êèíåòè÷åñêèõ êîýôôèöèåíòîâ è ðåøåíèÿ ñîáñòâåííî êèíåòè÷åñêîãî óðàâíåíèÿ. Äîêàçàíà ñõîäèìîñòü âûáðàííîãî ÷èñëåííîãî
ðàçíîñòíîãî ìåòîäà ê ðåøåíèþ äèôôåðåíöèàëüíîãî óðàâíåíèÿ äëÿ óäàðíîãî îïåðàòîðà.
Äëÿ ðÿäà çíà÷åíèé ìàãíèòíî-ðåçîíàíñíûõ è ìîëåêóëÿðíî-êèíåòè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ðàññ÷èòàíà âðåìåííàÿ
çàâèñèìîñòü íåðàâíîâåñíîé ïîëÿðèçàöèè ýëåêòðîííûõ
ñïèíîâ òðèïëåòíûõ ýêñèòîíîâ, âûçâàííîé èõ âçàèìíîé
àííèãèëÿöèåé. Ïîêàçàíî, ÷òî âçàèìíàÿ àííèãèëÿöèÿ ýêñèòîíîâ ÿâëÿåòñÿ ýôôåêòèâíûì ìåõàíèçìîì ïîëÿðèçàöèè ýëåêòðîííûõ ñïèíîâ: âîçíèêíîâåíèÿ íåðàâíîâåñíûõ
äèïîëüíûõ è êâàäðóïîëüíûõ ìîìåíòîâ òðèïëåòîâ.
Ýòà ðàáîòà áûëà ïîääåðæàíà ãðàíòàìè ÐÔÔÈ (¹ 0603-32175) è ãðàíòîì Ïðåçèäåíòà ÐÔ “Âåäóùèå íàó÷íûå
øêîëû” (ÍØ-6213.2006.2).
Âûâîäû
Çàïèñàíû êèíåòè÷åñêèå óðàâíåíèÿ äëÿ îäíî÷àñòè÷íîé
ñïèíîâîé ìàòðèöû ïëîòíîñòè òðèïëåòíûõ ýêñèòîíîâ â
ìîëåêóëÿðíîì êðèñòàëëå â áèìîëåêóëÿðíîì ïðèáëèæåíèè, ó÷èòûâàþùèå äèôôóçèîííîå äâèæåíèå ýêñèòîíîâ,
îáìåííîå âçàèìîäåéñòâèå è âçàèìíóþ àííèãèëÿöèþ ýêñèòîíîâ.
Ëèòåðàòóðà
1. Salikhov K.M.: Appl. Magn. Reson. 26, 135–144 (2004)
2. Ñàëèõîâ Ê.Ì.: Êàçàíñêèé ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò èì. Å. Ê.
Çàâîéñêîãî 2003. Åæåãîäíèê, ñ. 19–21, Êàçàíü: ÔèçòåõÏðåññ 2004.
3. Corvaja C., Franco L., Salikhov K.M., Voronkova V.K.: Appl. Magn.
Reson. 28, 181–193 (2005)
4. Âîðîíêîâà Â.Ê., Ñàëèõîâ Ê.Ì.: Êàçàíñêèé ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé
èíñòèòóò èì. Å. Ê. Çàâîéñêîãî 2003. Åæåãîäíèê, ñ. 30–33, Êàçàíü:
ÔèçòåõÏðåññ 2004.
5. Ñàëèõîâ K.M.: Êèíåòèêà ïðîöåññîâ, îáóñëîâëåííûõ ñïèí-ñïèíîâûì
âçàèìîäåéñòâèåì ÷àñòèö â ìàãíèòî-ðàçáàâëåííûõ ñèñòåìàõ. Äèñ.
íà ñîèñê. ó÷¸í. ñòåï. ä-ðà ôèç-ìàò. íàóê. Êàçàíü 1974.
6. Ñàëèõîâ K.M.: Òåîð. è ýêñïåðèì. õèìèÿ 10, ¹ 3, 310–317 (1974)
7. Doktorov A.B.: Physica A (Amsterdam) 90, 109–136 (1978)
8. Áîãîëþáîâ Í.Í.: Èçáðàííûå òðóäû ïî ñòàòèñòè÷åñêîé ôèçèêå, ñ.
343. Ì.: ÌÃÓ 1979.
9. Ìàìáåòîâ À.Å., Ñàëèõîâ Ê.Ì.: ÆÝÒÔ 128, ¹ 5, 1013–1024 (2005)
Казанский физико–технический институт 2006
Ê ðàñ÷¸òó ñïåêòðîâ ÝÏÐ ñïèí-êîððåëèðîâàííûõ ðàçäåë¸ííûõ çàðÿäîâ â
ôîòîñèíòåòè÷åñêèõ ðåàêöèîííûõ öåíòðàõ
À. Ð. Ìóðñàëèìîâ, Þ. Â. Ñàä÷èêîâ, Ñ. Ê. ×åðíèêîâ, Ê. Ì. Ñàëèõîâ
Îòäåë õèìè÷åñêîé ôèçèêè, ëàáîðàòîðèÿ ìîëåêóëÿðíîé ôîòîõèìèè; ëàáîðàòîðèÿ ìîäåëèðîâàíèÿ ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ è ñèñòåì
Ïðîâåäåíû ÷èñëåííûå ðàñ÷¸òû ñïåêòðîâ ÝÏÐ ñïèí-êîððåëèðîâàííûõ ðàçäåë¸ííûõ çàðÿäîâ â ôîòîñèíòåòè÷åñêèõ ðåàêöèîííûõ öåíòðàõ. Âïåðâûå âëèÿíèå íåðàçðåø¸ííîé ñâåðõòîíêîé ñòðóêòóðû ñïåêòðîâ ÝÏÐ ó÷òåíî
ïîñëåäîâàòåëüíûì îáðàçîì ñ ïîìîùüþ ìåòîäà Ìîíòå-Êàðëî. Äëÿ ðåàëèçàöèè ýòèõ ðàñ÷¸òîâ ðàçðàáîòàíû ïðîãðàììíûå ñðåäñòâà, îðèåíòèðîâàííûå äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ íà ïàðàëëåëüíûõ âû÷èñëèòåëüíûõ óñòðîéñòâàõ ñ ðàñïðåäåë¸ííîé ïàìÿòüþ. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ñðàâíåíû ñ ðåçóëüòàòàìè ñóùåñòâóþùèõ ïðèáëèæ¸ííûõ ðàñ÷¸òîâ ñ ïîìîùüþ ìåòîäà êîíâîëþöèè. Ïðîâåäåíî ñðàâíåíèå ðàñ÷¸òíûõ ñïåêòðîâ ïî ìåòîäó Ìîíòå-Êàðëî ñ ýêñïåðèìåíòàëüíûìè ñïåêòðàìè.
èíôîðìàöèþ î âçàèìíîì ðàñïîëîæåíèè äîíîðà è àêöåïòîðîâ ýëåêòðîíà (ðàññòîÿíèå ìåæäó íèìè, âçàèìíàÿ îðèåíòàöèÿ è ò.ä.) è êîíñòàíòû ñêîðîñòè ïåðåíîñà ýëåêòðîíà, íåîáõîäèìî ÷èñëåííûìè ìåòîäàìè ñèìóëèðîâàòü
ñïåêòðû ÝÏÐ ðàçäåë¸ííûõ çàðÿäîâ â ÐÖ. Íàáëþäàåìûé
â ýêñïåðèìåíòå ñïåêòð ÝÏÐ ÿâëÿåòñÿ ðåçóëüòàòîì óñðåäíåíèÿ ïî âñåì âîçìîæíûì îðèåíòàöèÿì ÐÖ îòíîñèòåëüíî íàïðàâëåíèÿ âíåøíåãî ïîñòîÿííîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ
Â0. Êðîìå ýòîãî íåîáõîäèìî ó÷åñòü ïðîÿâëåíèå ñâåðõòîíêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ (ÑÒÂ) ñ ìàãíèòíûìè ÿäðàìè.
Îáû÷íî ýòî äåëàåòñÿ äâîÿêèì îáðàçîì. Äëÿ íåêîòîðûõ
âûäåëåííûõ ÿäåð ÑÒ ó÷èòûâàåòñÿ ÿâíûì îáðàçîì ïðè
ñèìóëÿöèè ñïåêòðà. Íàïðèìåð, ïðè èçó÷åíèè ÐÖ â ôîòîñèñòåìå I òàêèìè âûäåëåííûìè ÿäðàìè ÿâëÿþòñÿ ïðîòîíû ìåòèëüíîé ãðóïïû â ôèëëîõèíîíå. Âêëàä áîëüøîãî
êîëè÷åñòâà îñòàëüíûõ ìàãíèòíûõ ÿäåð êîôàêòîðîâ ÐÖ â
ñïåêòð ÝÏÐ ó÷èòûâàåòñÿ ïðèáëèæ¸ííî. Ýòè ÿäðà äàþò
íåðàçðåø¸ííóþ ñâåðõòîíêóþ ñòðóêòóðó ñïåêòðîâ ÝÏÐ,
êîòîðàÿ ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê íåîäíîðîäíîå óøèðåíèå
ëèíèé ÝÏÐ ïàðòíåðîâ ïàðû â ÐÖ. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî
ýòè ìàãíèòíûå ÿäðà ñîçäàþò äëÿ ýëåêòðîííûõ ñïèíîâ
ëîêàëüíûå ìàãíèòíûå ïîëÿ Âëîê, êîòîðûå ñêëàäûâàþòñÿ
ñ âíåøíèì ïîëåì. Ðàçíûì êîíôèãóðàöèÿì ÿäåðíûõ ñïèíîâ îòâå÷àþò ðàçíûå çíà÷åíèÿ Âëîê. Ëîêàëüíîå ïîëå ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñóììàðíûé âêëàä îò ìíîãèõ ÿäåð, ïðè÷¸ì êàæäûé èç íèõ äà¸ò ìàëûé âêëàä )DB(k), ãäå k –
íîìåð ÿäðà. Â ñîîòâåòñòâèè ñ öåíòðàëüíîé ïðåäåëüíîé
òåîðåìîé òåîðèè âåðîÿòíîñòåé ðàñïðåäåëåíèå ëîêàëüíûõ
ìàãíèòíûõ ïîëåé Bëîê îïèñûâàåòñÿ íîðìàëüíûì ðàñïðåäåëåíèåì
Ââåäåíèå
Íà ðàííåé ñòàäèè àññèìèëÿöèè ñîëíå÷íîé ýíåðãèè ôîòîñèíòåòè÷åñêèìè ñèñòåìàìè (ðàñòåíèÿìè, áàêòåðèÿìè)
ïðîèñõîäèò ðàçäåëåíèå çàðÿäîâ â ñóïðàìîëåêóëÿðíîì
îáðàçîâàíèè, êîòîðîå íàçûâàåòñÿ ðåàêöèîííûì öåíòðîì
(ÐÖ). Ýëåêòðîííî-âîçáóæä¸ííûé äèìåð õëîðîôèëëà, P,
îòäà¸ò ýëåêòðîí ïåðâè÷íîìó àêöåïòîðó A0 (íàïðèìåð,
ìîëåêóëå õëîðîôèëëà â ôîòîñèñòåìå I). Âðåìÿ æèçíè
ýëåêòðîíà íà ýòîì àêöåïòîðå ëåæèò â ïèêîñåêóíäíîì
äèàïàçîíå, ïîýòîìó â ïðèðîäíûõ ñèñòåìàõ íà ýòîé ñòàäèè ïàðó P!A#0 , êàê ïðàâèëî, íå óäà¸òñÿ íàáëþäàòü íåïîñðåäñòâåííî ìåòîäàìè ýëåêòðîííîãî ïàðàìàãíèòíîãî
ðåçîíàíñà (ÝÏÐ). Äàëåå ýëåêòðîí ïåðåñêàêèâàåò íà âòîðîé àêöåïòîð A1 (íàïðèìåð, ôèëëîõèíîí â ÐÖ ôîòîñèñòåìû I). Âðåìÿ æèçíè ýëåêòðîíà â ïàðå P!A#1 ëåæèò â
ìèêðîñåêóíäíîì äèàïàçîíå, è íà ýòîé ñòàäèè ïðîöåññà
èäåàëüíûìè äëÿ èññëåäîâàíèÿ ðàçäåë¸ííûõ çàðÿäîâ â ÐÖ
ñòàíîâèòñÿ ìåòîä ÝÏÐ [1]. ÝÏÐ ðàçäåë¸ííûõ çàðÿäîâ â
ÐÖ îáëàäàåò çàìå÷àòåëüíûìè îñîáåííîñòÿìè, ñâÿçàííûìè ñ ôîðìèðîâàíèåì íåðàâíîâåñíîé ñïèíîâîé ïîëÿðèçàöèè (ñì., íàïðèìåð, [2]). Ðåàêöèÿ ïåðåíîñà ýëåêòðîíà â
ÐÖ ÿâëÿåòñÿ íåàäèàáàòè÷åñêîé, è â êà÷åñòâå íà÷àëüíîãî
ñîñòîÿíèÿ ïàðà ðàçäåë¸ííûõ çàðÿäîâ íàñëåäóåò ñèíãëåòíîå ñïèíîâîå ñîñòîÿíèå âîçáóæä¸ííîãî äèìåðà õëîðîôèëëà P&. Ñèíãëåòíîå ñîñòîÿíèå ÿâëÿåòñÿ íåíàáëþäàåìûì äëÿ ÝÏÐ, îäíàêî â ðåçóëüòàòå ñïèíîâîé äèíàìèêè â
ñïèí-êîððåëèðîâàííûõ ïàðàõ ôîðìèðóåòñÿ íåðàâíîâåñíàÿ ïîëÿðèçàöèÿ ýëåêòðîííûõ ñïèíîâ è ïðîÿâëÿåòñÿ ÝÏÐ
[3]. Îäíèì èç çàìå÷àòåëüíûõ îñîáåííîñòåé ÝÏÐ ðàçäåë¸ííûõ çàðÿäîâ ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî íà âðåìåíàõ ìåíüøå
âðåìåíè äåêîãåðåíèçàöèè ýëåêòðîíûõ ñïèíîâ, ò.å. íà âðåìåíàõ ïîðÿäêà ñîòåí íàíîñåêóíä, â ñïåêòðå ÝÏÐ ìîæíî
íàáëþäàòü ïðè îäíèõ çíà÷åíèÿõ èíäóêöèè âíåøíåãî
ïîñòîÿííîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ óñèëåíèå ðåçîíàíñíîãî
ïîãëîùåíèÿ ÑÂ× ïîëÿ, à ïðè äðóãèõ çíà÷åíèÿõ èíäóêöèè ïîëÿ – ýìèññèþ ÑÂ× ïîëÿ. Äëÿ òîãî, ÷òîáû èç ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ñïåêòðîâ ÝÏÐ èçâëå÷ü íåîáõîäèìóþ
j ( Bëîê ) =
2
æ Bëîê
ö
1
exp
,
ç
2÷
2
è 2s ø
2ðs
(1)
ãäå s 2 – äèñïåðñèÿ ëîêàëüíîãî ïîëÿ.  ÐÖ êàæäûé ïàðàìàãíèòíûé öåíòð õàðàêòåðèçóåòñÿ ñâîåé äèñïåðñèåé ëîêàëüíîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Ïîñëåäîâàòåëüíûé ïîäõîä ê
78
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
ðàñ÷¸òó ñïåêòðà ÝÏÐ â òàêîé ñèòóàöèè ñîñòîèò â ñëåäóþùåì. Íóæíî ðàññ÷èòàòü ñïåêòð äëÿ âñåõ âîçìîæíûõ
çíà÷åíèé ëîêàëüíîãî ïîëÿ äëÿ ïàðòíåðîâ ïàðû ïàðàìàãíèòíûõ ÷àñòèö â ÐÏ è ñëîæèòü èõ ñ âåñàìè â ñîîòâåòñòâèè ñ ðàñïðåäåëåíèÿìè (1). Ýòî ìîæíî ñäåëàòü ìåòîäîì Ìîíòå-Êàðëî ñ ïîìîùüþ ãåíåðàòîðà ñëó÷àéíûõ
÷èñåë, êîòîðûé äà¸ò íîðìàëüíîå ðàñïðåäåëåíèå, ðàçûãðûâàþòñÿ çíà÷åíèÿ ëîêàëüíûõ ïîëåé íà ïàðòí¸ðàõ ïàðû
è ñ ýòèìè çíà÷åíèÿìè ëîêàëüíûõ ïîëåé ðàññ÷èòûâàþòñÿ
ñïåêòðû ÝÏÐ, óñðåäí¸ííûå ïî âñåì îðèåíòàöèÿì ÐÖ, è
ýòè ñïåêòðû ñêëàäûâàþòñÿ. Îäíàêî ðåàëèçàöèÿ îáîçíà÷åííîé ñòðàòåãèè ðàñ÷¸òà ñïåêòðà ÝÏÐ äëÿ ðàçäåë¸ííûõ
çàðÿäîâ â ÐÖ òðåáóåò çíà÷èòåëüíîãî âðåìåíè. Äåéñòâèòåëüíî, ïî íàøåé îöåíêå, äëÿ ýòîãî êîìïüþòåðó òðåáóåòñÿ âûïîëíèòü ïîðÿäêà 1015 îïåðàöèé.  ñâÿçè ñ ýòèì
îáû÷íî èñïîëüçóþò ïðèáëèæ¸ííûé ïîäõîä: áåç ó÷¸òà
ëîêàëüíûõ ïîëåé ðàññ÷èòûâàþòñÿ ñïåêòðû ÝÏÐ êàæäîãî
ïàðòíåðà ïàðû, äàëåå ëèíèè êàæäîãî èç ýòèõ ñïåêòðîâ
óøèðÿþòñÿ ìåòîäîì êîíâîëþöèè ñ ïîìîùüþ ñîîòíîøåíèé âèäà
I q ( B0 ) =
1
2ðs q2
æ ( B0 - B0¢ ) 2 ö
÷ dB0¢ ,
2s q2
ø
ò ISq ( B0¢ ) exp çè -
(2)
ãäå ISq(B0) – ñïåêòðû ÝÏÐ ðàçäåë¸ííûõ çàðÿäîâ P! (q " P)
è A# (q " A), ðàññ÷èòàííûå áåç ó÷¸òà ëîêàëüíûõ ìàãíèòíûõ ïîëåé ÿäåð. Ñïåêòð ïàðû P!A# åñòü ñóììà
å I q ( B0 ).
q
Êàê óæå îòìå÷àëîñü, â ñïèí-êîððåëèðîâàííûõ ïàðàõ
â ÐÖ ôîðìèðóåòñÿ íåðàâíîâåñíàÿ ñïèíîâàÿ ïîëÿðèçàöèÿ
â ðåçóëüòàòå ñïèíîâîé äèíàìèêè. Äëÿ ïîëÿðèçàöèè ñïèíîâ íàèáîëåå áëàãîïðèÿòíîé ÿâëÿåòñÿ ñèòóàöèÿ, â êîòîðîé ðàçíîñòü çååìàíîâñêèõ ÷àñòîò ýëåêòðîíîâ ïàðòíåðîâ
ïàðû â ñóììàðíîì âíåøíåì è ëîêàëüíîì ïîëå ñîèçìåðèìà ñ ýíåðãèåé ñïèí-ñïèíîâîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â ïàðå â
÷àñòîòíûõ åäèíèöàõ. Íåðàâíîâåñíàÿ ïîëÿðèçàöèÿ íå
âîçíèêàåò, åñëè ðàçíîñòü çååìàíîâñêèõ ÷àñòîò ýëåêòðîíîâ ïàðòí¸ðîâ ïàðû â ñóììàðíîì âíåøíåì è ëîêàëüíîì
ïîëå ðàâíà íóëþ èëè î÷åíü âåëèêà [3].  ñèëó òàêîé
íåëèíåéíîé çàâèñèìîñòè ñïèíîâîé ïîëÿðèçàöèè îò ðàçíîñòè ÷àñòîò, à çíà÷èò è îò çíà÷åíèé ëîêàëüíûõ ìàãíèòíûõ ïîëåé, ó÷¸ò íåðàçðåø¸ííîé ñâåðõòîíêîé ñòðóêòóðû
ïðè ñèìóëÿöèè ñïåêòðîâ ÝÏÐ ñïèí-êîððåëèðîâàííûõ ïàð
â ÐÖ ìåòîäîì êîíâîëþöèè (2), â ïðèíöèïå, ìîæåò èñêàçèòü ôîðìó ñïåêòðîâ.  êîíå÷íîì èòîãå ýòî ìîæåò ñêàçàòüñÿ íà âåëè÷èíå îïðåäåëÿåìûõ ñòðóêòóðíûõ è êèíåòè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ÐÖ.
Ïî ñðàâíåíèþ ñ îïèñàííûì ïðèáëèæ¸ííûì ïîäõîäîì ïîñëåäîâàòåëüíûé ó÷¸ò íåðàçðåø¸ííîé ñâåðõòîíêîé
ñòðóêòóðû íà ïîðÿäêè óâåëè÷èâàåò âðåìÿ ðàñ÷¸òà ñïåêòðîâ ÝÏÐ ðàçäåë¸ííûõ çàðÿäîâ â ÐÖ íà ïåðñîíàëüíîì
êîìïüþòåðå. Îäíàêî ïîñëåäîâàòåëüíûå ðàñ÷¸òû ñòàíî-
|
79
âÿòñÿ âîçìîæíûìè, åñëè èñïîëüçîâàòü ìíîãîïðîöåññîðíûå âû÷èñëèòåëüíûå óñòðîéñòâà è ïàðàëëåëüíûå àëãîðèòìû è ïðîãðàììû, ýôôåêòèâíî ðàáîòàþùèå íà ýòèõ
óñòðîéñòâàõ.
 ýòîé ðàáîòå ïðîâåäåíî ñðàâíåíèå ðåçóëüòàòîâ, êîòîðûå ïîëó÷àþòñÿ ïðè ñèìóëÿöèè ñïåêòðîâ ÝÏÐ ðàçäåë¸ííûõ çàðÿäîâ â ÐÖ ôîòîñèíòåòè÷åñêèõ ñèñòåì ñ ó÷¸òîì íåðàçðåø¸ííîé ñâåðõòîíêîé ñòðóêòóðû ìåòîäîì
Ìîíòå-Êàðëî (ïîñëåäîâàòåëüíûé ïîäõîä) è ìåòîäîì êîíâîëþöèè (ïðèáëèæåííûé ïîäõîä), äàíî ñðàâíåíèå ñèìóëèðîâàííûõ ñïåêòðîâ ÝÏÐ ðàçäåë¸ííûõ çàðÿäîâ â ÐÖ
ôîòîñèíòåòè÷åñêèõ ñèñòåì ïî ìåòîäó Ìîíòå-Êàðëî ñ
ýêñïåðèìåíòàëüíûì ñïåêòðîì â ÐÖ ôîòîñèñòåìû I.
Ìîäåëü è ìåòîäèêà ðàñ÷¸òà
Ïðè ìîäåëèðîâàíèè ñïèíîâîé äèíàìèêè ðàçäåë¸ííûõ
çàðÿäîâ â ðåàêöèîííîì öåíòðå ôîòîñèíòåçà ó÷èòûâàþòñÿ:
1. àíèçîòðîïèÿ ñâåðõòîíêîãî, çååìàíîâñêîãî è ñïèíñïèíîâîãî âçàèìîäåéñòâèé;
2. ñïèí-ðåø¸òî÷íàÿ ðåëàêñàöèÿ è ñïèí-ñïèíîâàÿ ðåëàêñàöèÿ ýëåêòðîí-äûðî÷íîé ïàðû;
3. âñåâîçìîæíûå îðèåíòàöèè ðåàêöèîííîãî öåíòðà
îòíîñèòåëüíîãî âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ;
4. ìàãíèòíûå ÿäðà, êîòîðûå äàþò â ñïåêòðå ÝÏÐ ðàçäåë¸ííûõ çàðÿäîâ íåðàçðåø¸ííóþ ñâåðõòîíêóþ ñòðóêòóðó.
Äëÿ ìàòðèöû ïëîòíîñòè r, îïèñûâàþùåé ñîñòîÿíèå
ýëåêòðîí-äûðî÷íîé ïàðû ñ çàäàííîé îðèåíòàöèåé â ïðîñòðàíñòâå è ñ çàäàííûì çíà÷åíèåì ëîêàëüíûõ ìàãíèòíûõ ïîëåé äëÿ ïàðòíåðîâ ïàðû, êèíåòè÷åñêîå óðàâíåíèå
èìååò âèä:
K
¶r
= -i [0 , r ] + Rr - S ( PS r + r PS )
¶t
2
-
KT
( PT r + r PT ),
2
(3)
ãäå 0 – ñïèí-ãàìèëüòîíèàí ýëåêòðîí-äûðî÷íîé ïàðû â
ðåàêöèîííîì öåíòðå ôîòîñèíòåçà; R – îïåðàòîð, êîòîðûé îïèñûâàåò ñïèí-ðåø¸òî÷íóþ è ñïèí-ñïèíîâóþ ðåëàêñàöèè; KS è KT – ñêîðîñòè ðåêîìáèíàöèè ýëåêòðîíäûðî÷íîé ïàðû èç ñèíãëåòíîãî è òðèïëåòíîãî ñîñòîÿíèé, ñîîòâåòñòâåííî; PS è PT – ïðîåêöèîííûå îïåðàòîðû
íà ñèíãëåòíîå è òðèïëåòíîå ñîñòîÿíèÿ ýëåêòðîí-äûðî÷íîé ïàðû.
Ñïèí-ãàìèëüòîíèàí ýëåêòðîí-äûðî÷íîé ïàðû
0 = 0 Z + 0SS + 0 HF + 0 MW
îïèñûâàåò çååìàíîâñêîå âçàèìîäåéñòâèå ýëåêòðîíà è
äûðêè ñ âíåøíåì ìàãíèòíûì ïîëåì (0Z), ñïèí-ñïèíîâîå âçàèìîäåéñòâèå ìåæäó ýëåêòðîíîì è äûðêîé (0SS),
|
научные сообщения
ñâåðõòîíêîå âçàèìîäåéñòâèå ýëåêòðîíà è äûðêè ñ ìàãíèòíûìè ÿäðàìè (0HF), âçàèìîäåéñòâèå ýëåêòðîíà è äûðêè ñ ÑÂ× ïîëåì (0MW).
Ñâåðõòîíêîå âçàèìîäåéñòâèå ñ CH3 ãðóïïîé â àêöåïòîðå À1 ñðàâíèòåëüíî áîëüøîå è ïîýòîìó îíî ó÷èòûâàëîñü ÿâíûì îáðàçîì. Ñâåðõòîíêîå âçàèìîäåéñòâèå ýëåêòðîíà è äûðêè ñ ìàãíèòíûìè ÿäðàìè, êîòîðûå äàþò íåðàçðåø¸ííóþ ÑÒÑ â ñïåêòðàõ ÝÏÐ, ó÷èòûâàåòñÿ êàê ñëó÷àéíûé ðàçáðîñ ðåçîíàíñíûõ ÷àñòîò ýëåêòðîíà è äûðêè.
Äëÿ çàäàííîé îðèåíòàöèè ñïèíîâ ÿäåð ({m1, m2, …}, mk
– ïðîåêöèÿ k-ãî ÿäåðíîãî ñïèíà íà íàïðàâëåíèå âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ) ñâåðõòîíêîå âçàèìîäåéñòâèå äà¸ò
ñäâèã ðåçîíàíñíîé ÷àñòîòû ýëåêòðîííîãî ñïèíà íà âåëè÷èíó Dw({m1, m2, …}) " Sakmk, ãäå ak – êîíñòàíòû ñâåðõòîíêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ.  àíñàìáëå ðåàêöèîííûõ öåíòðîâ ðåàëèçóþòñÿ âñåâîçìîæíûå îðèåíòàöèè ÿäåðíûõ
ñïèíîâ. Äëÿ äîñòàòî÷íî áîëüøîãî ÷èñëà ìàãíèòíûõ ÿäåð
ðàñïðåäåëåíèå ïàðàìàãíèòíûõ öåíòðîâ ïî âåëè÷èíå ñäâèãà Dw ìîæíî îïèñûâàòü ãàóññîâñêèì ðàñïðåäåëåíèåì
âèäà (1), Dw " gBëîê, ãäå g – ãèðîìàãíèòíîå îòíîøåíèå
äëÿ ýëåêòðîíà.
Ðàñ÷¸òû ñïåêòðîâ ÝÏÐ áûëè ïðîâåäåíû äëÿ ðåàêöèîííîãî öåíòðà ôîòîñèñòåìû I. Áûëè èñïîëüçîâàíû ïàðàìåòðû, ïðèâåä¸ííûå â ðàáîòàõ [4–6].
Äëÿ êàæäîãî çíà÷åíèÿ ðåçîíàíñíîé ÷àñòîòû äîíîðà
è àêöåïòîðà ðåøàëîñü êèíåòè÷åñêîå óðàâíåíèå äëÿ ìàòðèöû ïëîòíîñòè ýëåêòðîííî-äûðî÷íûõ ïàð (3). Óñðåäíÿÿ
ïî âñåì îðèåíòàöèÿì ðåàêöèîííîãî öåíòðà è ñëó÷àéíûì
çíà÷åíèÿì ëîêàëüíûõ ïîëåé äîíîðà è àêöåïòîðà, ñòðîèëñÿ ñïåêòð ÝÏÐ ðàçäåë¸ííûõ çàðÿäîâ â ðåàêöèîííîì
öåíòðå ôîòîñèíòåçà.
Íà ïåðñîíàëüíîì êîìïüþòåðå, èñïîëüçóÿ ìåòîä êîíâîëþöèè, ñïåêòð ÝÏÐ ðàçäåë¸ííûõ çàðÿäîâ ñ÷èòàåòñÿ
îêîëî äåñÿòè ÷àñîâ. Ïðåäëîæåííûé ïîñëåäîâàòåëüíûé
ó÷¸ò âçàèìîäåéñòâèÿ ñ ìàãíèòíûìè ÿäðàìè òðåáóåò íà
ïîðÿäêè áîëüøå âðåìåíè ïðè ðàñ÷¸òå ñïåêòðîâ ÝÏÐ
ðàçäåë¸ííûõ çàðÿäîâ, ÷åì ïðè ìåòîäå êîíâîëþöèè, òàê
êàê äëÿ ïîëó÷åíèÿ ïðèåìëåìîé òî÷íîñòè êàæäîé òî÷êè
âû÷èñëÿåìîãî ñïåêòðà ÝÏÐ íåîáõîäèìî ðàññìàòðèâàòü
íå ìåíåå 500 îðèåíòàöèé ðåàêöèîííûõ öåíòðîâ îòíîñèòåëüíî âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ è áîëåå 100000 ñëó÷àéíûõ çíà÷åíèé ëîêàëüíûõ ïîëåé äîíîðà è àêöåïòîðà.
Ýòó ïðîáëåìó óäà¸òñÿ ðåøèòü, åñëè èñïîëüçîâàòü ìíîãîïðîöåññîðíûå âû÷èñëèòåëüíûå óñòðîéñòâà è ïàðàëëåëüíûå àëãîðèòìû è ïðîãðàììû, êîòîðûå ýôôåêòèâíî
ðàáîòàþò íà ýòèõ óñòðîéñòâàõ. Ýòî ïîçâîëèëî ïîâûñèòü ïðîèçâîäèòåëüíîñòü âû÷èñëåíèé è ñäåëàëî âîçìîæíûì ðàññ÷èòàòü ñïåêòðû ïî ïðåäëàãàåìîé ìåòîäèêå. Äëÿ
èëëþñòðàöèè òîãî, ÷òî â ðàññìàòðèâàåìîé çàäà÷å äåéñòâèòåëüíî íàäî èñïîëüçîâàòü íå ìåíåå 105 ñëó÷àéíûõ
çíà÷åíèé ñâåðõòîíêèõ ëîêàëüíûõ ïîëåé, íà ðèñ. 1 ïðèâåäåíû ðàñ÷¸òíûå ñïåêòðû ÝÏÐ ÐÖ äëÿ òð¸õ âûáîðîê
N ñëó÷àéíûõ ïîëåé. Âèäíî, ÷òî N " 1000 è äàæå N "
10000 íåäîñòàòî÷íî óñðåäíÿþò ðàñ÷¸òíûé ñïåêòð. Ïðè
N " 100000 ðàñ÷¸òíûé ñïåêòð ïîëó÷àåòñÿ äîñòàòî÷íî
ãëàäêèì.
Казанский физико–технический институт 2006
N = 103
N = 104
N = 105
345.5 346.0 346.5 347.0 347.5 348.0 348.5
B0 (мТл)
Ðèñ. 1. Ñèìóëèðîâàííûå ñïåêòðû ðàçäåë¸ííûõ çàðÿäîâ â ÐÖ ôîòîñèíòåçà ïðè ðàçëè÷íûõ îáú¸ìàõ âûáîðêè N ñëó÷àéíûõ ñâåðõòîíêèõ ëîêàëüíûõ ïîëåé.
Ðåçóëüòàòû ðàñ÷¸òîâ
Íà ðèñ. 2 ïðèâåäåíû ñïåêòðû ÝÏÐ ðàçäåë¸ííûõ çàðÿäîâ
â ÐÖ, êîòîðûå áûëè ðàññ÷èòàíû ñ ó÷¸òîì íåðàçðåø¸ííîé ÑÒÑ ëèíèé ÝÏÐ ìåòîäîì êîíâîëþöèè è ïîñëåäîâàòåëüíûì ìåòîäîì (ìåòîäîì Ìîíòå-Êàðëî). Âèäíî, ÷òî
ïðè îäíèõ è òåõ æå çíà÷åíèÿõ ìàãíèòíî-ðåçîíàíñíûõ è
ìîëåêóëÿðíî-êèíåòè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ïàðàìàãíèòíûõ
öåíòðîâ ôîðìû ñïåêòðà, ðàññ÷èòàííûå ïðèáëèæåííî è
ïîñëåäîâàòåëüíî, ñóùåñòâåííî îòëè÷àþòñÿ. Íà ðèñ. 3
ïðèâåäåíî ñðàâíåíèå ýêñïåðèìåíòàëüíîãî ñïåêòðà ÝÏÐ
ðàçäåë¸ííûõ çàðÿäîâ â ÐÖ (ïðåðûâèñòàÿ ëèíèÿ), êîòîðûé ëþáåçíî ïðåäîñòàâèë àâòîðàì ïðîôåññîð Ä. Øòåëèê, è ðàñ÷¸òíîãî ñïåêòðà ÝÏÐ ðàçäåë¸ííûõ çàðÿäîâ â
ÐÖ (ñïëîøíàÿ ëèíèÿ), êîòîðûå áûëè ðàññ÷èòàíû ñ ó÷¸òîì íåðàçðåø¸ííîé ñâåðõòîíêîé ñòðóêòóðû ëèíèé ÝÏÐ
Интенсивность спектра ЭПР
80
1.0
0.5
0.0
0.5
345
346
B0 (мТл)
347
Ðèñ. 2. Ñèìóëèðîâàííûå ñïåêòðû ÝÏÐ ðàçäåë¸ííûõ çàðÿäîâ â ðåàêöèîííîì öåíòðå ôîòîñèíòåçà. Ïðåðûâèñòàÿ ëèíèÿ – ó÷¸ò ñâåðõòîíêîãî
âçàèìîäåéñòâèÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ ìåòîäà êîíâîëþöèè, ñïëîøíàÿ ëèíèÿ – ñ ïîìîùüþ ìåòîäà Ìîíòå-Êàðëî. Ïàðàìåòðû ïðèâåäåíû â
òàáëèöå 1.
Казанский физико–технический институт 2006
Òàáëèöà 1. Ðàñ÷¸òíûå ïàðàìåòðû.
g-òåíçîðû
P!
A#
gx
gy
gz
2.00308
2.00622
2.00264
2.00507
2.00226
2.00218
À-òåíçîð (â ÌÃö)1
Ax
Ay
Az
9.0
12.8
9.0
Интенсивность спектра ЭПР
научные сообщения
0.5
0.0
0.5
P!A#
J
#170
1.0
CH3
ZD
ag
bg
gg
81°
126°
182°
aA
bA
gA
25°
0°
0°
qD
jD
90o
0o
Íåîäíîðîäíàÿ øèðèíà ëèíèè3 (ìÒë)
DB(P!)
DB(A#)
347
Çàêëþ÷åíèå
Ãåîìåòðè÷åñêèå ïàðàìåòðû2
P!
346
B0 (мТл)
Ðèñ. 3. Ñèìóëèðîâàííûé ñïåêòð ÝÏÐ ðàçäåë¸ííûõ çàðÿäîâ â ðåàêöèîííîì öåíòðå ôîòîñèíòåçà, ðàññ÷èòàííûé ñ ó÷¸òîì íåðàçðåø¸ííîé ñâåðõòîíêîé ñòðóêòóðû ìåòîäîì Ìîíòå-Êàðëî (ñïëîøíàÿ ëèíèÿ) è ýêñïåðèìåíòàëüíûé ñïåêòðû ÝÏÐ ðàçäåë¸ííûõ çàðÿäîâ â ðåàêöèîííîì öåíòðå
ôîòîñèíòåçà (ïðåðûâèñòàÿ ëèíèÿ). Ïàðàìåòðû ïðèâåäåíû â òàáëèöå 1.
Ñïèí-ñïèíîâîå âçàèìîäåéñòâèå (ìêTë)
D
81
1.0
345
A#
|
0.30
0.17
Ax, Ay, Az – ãëàâíûå çíà÷åíèÿ òåíçîðà ñâåðõòîíêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â
CH3 ãðóïïå.
2
Óãëû Ýéëåðà aP, bP, gP îïèñûâàþò îòíîñèòåëüíóþ îðèåíòàöèþ ãëàâíûõ îñåé òåíçîðà g(P!) ê ãëàâíûì îñÿì òåíçîðà g(A#). aA, bA, gA –
óãëû Ýéëåðà, êîòîðûå õàðàêòåðèçóþò îðèåíòàöèþ CH3 ãðóïïû â ñèñòåìå îñåé òåíçîðà g(A#). Ïîëÿðíûé è àçèìóòàëüíûé óãëû, qD è jD,
ñîîòâåòñòâåííî, îïèñûâàþò îðèåíòàöèþ àêñèàëüíîé îñè òåíçîðà äèïîëü-äèïîëüíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â ïàðå â ñèñòåìå êîîðäèíàò ãëàâíûõ îñåé òåíçîðà g(A#): ZD " (#sinqDcosjD, sinqDsinjD, cosqD).
3
DB ñîîòâåòñòâóåò øèðèíå ìåæäó äâóìÿ ïèêàìè â ïåðâîé ïðîèçâîäíîé
ñïåêòðà.
1
ìåòîäîì Ìîíòå-Êàðëî. Ïðè ðàñ÷¸òå ïðåäïîëàãàëîñü, ÷òî
â êàæäîì èç 500 íàïðàâëåíèé îðèåíòàöèè ÐÖ, ïîñòðîåííûõ â ñîîòâåòñòâèè ñ [7], ðàññìàòðèâàåòñÿ 105 ñëó÷àéíûõ çíà÷åíèé ðåçîíàíñíûõ ÷àñòîò äëÿ äîíîðà è àêöåïòîðà. Î÷åâèäíî õîðîøåå ñîâïàäåíèå ðàñ÷¸òíîãî ñïåêòðà ñ
ðåçóëüòàòàìè ýêñïåðèìåíòà.
Ñîçäàíà ïðîãðàììà, êîòîðàÿ ïîçâîëèëà âïåðâûå îñóùåñòâèòü ñèìóëÿöèþ ñïåêòðà ÝÏÐ ðàçäåë¸ííûõ çàðÿäîâ â
ðåàêöèîííîì öåíòðå ôîòîñèñòåìû I, â êîòîðîé íåðàçðåø¸ííàÿ ÑÒÑ ñïåêòðîâ ÝÏÐ ó÷òåíà ïîñëåäîâàòåëüíûì îáðàçîì íà ñòàäèè ôîðìèðîâàíèÿ ýëåêòðîííîé ñïèíîâîé
ïîëÿðèçàöèè. Ïîêàçàíî, ÷òî ïðè îäíèõ è òåõ æå çíà÷åíèÿõ ìàãíèòíî-ðåçîíàíñíûõ è ìîëåêóëÿðíî-êèíåòè÷åñêèõ
ïàðàìåòðîâ ðàçäåë¸ííûõ çàðÿäîâ ìåòîäû Ìîíòå-Êàðëî è
êîíâîëþöèè ïðèâîäÿò ê ñóùåñòâåííî ðàçíûì ôîðìàì
ñïåêòðà ÝÏÐ. Òàêæå ïîêàçàíî, ÷òî ñèìóëèðîâàííûå ñïåêòðû ÝÏÐ ðàçäåë¸ííûõ çàðÿäîâ â ÐÖ ôîòîñèíòåòè÷åñêèõ
ñèñòåì ïî ìåòîäó Ìîíòå-Êàðëî äîñòàòî÷íî õîðîøî ñîâïàäàþò ñ ýêñïåðèìåíòàëüíûìè ñïåêòðàìè.
Ðàáîòà âûïîëíåíà ïðè ôèíàíñîâîé ïîääåðæêå ãðàíòà Ïðåçèäåíòà ÐÔ “Âåäóùèå íàó÷íûå øêîëû” (ÍØ6213.2006.2), ãðàíòà ÐÔÔÈ (¹ 06-03-32175), ãðàíòà
ÍÈÎÊÐ ÐÒ (¹ 06-6.3-10) è ãðàíòà CRDF BRHE REC007.
Ëèòåðàòóðà
1. Stehlik D.: Transient EPR spectroscopy as applied to light-induced
functional intermediates along the electron transfer pathway in photosystem I. Advances in Photosynthesis and Respiration (Golbeck J.H.,
ed.), vol. 24, pp. 361–386. Dordrecht: Springer 2006.
2. Ñàëèõîâ Ê.Ì.: ÓÔÍ 176, 664–669 (2006)
3. Salikhov K.M., Molin Yu.N., Sagdeev R.Z., Buchachenko A.L.: Spin
polarization and magnetic effects in radical reactions. Budapest,
Amsterdam: Elsevier 1984. 419 p.
4. Salikhov K.M., Zech S.G., Stehlik D.: Mol. Phys. 100, 1311–1321
(2002)
5. Kandrashkin Yu.E., Vollmann W., Stehlik D., Salikhov K.M., van der
Est A.: Mol. Phys. 100, 1431–1443 (2002)
6. Salikhov K.M., Pushkar Y.N., Golbeck J.H., Stehlik D.: Appl. Magn.
Reson. 24, 467–482 (2003)
7. Ponti A.: J. Magn. Reson. 138, 288–297 (1999)
Казанский физико–технический институт 2006
Èññëåäîâàíèå ìîëåêóëÿðíîé ïîäâèæíîñòè àëüôà-êðèñòàëëèíà
ìåòîäàìè ßÌÐ ñïåêòðîñêîïèè
Ò. À. Çèíêåâè÷, Î. È. Ãíåçäèëîâ
Îòäåë õèìè÷åñêîé ôèçèêè, ëàáîðàòîðèÿ ìîëåêóëÿðíîé ôîòîõèìèè
Ìîëåêóëÿðíàÿ ïîäâèæíîñòü àëüôà-êðèñòàëëèíà â ðàñòâîðå èññëåäîâàíà ìåòîäîì ßÌÐ ñ èìïóëüñíûì ãðàäèåíòîì ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïðè èçìåíåíèè òåìïåðàòóðû è âëèÿíèè èîííîãî äåòåðãåíòà. Ïðîâåä¸í ñðàâíèòåëüíûé
àíàëèç 13Ñ ßÌÐ ñïåêòðîâ àëüôà-êðèñòàëëèíà â ðàñòâîðå è òâ¸ðäîì ñîñòîÿíèè (ñóõîì è óâëàæí¸ííîì).
Ââåäåíèå
êîâûõ öåïåé àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêîâ. Âðåìÿ êîððåëÿöèè êðóïíîìàñøòàáíûõ êîíôîðìàöèîííûõ ïåðåõîäîâ
íàõîäèòñÿ â ìèêðî- è ìèëëèñåêóíäíîì äèàïàçîíàõ.
Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî âðåìåííîé ìàñøòàá ýòîé ìåäëåííîé äèíàìèêè ñîâïàäàåò ñ âðåìåííûì ìàñøòàáîì
ìíîãèõ ìîëåêóëÿðíî-áèîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ (ñâÿçûâàíèå ñ ñóáñòðàòîì, êàòàëèç, ôîëäèíã). Ïîýòîìó âïîëíå
åñòåñòâåííî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî èìåííî èçó÷åíèå ìåäëåííîé êîíôîðìàöèîííîé äèíàìèêè íàèáîëåå âàæíî äëÿ
ïîíèìàíèÿ áèîëîãè÷åñêîé ôóíêöèè áåëêà [3].
Íàðÿäó ñ ÄÍÊ, áåëêè ÿâëÿþòñÿ îñíîâíûìè áèîëîãè÷åñêèìè ìàêðîìîëåêóëàìè, áëàãîäàðÿ êîòîðûì íà Çåìëå ñóùåñòâóåò æèçíü âî âñåõ å¸ ôîðìàõ. Îíè âûïîëíÿþò âàæíûå äëÿ æèâûõ îðãàíèçìîâ ôóíêöèè – òðàíñïîðòíûå,
ôåðìåíòàòèâíûå, ðåãóëÿòîðíûå, ìåõàíîõèìè÷åñêèå è
ìíîãèå äðóãèå. Áåëîê ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé äëèííóþ îäíîìåðíóþ ïîëèìåðíóþ öåïü, ñîñòîÿùóþ èç çâåíüåâ-àìèíîêèñëîò. Äëèíà ïîëèïåïòèäíîé öåïè äëÿ ðàçëè÷íûõ áåëêîâ âàðüèðóåòñÿ îò 30–40 äî ìíîãèõ ñîòåí àìèíîêèñëîò.
Íàëè÷èå âîäîðîäíûõ ñâÿçåé ìåæäó çâåíüÿìè ïîëèïåïòèäíîé öåïè, à òàêæå âàí-äåð-âààëüñîâû ñèëû ìåæäó
áîêîâûìè ðàäèêàëàìè îáóñëàâëèâàþò íåñêîëüêî óðîâíåé
ïðîñòðàíñòâåííîé ñòðóêòóðû ìîëåêóë áåëêà – îò ïåðâè÷íîé äî òðåòè÷íîé (÷åòâåðòè÷íîé) [1]. Ïðèíöèïèàëüíî âàæíûì îòëè÷èåì áåëêîâ îò ñèíòåòè÷åñêèõ áèîïîëèìåðîâ ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî êàæäûé áåëîê ñïîñîáåí âûïîëíÿòü ñâîþ áèîëîãè÷åñêóþ ôóíêöèþ.
Áåëêè-øàéïåðîíû îòâå÷àþò çà êîððåêòíóþ ñáîðêó
(ôîëäèíã) ïðîñòðàíñòâåííîé ñòðóêòóðû ìíîãèõ áåëêîâ
è çà ïðåäîòâðàùåíèå íåêîíòðîëèðóåìîé äåíàòóðàöèè è
àãðåãàöèè áåëêîâ. Øàéïåðîíû – íàèìåíåå èçó÷åííûé
êëàññ áåëêîâ, òàê êàê ìíîãèå èç íèõ íå êðèñòàëëèçóþòñÿ è ïîýòîìó íåâîçìîæíî ïðîâåñòè ðåíòãåíîñòðóêòóðíûé àíàëèç [2]. Öåëü èññëåäîâàíèÿ îðãàíèçàöèè áåëêîâîé ìîëåêóëû – ýòî ïîíèìàíèå ìåõàíèçìà å¸ áèîëîãè÷åñêîãî ôóíêöèîíèðîâàíèÿ, ÷òî î÷åíü âàæíî äëÿ áèîòåõíîëîãèè è ìåäèöèíû. Äëÿ èçó÷åíèÿ ìåõàíèçìîâ âçàèìîäåéñòâèÿ áåëêîâ íåîáõîäèìî îïðåäåëèòü õàðàêòåðèñòèêè ðàçëè÷íûõ òèïîâ ìîëåêóëÿðíûõ äâèæåíèé. ×àñòîòíûé äèàïàçîí êîëåáàíèé ýòèõ äâèæåíèé î÷åíü øèðîê. Õàðàêòåðíîå âðåìÿ ñàìûõ áûñòðûõ äâèæåíèé –
ôåìòîñåêóíäû, ñàìûõ ìåäëåííûõ – ñåêóíäû è äàæå
ìèíóòû. Ôåìòîñåêóíäíàÿ îáëàñòü ñîîòâåòñòâóåò êîëåáàíèÿì âàëåíòíûõ ñâÿçåé è âàëåíòíûõ óãëîâ. Ïèêîñåêóíäíàÿ îáëàñòü è âñ¸, ÷òî ìåäëåííåå, îáóñëàâëèâàåòñÿ
êîíôîðìàöèîííûìè ñòåïåíÿìè ñâîáîäû ñòðóêòóðû áåëêà – äâóãðàííûìè (òîðñèîííûìè) óãëàìè, îáåñïå÷èâàþùèìè ãèáêîñòü îñíîâíîé öåïè áåëêà, à òàêæå äâóõãðàííûìè óãëàìè, îïðåäåëÿþùèìè êîíôîðìàöèþ áî-
Îáðàçöû è ìåòîäû ýêñïåðèìåíòà
Îáúåêòîì èññëåäîâàíèÿ â äàííîé ðàáîòå ÿâëÿëñÿ áåëîê
àëüôà-êðèñòàëëèí, îáëàäàþùèé âûñîêîé øàéïåðîííîé
àêòèâíîñòüþ. Åãî îñíîâíàÿ ôóíêöèÿ – ñîõðàíåíèå ïðîçðà÷íîñòè õðóñòàëèêà ãëàçà çà ñ÷¸ò îáðàçîâàíèÿ ðàñòâîðèìûõ êîìïëåêñîâ ñ äðóãèìè áåëêàìè õðóñòàëèêà, êîòîðûå èç-çà âîçðàñòíûõ èçìåíåíèé ïåðåõîäÿò â ïðåääåíàòóðàöèîííîå ñîñòîÿíèå. Àëüôà-êðèñòàëëèí èìååò ãðîìàäíîå çíà÷åíèå äëÿ æèçíåäåÿòåëüíîñòè îðãàíèçìà, íàðóøåíèå åãî ðàáîòû âåä¸ò êî ìíîãèì ñåðüåçíûì áîëåçíÿì,
òàêèì êàê êàòàðàêòà, áîëåçíè Àëüöãåéìåðà, Ïàðêèíñîíà
è íåêîòîðûì äðóãèì.  ïîñëåäíåå âðåìÿ àëüôà-êðèñòàëëèí èíòåíñèâíî èññëåäîâàëñÿ ðàçëè÷íûìè ìåòîäàìè, íî
âîïðîñ î ðîëè ìîëåêóëÿðíîé äèíàìèêè â åãî øàéïåðîííîé àêòèâíîñòè ïðàêòè÷åñêè íå çàòðàãèâàëñÿ. Ïîýòîìó
âàæíî è èíòåðåñíî îïðåäåëèòü õàðàêòåðèñòèêè ðàçëè÷íûõ òèïîâ ìîëåêóëÿðíûõ äâèæåíèé àëüôà-êðèñòàëëèíà
êàê öåëîé ãëîáóëû, òàê è îòäåëüíûõ å¸ äîìåíîâ, â ñâîáîäíîì è ñâÿçàííîì ñ öåëåâûì áåëêîì ñîñòîÿíèÿõ è ïðîñëåäèòü êîððåëÿöèþ ýòèõ õàðàêòåðèñòèê ñ èçìåíåíèåì
øàéïåðîííîé àêòèâíîñòè áåëêà, ìîäóëèðîâàííîé ðàçëè÷íûìè âîçäåéñòâèÿìè (èçìåíåíèå òåìïåðàòóðû, âëèÿíèå
ðàçëè÷íûõ ðåàãåíòîâ, ôîñôîðèëèðîâàíèå è ò.ï.). Èçâåñòíû äâà ãåíà àëüôà-êðèñòàëëèíà: àëüôà-À è àëüôà-Â. Â
ðàñòâîðå àëüôà-êðèñòàëëèí îáðàçóåò ïîëèäèñïåðñíûå
àãðåãàòû ñî ñðåäíåé ìîëåêóëÿðíîé ìàññîé îêîëî 800 êÄ,
ñîñòîÿùèå èç àëüôà-À è àëüôà- ãîìîëîãè÷åñêèõ ñóáúåäèíèö, ìîëåêóëÿðíûì âåñîì ïî 20 êÄ êàæäàÿ [4]. Ðàñò82
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
A( g ,t ,t1 ) =
|
83
æ 2t 2t1 ö
A0 (0)
exp ç ÷
T1 ø
2
è T2
% exp -g 2 d 2 g 2 D ( D - d / 3 ,
Ðèñ. 1. Ñõåìà èìïóëüñíîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè äëÿ èçìåðåíèÿ êîýôôèöèåíòà ñàìîäèôôóçèè.
âîðû ãîòîâèëèñü ñìåøåíèåì êîìïîíåíòîâ ñ ïîñëåäóþùèì öåíòðèôóãèðîâàíèåì. Äëÿ óìåíüøåíèÿ ñèãíàëà îò
âîäû èñïîëüçîâàëàñü äåéòåðèðîâàííàÿ âîäà (98%). Êîíöåíòðàöèÿ ðàñòâîðîâ îïðåäåëÿëàñü âçâåøèâàíèåì è êîíòðîëèðîâàëàñü ñïåêòðîôîòîìåòðè÷åñêè.
Îñíîâíûì ìåòîäîì èññëåäîâàíèé â íàøåé ðàáîòå
áûëà ßÌÐ ñïåêòðîñêîïèÿ íà ÿäðàõ óãëåðîäà â ðàñòâîðå
è òâ¸ðäîì ñîñòîÿíèè. Äëÿ èçó÷åíèÿ âëèÿíèÿ òåìïåðàòóðû è íåêîòîðûõ õèìè÷åñêèõ àãåíòîâ íà ìîëåêóëû áåëêà
äîïîëíèòåëüíî áûë ïðèìåí¸í ìåòîä ßÌÐ ñ èìïóëüñíûì
ãðàäèåíòîì ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Îñíîâíîå ïðåèìóùåñòâî
ìåòîäà ßÌÐ äëÿ íàøèõ öåëåé â èçó÷åíèè ìîëåêóëÿðíîé
äèíàìèêè áåëêî⠖ ýòî ñåëåêòèâíîñòü ñòðóêòóðíîé è äèíàìè÷åñêîé èíôîðìàöèè. Ïðè èçìåðåíèè êîýôôèöèåíòîâ òðàíñëÿöèîííîé ñàìîäèôôóçèè (ÊÑÄ) ìîëåêóë áåëêà ìû ïîëüçîâàëèñü ìåòîäèêîé ñòèìóëèðîâàííîãî ýõî.
Âèä èìïóëüñíîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè ïîêàçàí íà ðèñ. 1.
Äåéñòâèå ýòîé èìïóëüñíîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè çàêëþ÷àåòñÿ â ñëåäóþùåì: ïåðâûé ðàäèî÷àñòîòíûé (Ð×) èìïóëüñ ïîâîðà÷èâàåò âåêòîð íàìàãíè÷åííîñòè â ïëîñêîñòü
õó. Äàëåå ïîäà¸òñÿ ïåðâûé èìïóëüñ ãðàäèåíòà ìàãíèòíîãî ïîëÿ, “ðàñôàçèðóþùèé” ñïèíîâûå èçîõðîìàòû. Âòîðîé Ð× èìïóëüñ äîâîðà÷èâàåò èçîõðîìàòû â ïëîñêîñòü
xz è â òå÷åíèå âðåìåíè t1 ïðîõîäèò ïðîöåññ ñïèí-ðåø¸òî÷íîé ðåëàêñàöèè. Òðåòèé Ð× èìïóëüñ âîçâðàùàåò íàìàãíè÷åííîñòü â ïëîñêîñòü õó, èíâåðòèðóÿ ôàçû èçîõðîìàòîâ. Îäíîâðåìåííî ïîäà¸òñÿ âòîðîé “ôàçèðóþùèé”
ãðàäèåíòíûé èìïóëüñ. Ïðè ïîëíîé èäåíòè÷íîñòè äâóõ
ãðàäèåíòíûõ èìïóëüñîâ òî÷íîå ñôàçèðîâàíèå èçîõðîìàò
ïðîèçîéäåò â òîì ñëó÷àå, åñëè ÷àñòîòû èõ ïðåöåññèè â
òå÷åíèå äåéñòâèÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòè íå èçìåíèëèñü, ÷òî
âîçìîæíî, åñëè íå èçìåíèëîñü èõ ïîëîæåíèå â ïðîñòðàíñòâå. Ïðåíåáðåãàÿ ïåðåìåùåíèåì ÿäåð çà âðåìÿ äåéñòâèÿ
ãðàäèåíòà d è âåëè÷èíîé ïîñòîÿííîãî ãðàäèåíòà ìàãíèòíîãî ïîëÿ g0, ñðåäíåêâàäðàòè÷íàÿ âåëè÷èíà ôàçû áF 2ñ,
ïðèîáðåò¸ííàÿ â ðåçóëüòàòå ïåðåìåùåíèÿ ÿäåð çà âðåìÿ
D ìåæäó ãðàäèåíòíûìè èìïóëüñàìè, îïðåäåëÿåòñÿ âûðàæåíèåì: áF 2ñ " g 2d 2g 2ár2ñ, ãäå âåëè÷èíà ñðåäíåêâàäðàòè÷íîãî ïåðåìåùåíèÿ ñïèíîâ ñâÿçàíà ñ ÊÑÄ ìîëåêóëû
îòíîøåíèåì ár2ñ " 2D$D, à çàòóõàíèå ýõà áóäåò îïðåäåëÿòüñÿ ñîîòíîøåíèåì:
ãäå À0 – àìïëèòóäà ñèãíàëà ßÌÐ, èçìåðåííàÿ ñðàçó ïîñëå
90°-ãî èìïóëüñà ýõà â íà÷àëüíûé ìîìåíò âðåìåíè; D –
êîýôôèöèåíò ñàìîäèôôóçèè; g – âåëè÷èíà ãðàäèåíòà ìàãíèòíîãî ïîëÿ; Ò1 è Ò2 – âðåìåíà ñïèí-ðåø¸òî÷íîé è ñïèíñïèíîâîé ðåëàêñàöèè, ñîîòâåòñòâåííî.
Çíà÷åíèå ÊÑÄ ìîæíî îïðåäåëèòü èç òàíãåíñà óãëà
íàêëîíà îãèáàþùåé àìïëèòóä ñèãíàëà, èìåþùåé âèä ïðÿìîé â êîîðäèíàòàõ lgA–f (g2) ïðè ïîñòîÿííûõ g è D [5].
Äëÿ çàïèñè ñïåêòðîâ 13Ñ ßÌÐ àëüôà-êðèñòàëëèíà â
òâ¸ðäîì ñîñòîÿíèè ìû ïîëüçîâàëèñü êàê îäíîèìïóëüñíûì âîçáóæäåíèåì ñèñòåìû ñïèíîâ (ðåæèì DP), òàê è
ìåòîäèêîé êðîññ-ïîëÿðèçàöèè (ðåæèì CP).
Âñå èçìåðåíèÿ âûïîëíåíû íà ìóëüòèÿäåðíîì ñïåêòðîìåòðå ßÌÐ Avance 400 ôèðìû Áðóêåð, ïîçâîëÿþùåì
ïîëó÷àòü 1-D è 2-D ñïåêòðû ßÌÐ æèäêîñòíûõ è òâ¸ðäîòåëüíûõ îáðàçöîâ, ñ äèíàìè÷åñêîé ðàçâÿçêîé, ïðîâîäèòü
ðåëàêñàöèîííûå èçìåðåíèÿ è èçìåðåíèÿ êîýôôèöèåíòîâ
ñàìîäèôôóçèè.
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû è îáñóæäåíèå
Íà ðèñ. 2 è 3 ïðåäñòàâëåíû ñïåêòðû ßÌÐ 1Í è 13Ñ 4%
ðàñòâîðà àëüôà-êðèñòàëëèíà â D2O. Ñïåêòðû ïîëó÷åíû
ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå. Äëèííûå âðåìåíà êîððåëÿöèè ìîëåêóëÿðíûõ äâèæåíèé, ñâÿçàííûå ñ áîëüøèì ðàçìåðîì àãðåãàòîâ àëüôà-êðèñòàëëèíà ïðèâîäÿò ê ïëîõîðàçðåø¸ííîìó ñïåêòðó ßÌÐ 1Í. Êðîìå øèðîêîé êîìïîíåíòû íà ñïåêòðå, òàêæå íàáëþäàþòñÿ óçêèå ðåçîíàíñíûå ëèíèè. Ýòè ëèíèè ñâÿçàíû, âî-ïåðâûõ, ñ ïðîòîíàìè
8
7
6
5
4
3
2
1
0
ppm
Ðèñ. 2. Ïðîòîííûé ñïåêòð 4% ðàñòâîðà àëüôà-êðèñòàëëèíà â äåéòåðèðîâàííîé âîäå.
84
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
D·10 10 (м2/сек)
10
180 160 140 120 100
80
60
40
20
0
ppm
1
альфа кристаллин
0.1
2.9
Ðèñ. 3. Ñïåêòð ßÌÐ Ñ 4% ðàñòâîðà àëüôà-êðèñòàëëèíà â äåéòåðèðîâàííîé âîäå.
13
ó÷àñòêîâ àëüôà-êðèñòàëëèíà, êîòîðûå èìåþò áîëüøóþ
ñòåïåíü ñâîáîäû ïî ñðàâíåíèþ ñ îñíîâíûì àãðåãàòîì
áåëêà; âî-âòîðûõ, îêàçàëîñü, ÷òî èñõîäíûé ïðåïàðàò áåëêà
ñîäåðæèò íèçêîìîëåêóëÿðíóþ ïðèìåñü íåèçâåñòíîé ïðèðîäû. Íàëè÷èå íèçêîìîëåêóëÿðíîé ïðèìåñè ïîäòâåðäèëè è èçìåðåíèÿ ÊÑÄ ðàñòâîðîâ àëüôà-êðèñòàëëèíà. Äèôôóçèîííûé ñïàä ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå èìååò äâå
êîìïîíåíòû ñ ÊÑÄ 0.25$10#10 è 4.5$10#10 ì2/ñåê. Êîìïîíåíòà ñ ìàëûì ÊÑÄ ñîîòâåòñòâóåò àãðåãàòàì àëüôà-êðèñòàëëèíà, ñ áîëüøèì – ïðèìåñè. Âåëè÷èíà ÊÑÄ ïîñëåäíåé êîìïîíåíòû äà¸ò ðàçìåð ïðèìåñíûõ ìîëåêóë ìåíüøå ìîëåêóëû áåëêà, íî áîëüøå ðàçìåðà ìîëåêóë âîäû.
Íà ðèñ. 4 ïðîäåìîíñòðèðîâàíà çàâèñèìîñòü ÊÑÄ àëüôàêðèñòàëëèíà ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå îò äîáàâëåíèÿ
äåòåðãåíòà-äèîêñèõîëàòà. Öåëü äîáàâëåíèÿ äåòåðãåíòà –
äîáèòüñÿ äèññîöèàöèè àãðåãàòîâ àëüôà-êðèñòàëëèíà.
Ðàíåå áûëî ïîêàçàíî, ÷òî äèîêñèõîëàò ðàçáèâàåò àãðåãàòû àëüôà-êðèñòàëëèíà äî òåòðàìåðîâ, è ïðè ýòîì âòîðè÷íàÿ ñòðóêòóðà áåëêà íå èçìåíÿåòñÿ. Ýêñïåðèìåíò
ïîêàçàë, ÷òî ïðè êîíöåíòðàöèè äèîêñèõîëàòà äî 1.5%
ÊÑÄ áåëêà íå èçìåíÿåòñÿ, à ïðè êîíöåíòðàöèè 4% è âûøå
примесь
3.3
3.4
îí óâåëè÷èâàåòñÿ ïðèìåðíî â äâà ðàçà, ÷òî óêàçûâàåò íà
äèññîöèàöèþ àãðåãàòîâ. Ïðè ýòîì âûÿñíèëîñü, ÷òî ðàñòâîð àëüôà-êðèñòàëëèíà íåñòàáèëåí – â òå÷åíèå íåñêîëüêèõ äíåé îáðàçóåòñÿ ìóòíûé îñàäîê, ÷òî äåëàåò íåâîçìîæíûì ïðîâåäåíèå äëèòåëüíûõ ýêñïåðèìåíòîâ ñ òàêèìè îáðàçöàìè.
Äëÿ îïðåäåëåíèÿ òåìïåðàòóðíî-çàâèñèìûõ êîíôîðìàöèîííûõ ïåðåõîäîâ â àëüôà-êðèñòàëëèíå áûëè ïðîâåäåíû ñïåêòðàëüíûå è äèôôóçèîííûå ßÌÐ èçìåðåíèÿ
àëüôà-êðèñòàëëèíà ïðè ðàçëè÷íûõ òåìïåðàòóðàõ (ðèñ. 5).
Äàííûå ïî êàëîðèìåòðèè è òóøåíèþ ôëóîðåñöåíòíîé
ìåòêè ñâèäåòåëüñòâóþò, ÷òî àëüôà-êðèñòàëëèí èñïûòûâàåò äâà êîíôîðìàöèîííûõ ïåðåõîäà: îäèí ìåæäó 35 è
50°Ñ, äðóãîé ìåæäó 50 è 70°Ñ. Ýêñïåðèìåíò ïîêàçàë,
÷òî â ðàñòâîðå îò êîìíàòíîé òåìïåðàòóðû äî 55–60°Ñ
ïðîõîäèò ìîíîòîííîå óâåëè÷åíèå ÊÑÄ è òàêæå ìîíîòîííûé äðåéô õèìè÷åñêèõ ñäâèãîâ ëèíèé â ñïåêòðå 1Í
Интенсивность (отн. ед.)
(м2/сек)
10
D·10
3.2
Ðèñ. 5. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü êîýôôèöèåíòà ñàìîäèôôóçèè àëüôà-êðèñòàëëèíà.
10
1
3.1
1000/Т (K)
высокое разрешение
твёрдое тело
300
примесь
3.0
250
200
150
100
50
0
50
альфа кристаллин
240
0.1
0
1
2
3
4
содержание диоксихолата (%)
5
Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòü êîýôôèöèåíòà ñàìîäèôôóçèè àëüôà-êðèñòàëëèíà
îò êîíöåíòðàöèè äèîêñèõîëàòà.
200
160
120
80
м.д.
40
0
40
Ðèñ. 6. Ñðàâíåíèå ñïåêòðîâ ßÌÐ 13Ñ âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ è òâ¸ðäîãî
òåëà â ðåæèìå ïðÿìîé ïîëÿðèçàöèè àëüôà-êðèñòàëëèíà. Ïðèìåíåíî ýêñïîíåíöèàëüíîå óìíîæåíèå ñïàäà ñâîáîäíîé èíäóêöèè ñ ïàðàìåòðîì
óøèðåíèÿ 40 Ãö.
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
85
100
100
90
высокое разрешение
твёрдое тело
80
Интенсивность (отн. ед.)
Интенсивность (отн.ед.)
|
50
0
70
60
50
40
30
Т=273 К
20
Т=298 К
10
Т=323 К
0
Т=348 К
10
250
200
150
100
м.д.
50
0
50
250
200
150
100
50
0
50
м.д.
Ðèñ. 7. Ñïåêòðû ßÌÐ 13Ñ âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ è òâ¸ðäîãî òåëà â ðåæèìå êðîññ-ïîëÿðèçàöèè àëüôà-êðèñòàëëèíà. Ïðèìåíåíî ýêñïîíåíöèàëüíîå óìíîæåíèå ñïàäà ñâîáîäíîé èíäóêöèè ñ ïàðàìåòðîì óøèðåíèÿ
60 Ãö.
Ðèñ. 8. Çàâèñèìîñòü îò òåìïåðàòóðû ñïåêòðîâ òâ¸ðäîãî òåëà âûñóøåííîãî àëüôà-êðèñòàëëèíà â ðåæèìå êðîññ-ïîëÿðèçàöèè.
ßÌÐ àëüôà-êðèñòàëëèíà, ÷òî ãîâîðèò îá îòñóòñòâèè ïåðåõîäîâ â ýòîì äèàïàçîíå òåìïåðàòóð.  òî æå âðåìÿ ïðè
55–60°Ñ ïðîèñõîäèò ÿâíûé ïåðåëîì â çàâèñèìîñòè ÊÑÄ,
÷òî îäíîçíà÷íî ñâèäåòåëüñòâóåò î òåìïåðàòóðíîì ïåðåõîäå. Ïðè ýòîé òåìïåðàòóðå ïðîèñõîäèò óâåëè÷åíèå ðàçìåðîâ äèôôóíäèðóþùèõ ÷àñòèö, ÷òî ãîâîðèò îá óâåëè÷åíèè ñòåïåíè àãðåãàöèè àëüôà-êðèñòàëëèíà è/èëè òåðìè÷åñêîé äåíàòóðàöèè áåëêà è óâåëè÷åíèè ìîíîìåðîâ.
Ñðàâíåíèå ñïåêòðîâ ßÌÐ 13Ñ àëüôà-êðèñòàëëèíà â
òâ¸ðäîì ñîñòîÿíèè è ðàñòâîðå â ðåæèìå DP (ïðÿìàÿ
ïîëÿðèçàöèÿ) è ÑP (êðîññ-ïîëÿðèçàöèÿ) çàïèñè ñïåêòðîâ
(ðèñ. 6 è 7) ïîêàçàëè, ÷òî ñïåêòðû íà ÿäðàõ 13Ñ åñòåñòâåííîãî ñîäåðæàíèÿ àëüôà-êðèñòàëëèíà â òâ¸ðäîì óâëàæí¸ííîì ñîñòîÿíèè è ðàñòâîðå î÷åíü ïîõîæè. Ýòî
ãîâîðèò î òîì, ÷òî â òâ¸ðäîì ñîñòîÿíèè áåëîê íå ïðåòåðïåâàåò ñóùåñòâåííûõ ñòðóêòóðíûõ èçìåíåíèé ïî ñðàâíåíèþ ñ ðàñòâîðîì. Òàêèì îáðàçîì, ïîëó÷åííûé ðåçóëüòàò ÿâëÿåòñÿ êîñâåííûì ñâèäåòåëüñòâîì òîãî, ÷òî âíóòðåííÿÿ äèíàìèêà ãëîáóëÿðíîãî áåëêà â òâ¸ðäîì ñîñòîÿíèè è â ðàñòâîðå òîæå îäèíàêîâà, êîíå÷íî, ïðè óñëîâèè, ÷òî â òâ¸ðäîì ñîñòîÿíèè áåëîê ïîëíîñòüþ ãèäðàòèðîâàí.
Èíòåðåñíî îòìåòèòü, ÷òî ñïåêòðàëüíûå èçìåðåíèÿ íà
ÿäðàõ 13Ñ â òâ¸ðäîì ñîñòîÿíèè (êàê â ñóõîì, òàê è â
óâëàæí¸ííîì äî 50%) ïîêàçàëè (ðèñ. 8), ÷òî ñïåêòðû
áåëêà â äèàïàçîíå òåìïåðàòóð îò 0 äî 75°Ñ ïðàêòè÷åñêè
èäåíòè÷íû. Ýòî ãîâîðèò î òîì, ÷òî ñàì áåëîê êîíôîðìàöèîííûõ ïåðåõîäîâ ïðè âûñîêîé òåìïåðàòóðå íå èñïûòûâàåò, à íàáëþäàåìûå â ðàñòâîðå èçìåíåíèÿ çàâèñèìîñòè ÊÑÄ ñâÿçàíû, ïî-âèäèìîìó, ñî ñòåïåíüþ àãðåãàöèè
àëüôà-êðèñòàëëèíà.
Çàêëþ÷åíèå
Ïðåäñòàâëåííûå ðåçóëüòàòû ÿâëÿþòñÿ îäíèì èç íàïðàâëåíèé ðàáîòû ïî ñîâìåñòíîìó ñ ÊÈÁÁ ÊàçÍÖ ÐÀÍ ïðîåêòó, ïîääåðæàííîìó ãðàíòîì ÐÔÔÈ ¹ 06-04-48828.
Äàëüíåéøèå ðàáîòû áóäóò â îñíîâíîì ïðîâîäèòüñÿ ïî
èçó÷åíèþ äèíàìèêè àëüôà-êðèñòàëëèíà â òâ¸ðäîì ñîñòîÿíèè. Äëÿ ýòîãî áóäóò ïðîâåäåíû ðåëàêñàöèîííûå (Ò1 è
Ò1r – âðåìÿ ðåëàêñàöèè âî âðàùàþùåéñÿ ñèñòåìå êîîðäèíàò) èçìåðåíèÿ, ÷óâñòâèòåëüíûå ê ìîëåêóëÿðíûì äâèæåíèÿì â íàíî- è ìèêðîñåêóíäíîì äèàïàçîíàõ âðåìåí
êîððåëÿöèè. Êðîìå ýòîãî, ìû ïëàíèðóåì ïðèìåíèòü îäíîìåðíóþ òâ¸ðäîòåëüíóþ îáìåííóþ ßÌÐ ñïåêòðîñêîïèþ [6]. Ýòîò òèï ýêñïåðèìåíòîâ äàñò èíôîðìàöèþ î
ïåðåîðèåíòàöèè òåíçîðà àíèçîòðîïèè ìàãíèòíûõ ÿäåð â
ìèëëèñåêóíäíîì è ñåêóíäíîì äèàïàçîíàõ âðåì¸í êîððåëÿöèè.
Àâòîðû âûðàæàþò áëàãîäàðíîñòü À. Ã. Êðóøåëüíèöêîìó (ñ.í.ñ. ëàáîðàòîðèè ìîëåêóëÿðíîé áèîôèçèêè ÊÈÁÁ)
çà ñîòðóäíè÷åñòâî è ïîìîùü ïðè ïðîâåäåíèè ýêñïåðèìåíòîâ.
Ëèòåðàòóðà
1. Êíîððå Ä.Ã., Ìûçèíà Ñ.Ä.: Áèîëîãè÷åñêàÿ õèìèÿ. Ì.: Âûñøàÿ øêîëà
2002. 479 ñ.
2. Augusteyn R.C.: Clinical and Exp. Optometry 87, 356–366 (2004)
3. Parak F.G.: Rep. Progr. Phys. 66, 103–129 (2003)
4. Horwitz J.: Exp. Eye Research. 76, 145–153 (2003)
5. Johnson C.S.: Progr. Nucl. Magn. Res. Spectrosc. 34, 203–256 (1999)
6. Êðóøåëüíèöêèé À.Ã.: ÓÔÍ 175, ¹ 8, 117–127 (2005)
Казанский физико–технический институт 2006
Àòîìíî-ñèëîâàÿ ìèêðîñêîïèÿ êîìïîçèòíûõ ýëåêòðîäîâ ñ êàòàëèòè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè
Ñ. À. Çèãàíøèíà, À. Ï. ×óêëàíîâ, À. À. Áóõàðàåâ
Ëàáîðàòîðèÿ ôèçèêè è õèìèè ïîâåðõíîñòè
Ìîðôîëîãèÿ ïîâåðõíîñòè êîìïîçèòíûõ ýëåêòðîäîâ, îáëàäàþùèõ êàòàëèòè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè, áûëà èçó÷åíà ñ
ïîìîùüþ àòîìíî-ñèëîâîé ìèêðîñêîïèè. Óñòàíîâëåíî, ÷òî ôîðìèðîâàíèå âûñîêîäèñïåðñíîé ñòðóêòóðû íàíîðàçìåðíûõ ÷àñòèö ïàëëàäèÿ íà âûñîêîîðèåíòèðîâàííîì ïèðîãðàôèòå èëè íàôèîíîâîé ïë¸íêå ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ êàòàëèòè÷åñêîé àêòèâíîñòè ïëàòèíîâîãî ìåòàëëà ïðè ýëåêòðîîêèñëåíèè ùàâåëåâîé êèñëîòû.
Ââåäåíèå
òàòî÷íî óíèâåðñàëüíûìè êàòàëèçàòîðàìè äëÿ ìíîãèõ
ýëåêòðîõèìè÷åñêèõ ðåàêöèé ÿâëÿþòñÿ ìåòàëëû ïëàòèíîâîé ãðóïïû [10]. Íàíåñåíèå êàòàëèòè÷åñêîé ñèñòåìû íà
ïîâåðõíîñòü ýëåêòðîäà ïðîâîäÿò ðàçíûìè ñïîñîáàìè [9–
13], ñðåäè íàèáîëåå ÷àñòî èñïîëüçóåìûõ ñëåäóåò âûäåëèòü ýëåêòðîîñàæäåíèå. Ïðè âàðüèðîâàíèè óñëîâèé ýëåêòðîîñàæäåíèÿ íà ïîâåðõíîñòè ýëåêòðîäà ìîæíî ïîëó÷àòü ÷àñòèöû ðàçëè÷íîé ôîðìû è ðàçìåðà. Îñîáûé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿþò íàíî÷àñòèöû ìåòàëëîâ, êîòîðûå ïðèîáðåòàþò ñïåöèôè÷åñêèå ñâîéñòâà, îòëè÷íûå îò ñâîéñòâ
ìàêðîêðèñòàëëîâ [11–14]. Ñ íàíî÷àñòèöàìè ñòàíîâèòñÿ
âîçìîæíûì ïðîòåêàíèå ðåàêöèé, êîòîðûå ïðàêòè÷åñêè
íå èäóò íà ïîâåðõíîñòè ìàêðîêðèñòàëëîâ. Èçâåñòíî [11],
÷òî óìåíüøåíèå ðàçìåðà ÷àñòèö ïëàòèíîâûõ ìåòàëëîâ
÷àñòî ïðèâîäèò ê ðîñòó êàòàëèòè÷åñêîãî ýôôåêòà.
 íàñòîÿùåé ðàáîòå ðàññìîòðåíî âëèÿíèå ñîñòîÿíèÿ
ïîâåðõíîñòè è ðàçìåðà ÷àñòèö êðèñòàëëèòîâ Pd, ýëåêòðîîñàæä¸ííûõ íà ïîâåðõíîñòè âûñîêîîðèåíòèðîâàííîãî ïèðîëèòè÷åñêîãî ãðàôèòà (ÂÎÏÃ) èëè íà ÂÎÏà ñ
íàôèîíîâîé (Íô) ïë¸íêîé, íà êàòàëèòè÷åñêèå ñâîéñòâà
ìåòàëëà ïðè ýëåêòðîîêèñëåíèè ùàâåëåâîé êèñëîòû.
Àòîìíî-ñèëîâàÿ ìèêðîñêîïèÿ (ÀÑÌ) ÿâëÿåòñÿ íà ñåãîäíÿøíèé äåíü îäíèì èç îñíîâíûõ èíñòðóìåíòîâ èññëåäîâàíèÿ ôèçè÷åñêèõ è õèìè÷åñêèõ ñâîéñòâ ïîâåðõíîñòè,
èìåÿ ðÿä íåîñïîðèìûõ ïðåèìóùåñòâ ïåðåä äðóãèìè ìåòîäàìè èññëåäîâàíèÿ ïîâåðõíîñòè [1, 2]. Ïîëóêîíòàêòíûé
ðåæèì ðàáîòû ÀÑÌ ÿâëÿåòñÿ ñàìûì ðàñïðîñòðàí¸ííûì
ñðåäè ÀÑÌ ìåòîäèê áëàãîäàðÿ ñâîåé âûñîêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè è ìåíüøåé ñèëå âçàèìîäåéñòâèÿ ñ ïîâåðõíîñòüþ. Ïðè ñêàíèðîâàíèè â ýòîì ðåæèìå ìîæíî ðåãèñòðèðîâàòü ñðàçó íåñêîëüêî ïàðàìåòðîâ êîëåáëþùåãîñÿ çîíäà:
àìïëèòóäó è ôàçó êîëåáàíèé, ñìåùåíèå ðåçîíàíñíîé ÷àñòîòû. Èãëà â ïîëóêîíòàêòíîì ðåæèìå íàõîäèòñÿ â íåïîñðåäñòâåííîì êîíòàêòå ñ îáðàçöîì î÷åíü íåïðîäîëæèòåëüíîå âðåìÿ (ïîðÿäêà 1 ìêñ). Ýòî ïîçâîëÿåò èññëåäîâàòü ñ
ïîìîùüþ ÀÑÌ øèðîêèé êëàññ îáúåêòîâ: íàíî÷àñòèöû [3],
ïîëèìåðû [4–6], æèâûå êëåòêè è òêàíè [7, 8].
Ïîñëåäíåå âðåìÿ ïåðåä ÀÑÌ ñòîèò ïðîáëåìà ïåðåõîäà îò ïðîñòîãî èññëåäîâàíèÿ ìîðôîëîãèè ê èññëåäîâàíèþ ôèçè÷åñêèõ è õèìè÷åñêèõ ñâîéñòâ ïîâåðõíîñòè. Â
ïîëóêîíòàêòíîé ÀÑÌ àíàëèç ñäâèãà ôàçû êîëåáëþùåãîñÿ êàíòåëåâåðà ïî îòíîøåíèþ ê ôàçå âûíóæäåííûõ êîëåáàíèé ïüåçîìîäóëÿòîðà ïîçâîëÿåò ðåãèñòðèðîâàòü îáëàñòè ñ ðàçíûìè óïðóãèìè, àäãåçèîííûìè èëè âÿçêèìè
ñâîéñòâàìè ñ ðàçðåøåíèåì äî íåñêîëüêèõ íàíîìåòðîâ.
Òàêèì îáðàçîì, åñëè íà ïîâåðõíîñòè îáðàçöà èìåþòñÿ
îáëàñòè ñ íåîäèíàêîâûìè óïðóãèìè èëè àäãåçèîííûìè
ñâîéñòâàìè, òî â ïðîöåññå ñêàíèðîâàíèÿ, ðåãèñòðèðóÿ
èçìåíåíèå ôàçû êîëåáàíèé, ìîæíî ïîëó÷àòü êàðòó ðàñïðåäåëåíèÿ ýòèõ ñâîéñòâ ïî ïîâåðõíîñòè îáðàçöà ñ íàíîìåòðîâûì ðàçðåøåíèåì è òåì ñàìûì, íàïðèìåð, âèçóàëèçèðîâàòü ñòðóêòóðó ìíîãîôàçíûõ íàíîêîìïîçèòîâ [4–
6].
Êîìïîçèòíûå ýëåêòðîäû íà îñíîâå õèìè÷åñêè ìîäèôèöèðîâàííûõ ýëåêòðîäîâ (ÕÌÝ) ñ ýëåêòðîêàòàëèòè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ â ýëåêòðîàíàëèòè÷åñêîé õèìèè [9].  êà÷åñòâå êàòàëèçàòîðîâ-ìåäèàòîðîâ ÕÌÝ èñïîëüçóþò ìåòàëëû, èõ îêñèäû, ìåòàëëîêîìïëåêñû è ýëåêòðîíïðîâîäÿùèå ïîëèìåðû, êîòîðûå èììîáèëèçóþò íà ïîâåðõíîñòè èëè â îáú¸ìå ýëåêòðîäà. Äîñ-
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû è èõ îáñóæäåíèå
 êà÷åñòâå ðàáî÷èõ èñïîëüçîâàëèñü ñëåäóþùèå ýëåêòðîäû: ÂÎÏÃ; ÂÎÏà ñ ýëåêòðîîñàæä¸ííûìè ÷àñòèöàìè ïàëëàäèÿ (ÂÎÏÃ-Pd); ÂÎÏÃ, ïîêðûòûé ïîëèìåðíîé Íô
ïë¸íêîé (ÂÎÏÃ-Íô); ÂÎÏÃ, ïîêðûòûé Íô ïë¸íêîé ñ
ýëåêòðîîñàæä¸ííûìè ÷àñòèöàìè ïàëëàäèÿ (ÂÎÏÃ-ÍôPd).
Ýëåêòðîäîì ñðàâíåíèÿ ñëóæèë õëîðèäñåðåáðÿíûé
ýëåêòðîä, âñïîìîãàòåëüíûì ýëåêòðîäîì – ïëàòèíîâàÿ ïðîâîëîêà.
Êîìïîçèòíûå ïîëèìåðíûå ýëåêòðîäû ñîçäàâàëè â äâå
ñòàäèè: ñíà÷àëà ïîâåðõíîñòü ÂÎÏà ïîêðûâàëè Íô ïë¸íêîé ìåòîäîì “êàïåëüíîãî èñïàðåíèÿ”, çàòåì ïðîâîäèëè
ýëåêòðîîñàæäåíèå Pd íà ïîëèìåðíóþ ïë¸íêó.
Äëÿ ïîëó÷åíèÿ ýëåêòðîëèòè÷åñêèõ îñàäêîâ Pd èñïîëüçîâàëè ïîòåíöèîñòàòè÷åñêèé ýëåêòðîëèç ïðè ïîòåíöèàëå
#0.4 Â. Ýëåêòðîîñàæäåíèå Pd íà ÂÎÏÃ èëè ÂÎÏÃ ñ ïî86
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
ëèìåðàìè ïðîâîäèëè èç ñåðíîêèñëîãî ðàñòâîðà PdCl2
(ôèðìà Aldrich). Äëÿ èñêëþ÷åíèÿ âëèÿíèÿ ðàñòâîð¸ííîãî êèñëîðîäà, èñõîäíûé ðàñòâîð â íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ
ïðîäóâàëñÿ àðãîíîì â òå÷åíèå 15 ìèí. Ïîâåðõíîñòü ðàáî÷èõ ýëåêòðîäîâ îáíîâëÿëè ýëåêòðîõèìè÷åñêè.
Èñõîäíûå âîäíûå ðàñòâîðû ùàâåëåâîé êèñëîòû ãîòîâèëè ðàñòâîðåíèåì åå òî÷íîé íàâåñêè. Ðàñòâîðû ìåíüøèõ
êîíöåíòðàöèé ãîòîâèëè ðàçáàâëåíèåì èñõîäíîãî ðàñòâîðà
íåïîñðåäñòâåííî ïåðåä èçìåðåíèÿìè.  êà÷åñòâå ôîíîâîãî ýëåêòðîëèòà èñïîëüçîâàëè 0.1 Ì ðàñòâîð H2SO4.
Ñîñòîÿíèå ïîâåðõíîñòè ýëåêòðîäîâ èçó÷àëè ìåòîäîì
ÀÑÌ ñ ïîìîùüþ ìèêðîñêîïà Solver P47 ôèðìû ÍÒ-ÌÄÒ
(ã. Çåëåíîãðàä).
Áûëè ïîëó÷åíû ÀÑÌ èçîáðàæåíèÿ â ðåæèìàõ òîïîãðàôèè è ôàçîâîãî êîíòðàñòà íàíî÷àñòèö Pd, ýëåêòðîîñàæä¸ííûõ íà ïîâåðõíîñòü ÂÎÏà (âðåìÿ ýëåêòðîîñàæäåíèÿ tý " 5 ñ). Ïðè ýòîì íà ïîâåðõíîñòè ýëåêòðîäà ôîðìèðóþòñÿ íàíî÷àñòèöû ìåòàëëà ðàçìåðîì îò 50 äî 200
íì, êîòîðûå ëåæàò îñòðîâêàìè (ðèñ. 1). Íàèáîëåå ÷àñòî
âñòðå÷àþòñÿ ÷àñòèöû ðàçìåðîì 100 íì. Ïðè ñîïîñòàâëåíèè òîïîãðàôèè ïîâåðõíîñòè ñ ÀÑÌ èçîáðàæåíèÿìè, ïîëó÷åííûìè â ðåæèìå ôàçîâîãî êîíòðàñòà, ìîæíî îòìåòèòü, ÷òî ÷àñòèöû, ïîëó÷åííûå ïðè äàííûõ óñëîâèÿõ,
èìåþò ñëîæíóþ ôîðìó, ò.å. ñîñòîÿò èç íåñêîëüêèõ íàíî÷àñòèö. Âìåñòå ñ òåì, ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî íà ïîâåðõíîñòè ýëåêòðîäà âèäíû ó÷àñòêè, íåïîêðûòûå íàíî÷àñòè-
à
2.0
30
1.5
20
1.0
10
0.5
0
0
0
á
0.5
1.0
1.5
мкм
мкм
нм
0.8
0.6
20
0.4
10
0.2
0
0
мкм
нм
87
нм
мкм
0
à
|
0.2
0.4
0.6
0.8
мкм
Ðèñ. 2. ÀÑÌ èçîáðàæåíèå ïîâåðõíîñòè ÂÎÏÃ-Pd. Ýëåêòðîîñàæäåíèå
Pd ïðîâîäèëè â òå÷åíèå 5 ñ èç ðàñòâîðà PdCl2, ïðîäóòîãî àðãîíîì. á –
ôðàãìåíò ðèñóíêà à.
0.8
80
0.4
40
0
á
0
0
0.4
0.8
нм
мкм
(°)
10
0.8
0
0.4
10
0
0
0.4
0.8
мкм
Ðèñ. 1. ÀÑÌ èçîáðàæåíèÿ, ïîëó÷åííûå ñ ðàçíûì óâåëè÷åíèåì, â ðåæèìå òîïîãðàôèè (à) è ôàçîâîãî êîíòðàñòà (á) ïîâåðõíîñòè ÕÌÝ ïîñëå
ýëåêòðîîñàæäåíèÿ Pd â òå÷åíèå 5 ñ.
öàìè Pd, ò.å. ìåñòàìè âñòðå÷àåòñÿ ÷èñòàÿ ïîâåðõíîñòü
ÂÎÏÃ.
Ïîñëå ïðîäóâàíèÿ èñõîäíîãî ðàñòâîðà PdCl2 àðãîíîì
ýëåêòðîîñàæä¸ííûå íà ïîâåðõíîñòü ÂÎÏà ÷àñòèöû Pd
èìåþò ìåíüøèé ðàçìåð, ÷òî ñëåäóåò èç ïîëó÷åííûõ ÀÑÌ
èçîáðàæåíèé (ðèñ. 2).
Èç ðèñ. 2à âèäíî, ÷òî ÷àñòèöû Pd, ïîëó÷åííûå ýëåêòðîîñàæäåíèåì èç ïðîäóòîãî àðãîíîì ðàñòâîðà, òàêæå íå
ïîëíîñòüþ ïîêðûâàþò ïîâåðõíîñòü ÂÎÏÃ. Îäíàêî, ïî
ñðàâíåíèþ ñ ýëåêòðîäîì ÂÎÏÃ-Pd, ïîëó÷åííîãî èç ðàñòâîðà ñ ðàñòâîð¸ííûì êèñëîðîäîì (ðèñ. 1à), ïëîòíîñòü
÷àñòèö íà ïîâåðõíîñòè ÂÎÏÃ-Pd, ïîëó÷åííîãî èç ïðîäóòîãî ðàñòâîðà (ðèñ. 2á) áîëüøå, à ðàçìåð ÷àñòèö ìåíüøå.
Áûëè ïîëó÷åíû ÀÑÌ èçîáðàæåíèÿ ïîâåðõíîñòè
ÂÎÏÃ-Íô, à òàêæå ÂÎÏÃ-Íô-Pd, ïîëó÷åííûõ â òå÷åíèå 5 è 10 ñ.
Íà ðèñ. 3 ïðèâåäåíû ÀÑÌ èçîáðàæåíèÿ ïîâåðõíîñòè
ýëåêòðîäà ÂÎÏÃ-Íô. Äëÿ ïîëèìåðíîãî ýëåêòðîäà õàðàêòåðíà ðîâíàÿ ïîâåðõíîñòü (ðàçáðîñ ïî âûñîòå íà 1 ìêì2
ñîñòàâëÿåò 6 íì), íà êîòîðîé âûäåëÿþòñÿ è ðàâíîìåðíî
ðàñïðåäåë¸ííûå âïàäèíû äèàìåòðîì îò 50 äî 1500 íì.
Ïðèñóòñòâèå ýòèõ âïàäèí, âåðîÿòíî, ñâÿçàíî ñ íàëè÷èåì
ãèäðîôèëüíûõ èîííûõ êëàñòåðîâ â ïîëèìåðíîé ìàòðè-
88
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
нм
мкм
мкм
нм
4
16
3
12
8
30
6
20
2
8
4
1
4
2
0
0
0
10
0
1
2
3
4
мкм
0
0
2
4
6
8
10 мкм
Ðèñ. 3. ÀÑÌ èçîáðàæåíèå ïîâåðõíîñòè ýëåêòðîäà ÂÎÏÃ-Íô.
Ðèñ. 5. ÀÑÌ èçîáðàæåíèå ïîâåðõíîñòè ÂÎÏÃ-Íô-Pd, ïîëó÷åííîãî
ýëåêòðîîñàæäåíèåì Pd â òå÷åíèå 5 ñ èç ðàñòâîðà, ïðîäóòîãî àðãîíîì.
öå. Èçâåñòíî [15], ÷òî Íô ñîñòîèò èç íåñêîëüêèõ ôàç,
îäíà èç êîòîðûõ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ãèäðîôèëüíûå èîííûå êëàñòåðû, ñîñòîÿùèå èç ñóëüôîãðóïï, ïðîòèâîàíèîíîâ è âîäû, à äðóãàÿ ôàçà – ýòî ãèäðîôîáíûé ôòîðîóãëåðîäíûé ñêåëåò, îêðóæàþùèé ýòè êëàñòåðû. Íô õîðîøî ñîðáèðóåò âîäó, ïðè÷¸ì ÷àñòü ïîãëîù¸ííîé âîäû
ñâÿçûâàåòñÿ ñ ñóëüôîãðóïïàìè, ÷àñòü âçàèìîäåéñòâóåò ñ
îðãàíè÷åñêîé ìàòðèöåé, à îñòàëüíàÿ ÷àñòü îáðàçóåò âîäíûå êëàñòåðû.
Íà ðèñ. 4 ïðèâåäåíî ÀÑÌ èçîáðàæåíèå êîìïîçèòíîãî ýëåêòðîäà ÂÎÏÃ-Íô-Pd. Ýëåêòðîîñàæäåíèå Pd ïðîâîäèëè â òå÷åíèå 5 ñ èç ðàñòâîðà, ñîäåðæàùåãî ðàñòâîð¸ííûé êèñëîðîä.
Èç ðèñ. 4 âèäíî, ÷òî íà Íô ïë¸íêå ïðè òàêîì ðåæèìå
ýëåêòðîîñàæäåíèÿ (â ïðèñóòñòâèè ðàñòâîð¸ííîãî êèñëîðîäà) ôîðìèðóþòñÿ èçîëèðîâàííûå ÷àñòèöû ïàëëàäèÿ,
ïðè÷¸ì ÷àñòèöû ðàâíîìåðíî ðàñïîëîæåíû ïî ïîâåðõíîñòè ïîëèìåðà.
Íô îáëàäàåò êàòèîíîîáìåííûìè ñâîéñòâàìè çà ñ÷åò
íàëè÷èÿ ñóëüôîãðóïï. Âîçìîæíî, êàòèîíû Pd äèôôóíäèðóþò ïî ãèäðîôèëüíûì êàíàëàì, ñîäåðæàùèì îòðè-
öàòåëüíî çàðÿæåííûå cóëüôîãðóïïû, ê ãðàôèòîâîé ïîäëîæêå, ãäå ïðîèñõîäèò çàðîäûøåîáðàçîâàíèå è íà÷àëüíîå ôîðìèðîâàíèå êðèñòàëëèòîâ Pd è äàëüíåéøèé èõ
ðîñò ïî êàíàëàì îò ÷àñòèöû ê ÷àñòèöå [16], ÷òî ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ äèñïåðñíîñòè ÷àñòèö ïî ñðàâíåíèþ ñ
÷àñòèöàìè, îñàæä¸ííûìè íà ÂÎÏÃ.
Áûëî ïðîâåäåíî ýëåêòðîîñàæäåíèå Pd â òå÷åíèå 5 ñ
íà ïîâåðõíîñòü ÂÎÏÃ-Íô èç ðàñòâîðà, ïðîäóòîãî àðãîíîì. ÀÑÌ èçîáðàæåíèå ïîâåðõíîñòè òàêîãî êîìïîçèòíîãî ýëåêòðîäà ïðèâåäåíî íà ðèñ. 5.
Ïðè ñðàâíåíèè ðèñ. 4 è 5 óñòàíîâëåíî, ÷òî, íåñìîòðÿ
íà îäèíàêîâûå ýëåêòðîõèìè÷åñêèå óñëîâèÿ ýëåêòðîîñàæäåíèÿ Pd (âðåìÿ îñàæäåíèÿ, ïðèëîæåííûé ïîòåíöèàë è
ò.ä.), îòñóòñòâèå â ýëåêòðîëèòå ðàñòâîð¸ííîãî êèñëîðîäà
âåä¸ò ê ìåíåå ýôôåêòèâíîìó îáðàçîâàíèþ íàíî÷àñòèö
ìåòàëëà íà ïîâåðõíîñòè.
Ïîëó÷åííûå ÀÑÌ èçîáðàæåíèÿ ïîâåðõíîñòåé êîìïîçèòíûõ ýëåêòðîäîâ, ñîäåðæàùèå ÷àñòèöû Pd áûëè
ïðîàíàëèçèðîâàíû ñ ïîìîùüþ êîìïüþòåðíîé ïðîãðàììû, ïîçâîëÿþùåé îöåíèòü ðàñïðåäåëåíèå íàíî÷àñòèö ïî
ðàçìåðó.
Äëÿ ïîëó÷åíèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ íàíî÷àñòèö Pd ïî ðàçìåðó ÀÑÌ èçîáðàæåíèÿ ïîâåðõíîñòè êîìïîçèòíûõ ýëåêòðîäîâ áûëè èçó÷åíû ñ ïîìîùüþ ðàçðàáîòàííîé â íàøåé
ëàáîðàòîðèè êîìïüþòåðíîé ïðîãðàììû [17]. Ïîâåðõíîñòü
ñåíñîðà ñîñòîÿëà èç ÂÎÏÃ-Íô. Èññëåäîâàëèñü ýëåêòðîäû ñ âðåìåíåì îñàæäåíèÿ 5 è 10 ñ â ïðèñóòñòâèè ðàñòâîð¸ííîãî êèñëîðîäà. Ðåçóëüòàòû îáðàáîòêè èçîáðàæåíèé
ïîâåðõíîñòè ýòèõ ýëåêòðîäîâ ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 6 è
7. Èç ãèñòîãðàììû ðàñïðåäåëåíèÿ íàíî÷àñòèö Pd ïî ðàçìåðó (ðèñ. 6á) âèäíî, ÷òî íà ïîâåðõíîñòè ÂÎÏÃ-Íô-Pd
ïðåèìóùåñòâåííî îáðàçóþòñÿ ÷àñòèöû Pd ñ äèàìåòðîì
170 íì. Ïðè óâåëè÷åíèè âðåìåíè îñàæäåíèÿ Pd äî 10 ñ
íà ïîâåðõíîñòè ÂÎÏÃ-Íô ïðåèìóùåñòâåííî ôîðìèðóþòñÿ ÷àñòèöû ñ äèàìåòðàìè îò 80 äî 115 íì (ðèñ. 7â).
Áûëè èçó÷åíû ýëåêòðîõèìè÷åñêèå è ýëåêòðîêàòàëèòè÷åñêèå ñâîéñòâà êîìïîçèòíûõ ýëåêòðîäîâ ïðè îêèñëåíèè ùàâåëåâîé êèñëîòû, ðåçóëüòàòû ýòèõ èññëåäîâàíèé
ïðåäñòàâëåíû â ðàáîòå [18]. Óñòàíîâëåíî, ÷òî ïî ñðàâíåíèþ ñ ÂÎÏà êàòàëèòè÷åñêèå ñâîéñòâà ýëåêòðîîñàæä¸í-
мкм
нм
80
4
3
60
2
40
1
20
0
0
0
1
2
3
4
мкм
Ðèñ. 4. ÀÑÌ èçîáðàæåíèå ïîâåðõíîñòè ÂÎÏÃ-Íô-Pd â ðåæèìå òîïîãðàôèè. Ýëåêòðîîñàæäåíèå Pd ïðîâîäèëè èç ðàñòâîðà, ñîäåðæàùåãî
ðàñòâîð¸ííûé êèñëîðîä, â òå÷åíèå 5 ñ.
научные сообщения
à
Казанский физико–технический институт 2006
мкм
нм
à
мкм
нм
4.0
100
|
89
80
4
60
3
80
3.0
60
40
2
2.0
40
1.0
20
1
0
1
2
3
4
0
мкм
9
á
0
0
0
0
20
á
8
1.0
2.0
3.0
4.0
мкм
мкм
нм
4.0
100
Число частиц ,N
7
6
80
3.0
5
60
4
2.0
3
40
2
1.0
1
20
0
50 100 150 200 250 300 350 400
Диаметр частиц (нм)
Ðèñ. 6. à Îêîíòóðåííîå ÀÑÌ èçîáðàæåíèå íàíî÷àñòèö Pd, îñàæä¸ííûõ
â òå÷åíèå 5 ñ íà ïîâåðõíîñòü ÂÎÏÃ-Íô; á ãèñòîãðàììà ðàñïðåäåëåíèÿ
÷àñòèö ïî ðàçìåðàì, ìàêñèìóì ðàñïðåäåëåíèÿ – 170 íì.
0
0
0
1.0
2.0
3.0
4.0
мкм
60
â
íîãî Pd ïðîÿâëÿþòñÿ â óìåíüøåíèè ïîòåíöèàëà è â óâåëè÷åíèè òîêà îêèñëåíèÿ ùàâåëåâîé êèñëîòû. Ïðè ýòîì
íà ýëåêòðîäå ÂÎÏÃ-Íô-Pd ðåãèñòðèðóåòñÿ êàòàëèòè÷åñêèé ýôôåêò â ïðèìåðíî 2 ðàçà áîëüøèé, ÷åì íà ÂÎÏÃPd. Ýëåêòðîä ÂÎÏÃ-Íô â ðåàêöèè ýëåêòðîîêèñëåíèÿ ùàâåëåâîé êèñëîòû êàòàëèòè÷åñêîé àêòèâíîñòüþ íå îáëàäàåò. Âîçìîæíî, óâåëè÷åíèå êàòàëèòè÷åñêîãî ýôôåêòà
ñâÿçàíî ñ ïîâûøåíèåì àêòèâíîñòè ÷àñòèö Pd â ðåçóëüòàòå ôîðìèðîâàíèÿ ìåëêîäèñïåðñíîãî îñàäêà ìåòàëëà íà
ïîâåðõíîñòè ïë¸íî÷íîãî ýëåêòðîäà.
Âûâîäû
Òàêèì îáðàçîì, ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû äåìîíñòðèðóþò,
÷òî ÀÑÌ ÿâëÿåòñÿ ýôôåêòèâíûì èíñòðóìåíòîì äëÿ èçó÷åíèÿ ìîðôîëîãèè êàòàëèçàòîðîâ íà îñíîâå íàíî÷àñòèö
ìåòàëëîâ. Ñðàâíåíèå ýëåêòðîõèìè÷åñêèõ ñâîéñòâ è ÀÑÌ
èçîáðàæåíèé ïðèâîäèò ê âûâîäó, ÷òî ñðåäè ðàññìàòðèâàåìûõ ýëåêòðîäîâ ìàêñèìàëüíóþ êàòàëèòè÷åñêóþ àêòèâíîñòü â ðåàêöèè îêèñëåíèÿ ùàâåëåâîé êèñëîòû ïðîÿâëÿþò ýëåêòðîäû ñ ÷àñòèöàìè Pd, èìåþùèìè ðàçìåð îêîëî
170 íì è îñàæä¸ííûìè íà ïîâåðõíîñòü ÂÎÏÃ-Íô èç
ðàñòâîðà ñ ðàñòâîð¸ííûì êèñëîðîäîì, êîãäà íà ïîâåðõíîñòè êîìïîçèòíîãî ýëåêòðîäà ïðîèñõîäèò ôîðìèðîâà-
Число частиц ,N
50
40
30
20
10
0
50
100 150 200 250
Диаметр частиц (нм)
300
Ðèñ. 7. à ÀÑÌ èçîáðàæåíèå íàíî÷àñòèö Pd, îñàæä¸ííûõ â òå÷åíèå 10
ñ íà ïîâåðõíîñòü ÂÎÏÃ-Íô; á îêîíòóðåííîå èçîáðàæåíèå à; â ãèñòîãðàììà ðàñïðåäåëåíèÿ ÷àñòèö ïî ðàçìåðàì, ìàêñèìóì ðàñïðåäåëåíèÿ
íàõîäèòñÿ â èíòåðâàëå 80–115 íì.
íèå ðàâíîìåðíîé ñòðóêòóðû èçîëèðîâàííûõ íàíîðàçìåðíûõ ÷àñòèö ìåòàëëà.
Àâòîðû âûðàæàþò áëàãîäàðíîñòü ê.õ.í. È. À. ×åëíîêîâîé çà ïðåäîñòàâëåííûå îáðàçöû.
Ëèòåðàòóðà
1. Ìèðîíîâ Â.Ë.: Îñíîâû ñêàíèðóþùåé çîíäîâîé ìèêðîñêîïèè, ñ.
144. Ì.: Òåõíîñôåðà 2004.
2. Áóõàðàåâ À.À., Îâ÷èííèêîâ Ä.Â., Áóõàðàåâà À.À.: Çàâîäñêàÿ
ëàáîðàòîðèÿ ¹ 5, 10–27 (1997)
90
|
научные сообщения
3. Zoval J.V., Lee J., Gorer S., Penner R.M.: J. Phys. Chem. B 102, 1166–
1175 (1998)
4. Berquand A., Mazeran P.-E., Laval J.-M.: Surface Sci. 523, 125–130
(2003)
5. Paige M.F.: Polymer 44, no. 20, 6345–6352 (2003)
6. Chen X., Roberts C.J., Zhang J., Davies M.C., Tendler S.J.B.: Surface
Sci. 519, L593–L598 (2002)
7. Nagao E., Kaneko O., Dvorak J.A.: J. Struct. Biol. 130, 34 (2000)
8. ßìèíñêèé È.Â. (ðåä.): Ñêàíèðóþùàÿ çîíäîâàÿ ìèêðîñêîïèÿ áèîïîëèìåðîâ, ñ. 88. Ì.: Íàó÷íûé ìèð 1997.
9. Áóäíèêîâ Ã.Ê., Ìàéñòðåíêî Â.Í., Ìóðèíîâ Þ.È.: Âîëüòàìïåðîìåòðèÿ ñ ìîäèôèöèðîâàííûìè è óëüòðàìèêðîýëåêòðîäàìè, ñ. 239.
Ì.: Íàóêà 1994.
10. Áàãîòñêèé Â.Ñ.: Îñíîâû ýëåêòðîõèìèè, ñ. 400. Ì.: Õèìèÿ 1998.
11. Ïåòðèé Î.À., Öèðëèíà Ã.À.: Óñïåõè õèìèè 70, ¹ 4, 330–344 (2001)
Казанский физико–технический институт 2006
12. Ñåðãååâ Ã.Á.: Ðîñ. õèì. æóðí. 46, ¹ 5, 22–29 (2002)
13. Áàãîöêèé Â.Ñ. (ðåä.): Ïðîáëåìû ýëåêòðîêàòàëèçà, ñ. 272. Ì.: Íàóêà
1980.
14. Áóõòèÿðîâ Â.È., Ñëèíüêî Ì.Ã.: Óñïåõè õèìèè 70, ¹ 2, 167–181
(2001)
15. Òàðàñåâè÷ Ì.Ð., Îðëîâ Ñ.Á., Øêîëüíèêîâ Å.È. è äð.: Ýëåêòðîõèìèÿ
ïîëèìåðîâ, ñ. 238. Ì.: Íàóêà 1990.
16. Ïîäëîâ÷åíêî Á.È., Àíäðååâ Â.Í.: Óñïåõè õèìèè 71, 950–966 (2002)
17. Chuklanov A.P., Bukharaev A.A., Ziganshina S.A.: Surf. Interface Anal.
38, 679–681 (2006)
18. Shaidarova L.G., Chelnokova I.A., Gedmina A.V., Budnikov H.C.,
Ziganshina S.A., Chuklanov A.P., Bukharaev A.A.: Mendeleev Commun.
(2007) (in press)
Казанский физико–технический институт 2006
Îñîáåííîñòè íåëèíåéíîãî ïîãëîùåíèÿ íàíî÷àñòèö ñåðåáðà â âèäèìîì äèàïàçîíå
À. Ë. Ñòåïàíîâ, È. À. Ôàéçðàõìàíîâ, È. Á. Õàéáóëëèí
Îòäåë ðàäèàöèîííûõ âîçäåéñòâèé íà ìàòåðèàëû, ëàáîðàòîðèÿ ðàäèàöèîííîé ôèçèêè
Ìåòîäîì Z-ñêàíèðîâàíèÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì âòîðîé ãàðìîíèêè (l " 532 íì) ïèêîñåêóíäíîãî Nd:YAG ëàçåðà ñ
äëèòåëüíîñòüþ èìïóëüñîâ 55 ïñ èññëåäîâàí ïðîöåññ íåëèíåéíîãî îïòè÷åñêîãî ïîãëîùåíèÿ ñèëèêàòíûõ ñò¸êîë
ñ íàíî÷àñòèöàìè ñåðåáðà, ñèíòåçèðîâàííûìè ìåòîäîì èîííîé èìïëàíòàöèè. Îïðåäåëåíû çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòà íåëèíåéíîãî ïîãëîùåíèÿ è íåëèíåéíîé âîñïðèèì÷èâîñòè òðåòüåãî ïîðÿäêà èññëåäóåìûõ ôîòîííûõ ìàòåðèàëîâ äëÿ ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèé èíòåíñèâíîñòè ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ.
Ââåäåíèå
Ôîòîííûå ñðåäû ñ ÌÍ ïðåäñòàâëÿþò äîïîëíèòåëüíûé èíòåðåñ äëÿ ïðèìåíåíèÿ âî âíóòðèðåçîíàòîðíûõ
ýëåìåíòàõ äëÿ ñèíõðîíèçàöèè ìîä ëàçåðà, ïîñêîëüêó îíè
îáëàäàþò ñïîñîáíîñòüþ ê íåëèíåéíîìó íàñûùåííîìó
ïîãëîùåíèþ [3, 4]. Â ðÿäå ðàííèõ ðàáîò áûëî ïîêàçàíî,
÷òî ñò¸êëà, ñîäåðæàùèå íàíî÷àñòèöû ñåðåáðà, ïðè èõ
ëàçåðíîì îáëó÷åíèè ôåìòîñåêóíäíûìè èìïóëüñàìè ñïîñîáíû ïðîÿâëÿòü íåëèíåéíîå ïîãëîùåíèå. Òàê, â ðàáîòå
[4] àíàëèçèðîâàëàñü ñïåêòðàëüíàÿ äèñïåðñèÿ ìíèìîé
÷àñòè íåëèíåéíîé âîñïðèèì÷èâîñòè òðåòüåãî ïîðÿäêà
(Imc(3)) ñò¸êîë ñ ÌÍ âáëèçè ìàêñèìóìà ÏÏÐ ïîãëîùåíèÿ (420 íì) è áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî âåëè÷èíà Imc(3)
îòðèöàòåëüíà â äèàïàçîíå äëèí âîëí 385–436 íì.  íàñòîÿùåé ðàáîòå ïîñòàâëåíà çàäà÷à ïî èçó÷åíèþ íåëè-
Ïåðñïåêòèâû ðàçâèòèÿ è ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ ñîâðåìåííîé ýëåêòðîíèêè ñâÿçûâàþòñÿ ñ ïîèñêîì íîâûõ ôîòîííûõ ìàòåðèàëîâ è ñîçäàíèåì íà èõ îñíîâå êîìáèíèðîâàííûõ îïòîýëåêòðîííûõ íàíîóñòðîéñòâ, ôóíêöèîíèðóþùèõ íà ÷àñòîòàõ óëüòðàáûñòðûõ èìïóëüñíûõ ëàçåðîâ.
Äëÿ ýòèõ öåëåé ïåðñïåêòèâíûìè ÿâëÿþòñÿ ôîòîííûå
êîìïîçèöèîííûå ñðåäû íà îñíîâå îïòè÷åñêè-ïðîçðà÷íûõ
äèýëåêòðèêîâ è øèðîêîçîííûõ ïîëóïðîâîäíèêîâ, ñîäåðæàùèõ ìåòàëëè÷åñêèå íàíî÷àñòèöû (ÌÍ). Ôîòîííûå
ñðåäû ñ ÌÍ ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû â êà÷åñòâå êëþ÷åâûõ ýëåìåíòîâ äëÿ óïðàâëåíèÿ îïòè÷åñêèì ñèãíàëîì â
äèýëåêòðè÷åñêèõ è ïîëóïðîâîäíèêîâûõ âîëíîâîäàõ, âûïîëíÿÿ ðîëü óëüòðàáûñòðûõ íåëèíåéíî-îïòè÷åñêèõ ïåðåêëþ÷àòåëåé, ìîäóëÿòîðîâ ñâåòîâîãî ñèãíàëà è îïòè÷åñêèõ îãðàíè÷èòåëåé [1].
Êîëëåêòèâíîå âîçáóæäåíèå ýëåêòðîíîâ ïðîâîäèìîñòè â ÌÍ ïîä äåéñòâèåì ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû ñâåòà,
òàê íàçûâàåìûé ïîâåðõíîñòíûé ïëàçìîííûé ðåçîíàíñ
(ÏÏÐ), è ñâÿçàííîå ñ ýòèì ñóùåñòâåííîå óñèëåíèå ëîêàëüíîãî ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ ñòèìóëèðóþò â ÌÍ
ðàçëè÷íûå îïòè÷åñêèå ðåçîíàíñíûå ÿâëåíèÿ â øèðîêîì
ñïåêòðàëüíîì äèàïàçîíå, íàïðèìåð, ïðèâîäÿò ê ïîÿâëåíèþ ñåëåêòèâíîãî ëèíåéíîãî ÏÏÐ ïîãëîùåíèÿ, à òàêæå
âûçûâàþò ðàçíîîáðàçíûå íåëèíåéíî-îïòè÷åñêèå ýôôåêòû. Íà ïðàêòèêå èñïîëüçóþòñÿ ðàçëè÷íûå òèïû ôîòîííûõ ìàòåðèàëîâ, ïðèãîäíûõ äëÿ íåëèíåéíî-îïòè÷åñêèõ
ïåðåêëþ÷àþùèõ ýëåìåíòîâ, ïðè ýòîì îíè õàðàêòåðèçóþòñÿ äâóìÿ îïðåäåëÿþùèìè ïàðàìåòðàìè: ïîðîãîâîé
ýíåðãèåé ïåðåêëþ÷åíèÿ è ñêîðîñòüþ ïåðåêëþ÷åíèÿ. Êàê
âèäíî èç ðèñ. 1, íà êîòîðîì ïðåäñòàâëåíû ñîâðåìåííûå
ôîòîííûå íåëèíåéíî-îïòè÷åñêèå ìàòåðèàëû [1, 2], ÌÍ
ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû â óíèêàëüíûõ ñïåöèôè÷åñêèõ
óñëîâèÿõ, à èìåííî äëÿ óëüòðàêîðîòêèõ âðåì¸í ïåðåêëþ÷åíèÿ ïðè âûñîêèõ ïðèêëàäûâàåìûõ ýíåðãèÿõ. Ïðè ýòîì
ôîòîííûå ñðåäû ñ ÌÍ îáëàäàþò áîëåå âûñîêîé òåðìè÷åñêîé ñòàáèëüíîñòüþ, ïî ñðàâíåíèþ, íàïðèìåð, ñ îðãàíè÷åñêèì êðèñòàëëîì ïîëèäèöèëåíà (PTS), êîòîðûé òàêæå îáëàäàåò ñïîñîáíîñòüþ ê ïåðåêëþ÷åíèÿì ïîä äåéñòâèåì óëüòðàêîðîòêèõ èìïóëüñîâ ñâåòà.
Ðèñ. 1. Ïåðå÷åíü íåëèíåéíî-îïòè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ, èñïîëüçóåìûõ â
îïòè÷åñêèõ ïåðåêëþ÷àþùèõ óñòðîéñòâàõ, äëÿ ðàçëè÷íûõ ñêîðîñòåé íåëèíåéíîãî îòêëèêà â çàâèñèìîñòè îò ïðèêëàäûâàåìûõ ýíåðãèé ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ. MQW – ìóëüòèêâàíòîâàÿ ÿìà, LCLV – ñâåòîâîé êëàïàí
íà îñíîâå æèäêîãî êðèñòàëëà (æèäêîêðèñòàëëè÷åñêèé ñâåòîâîé êëàïàí), SEED – ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèé êðèñòàëë, BSO – êðèñòàëë Bi12SiO2O,
FP – ðåçîíàòîð Ôàáðè-Ïåðî. P – òî÷êà íà ãðàôèêå. Îáçîð ñîñòàâëåí ïî
ìàòåðèàëàì ðàáîò [1, 2].
91
92
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
íåéíîãî ïîãëîùåíèÿ (b) íàíî÷àñòèö ñåðåáðà, íàõîäÿùèõñÿ
â ìàòðèöå ñòåêëà, â âèäèìîì äèàïàçîíå íà äëèíå âîëíû
532 íì â çàâèñèìîñòè îò èíòåíñèâíîñòè ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ ïèêîñåêóíäíûõ èìïóëüñîâ.
Ìåòîäèêè ýêñïåðèìåíòà
 êà÷åñòâå ïîäëîæêè äëÿ ïîëó÷åíèÿ êîìïîçèöèîííîãî
ìàòåðèàëà èñïîëüçîâàëèñü ñèëèêàòíîå ñòåêëî SiO2 (ÑÑ)
è íàòðèåâîå-êàëüöèåâîå ñèëèêàòíîå ñòåêëî (ÍÊÑÑ), êîòîðûå íå ïðîÿâëÿþò ñêîëüêî-íèáóäü çàìåòíûõ íåëèíåéíî-îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ â âèäèìîì äèàïàçîíå ñïåêòðà.
Èìïëàíòàöèÿ ïðîâîäèëàñü èîíàìè Ag! ñ ýíåðãèåé 60 êýÂ
è äîçîé 4.0$1016 èîí/ñì2, ïëîòíîñòüþ òîêà â èîííîì ïó÷êå
10 ìêA/ñì2 â âàêóóìå 10#5 Òîðð íà èìïëàíòîðå Whickham
(Àíãëèÿ). Äåòàëè èîííîãî ñèíòåçà ÌÍ â äèýëåêòðèêàõ
ïðèâåäåíû â ðàáîòå [5]. Ãëóáèíà çàëåãàíèÿ ìåòàëëè÷åñêèõ íàíî÷àñòèö â ñò¸êëàõ äëÿ äàííîé ýíåðãèè èìïëàíòàöèè, ñîñòàâèâøàÿ âåëè÷èíó ïîðÿäêà 60 íì, áûëà îöåíåíà ïóò¸ì òåîðåòè÷åñêèõ ðàñ÷¸òîâ ïî ïðîãðàììå DYNA,
à òàêæå èçìåðåíà ýêñïåðèìåíòàëüíî ìåòîäîì îáðàòíîãî
ðåçåðôîðäîâñêîãî ðàññåÿíèÿ [6]. Êàê ñëåäóåò èç ýëåêòðîííî-ìèêðîñêîïè÷åñêèõ íàáëþäåíèé, ðàçìåð ñèíòåçèðîâàííûõ ÌÍ ëåæèò â äèàïàçîíå îò 2 äî 18 íì [7].
Èçìåðåíèå îïòè÷åñêîãî ïðîïóñêàíèÿ îáðàçöîâ ïðîâîäèëîñü íà äâóõëó÷åâîì ñïåêòðîôîòîìåòðå Perkin Elmer
Lambda 19 â îáëàñòè äëèí âîëí 300–1100 íì.
Äëÿ îïðåäåëåíèÿ íåëèíåéíî-îïòè÷åñêîãî ïîãëîùåíèÿ
ÌÍ áûëà èñïîëüçîâàíà óñòàíîâêà Z-ñêàíèðîâàíèÿ, ðàáîòàþùàÿ ïî ìåòîäèêå ñ îòêðûòîé äèàôðàãìîé, ôèçè÷åñêèå ïðèíöèïû èçìåðåíèÿ íà êîòîðîé ïîäðîáíî îïèñàíû
â ðàáîòå [8]. Â äàííîé ðàáîòå áûëè èñïîëüçîâàíû èìïóëüñû âòîðîé ãàðìîíèêè (l " 532 íì) ñ äëèòåëüíîñòüþ
55 ïñ Nd:YAG ëàçåðà. Äëÿ èñêëþ÷åíèÿ âëèÿíèÿ òåïëîâûõ ýôôåêòîâ íà ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé, ÷àñòîòà ñëåäîâàíèÿ èìïóëüñîâ íå ïðåâûøàëà 2 Ãö. Èíòåíñèâíîñòè
èçëó÷åíèÿ ëàçåðà, ïðè êîòîðûõ ïðîâîäèëèñü èçìåðåíèÿ,
ëåæàëè â èíòåðâàëå 5$108–2$1010 Âò/ñì2. Çàìåòèì, ÷òî
ïðåâûøåíèå âåðõíåãî ïðåäåëà ïðèâîäèëî ê îïòè÷åñêîìó
ïðîáîþ êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ. Êàæäàÿ òî÷êà íà
ýêñïåðèìåíòàëüíûõ çàâèñèìîñòÿõ ñîîòâåòñòâóåò óñðåäí¸ííîìó çíà÷åíèþ ïî 20 ëàçåðíûì èìïóëüñàì. Âî âðåìÿ
ýêñïåðèìåíòà ëàçåðíîå èçëó÷åíèå äëèííîôîêóñíîé ëèíçîé ôîêóñèðóåòñÿ íà îáðàçåö, êîòîðûé ïëàâíî ïåðåìåùàåòñÿ ÷åðåç å¸ ôîêóñ âäîëü îïòè÷åñêîé îñè z. Èçìåíåíèå èíòåíñèâíîñòè ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ, ïðîøåäøåãî
÷åðåç îáðàçåö, âîçíèêàþùåå âñëåäñòâèå íåëèíåéíîãî
ïîãëîùåíèÿ â îáðàçöå, îêàçûâàåòñÿ òåì ñèëüíåå, ÷åì
áëèæå ïîëîæåíèå îáðàçöà ê ôîêóñó ëèíçû, ãäå èíòåíñèâíîñòü ëàçåðíîãî ëó÷à ìàêñèìàëüíà. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå çàâèñèìîñòè íîðìàëèçîâàííîãî ïðîïóñêàíèÿ T(z)
ïîñòðîåíû êàê ôóíêöèè ïîëîæåíèÿ îáðàçöà z ïî îòíîøåíèþ ê ôîêóñó ëèíçû, à òàêæå äëÿ ôèêñèðîâàííîãî
ïîëîæåíèÿ îáðàçöà â ôîêóñå ëèíçû, íî äëÿ ðàçëè÷íûõ
çíà÷åíèé èíòåíñèâíîñòè ëàçåðà.
Ðèñ. 2. Ñïåêòðû îïòè÷åñêîãî ïðîïóñêàíèÿ ÑÑ (1), ÍÊÑÑ (2), Ag:CC (3)
è Ag:ÍÊÑÑ (4).
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû è îáñóæäåíèå
Ôîðìèðîâàíèå íàíî÷àñòèö ñåðåáðà â èìïëàíòèðîâàííûõ
ñò¸êëàõ áûëî äîêàçàíî ïîÿâëåíèåì â ëèíåéíûõ îïòè÷åñêèõ ñïåêòðàõ ïðîïóñêàíèÿ ñåëåêòèâíûõ ïîëîñ ñ ìèíèìóìàìè â îáëàñòè 400–440 íì, îáóñëîâëåííûõ ÏÏÐ
ïîãëîùåíèåì â ÌÍ (ðèñ. 2). Âñëåäñòâèå áîëåå âûñîêîãî
çíà÷åíèÿ ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ ÍÊÑÑ (n0 " 1.54) ìàêñèìóì ÏÏÐ ÷àñòèö ñåðåáðà ðàñïîëàãàåòñÿ â áîëåå äëèííîâîëíîâîé îáëàñòè ñïåêòðà ïî ñðàâíåíèþ ñ ÌÍ â ÑÑ
(n0 " 1.5).
Íà ðèñ. 3 ïðåäñòàâëåíà ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ çàâèñèìîñòü T(z), èçìåðåííàÿ äëÿ ñò¸êîë ñ íàíî÷àñòèöàìè ñåðåáðà ïðè èíòåíñèâíîñòè ïàäàþùåãî ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ I0 " 2.5$109 Âò/ñì2. Ñõåìà ñ îòêðûòîé äèàôðàãìîé
Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòü íîðìàëèçîâàííîãî ïðîïóñêàíèÿ îò ïîëîæåíèÿ îáðàçöîâ Ag:ÍÊÑÑ (1) è Ag:ÑÑ (2) â ñõåìå ñ îòêðûòîé äèàôðàãìîé äëÿ
ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ ñ èíòåíñèâíîñòüþ 2.5$109 Âò/ñì2. Ñïëîøíàÿ êðèâàÿ – ðàñ÷¸ò, òî÷êè – ýêñïåðèìåíò.
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
|
93
ïîçâîëÿåò èññëåäîâàòü ìíèìóþ ÷àñòü êîìïëåêñíîé íåëèíåéíîé âîñïðèèì÷èâîñòè òðåòüåãî ïîðÿäêà, îòâå÷àþùóþ
çà íåëèíåéíûå ïðîöåññû, ñâÿçàííûå ñ íåëèíåéíûì ïîãëîùåíèåì. Èç ôîðìû êðèâîé T(z) â âèäå êîëîêîëà, îáðàù¸ííîãî âåðøèíîé ââåðõ, ìîæíî çàêëþ÷èòü îá óâåëè÷åíèè ïðîïóñêàòåëüíîé ñïîñîáíîñòè îáðàçöîâ ïðè ïðèáëèæåíèè ïîñëåäíèõ ê ôîêóñó ëèíçû ïî z-øêàëå. Òàêîå
ïîâåäåíèå T(z) ñâèäåòåëüñòâóåò î ïðîÿâëåíèè îáðàçöàìè
íåëèíåéíîãî íàñûùåííîãî ïîãëîùåíèÿ (aíï), è ýòîò ýôôåêò áîëåå âûðàæåí äëÿ Ag:ÍÊÑÑ.
Äëÿ îïðåäåëåíèÿ âåëè÷èíû aíï êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ âîñïîëüçóåìñÿ âûðàæåíèåì äëÿ T(z), êîòîðîå â
îáùåì ñëó÷àå ïðè èçìåðåíèè ïî ñõåìå ñ îòêðûòîé äèàôðàãìîé ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåíî â âèäå [8, 9]
T(z) " q(z)#1ln(1 ! q(z)),
(1)
ãäå q(z) " bI(z)Leff – ïàðàìåòð ëàçåðíîãî ïó÷êà; b – íåëèíåéíûé êîýôôèöèåíò ïîãëîùåíèÿ â îáùåì ñëó÷àå;
I(z) – èíòåíñèâíîñòü ñâåòà, ïðîøåäøåãî ÷åðåç îáðàçåö
â çàâèñèìîñòè îò åãî ïîëîæåíèÿ ïî êîîðäèíàòå z;
Leff " [1 # exp(#a0L)]/a0 – ýôôåêòèâíàÿ òîëùèíà îáðàçöà; a0 – ëèíåéíûé êîýôôèöèåíò ïîãëîùåíèÿ; L – ðåàëüíàÿ òîëùèíà ðàáî÷åãî ñëîÿ ñòåêëà ñ ÌÍ (60 íì). Ïàðàìåòð q(z) îïèñûâàåò ôîêóñèðîâàíèå ëàçåðíîãî ëó÷à ñ
ãàóññîâûì ðàñïðåäåëåíèåì èíòåíñèâíîñòè ïî åãî ñå÷åíèþ â ôîêóñå ëèíçû [8]
1/q " 1/P # 2lD/fpw2 # il/pw2,
(2)
ãäå P(z) " z(1 ! z02/z2) – ðàäèóñ êðèâèçíû âîëíîâîãî ôðîíòà íà êîîðäèíàòå z; z0 " kw2/2 – äèôðàêöèîííàÿ äëèíà
ïó÷êà; k – âîëíîâîé âåêòîð; Df " DF0/(1 ! z2/z02); DF0 –
ôàçîâûé ñäâèã ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû, ïðîøåäøåé
÷åðåç îáðàçåö; w(z) " w0(1 ! z2/z02)2 – ðàäèóñ ïó÷êà â òî÷êå
z; w0 – ðàäèóñ ïó÷êà â ôîêóñå íà óðîâíå ñïàäàíèÿ èíòåíñèâíîñòè â 1/e2 ðàç.
Íà ïðàêòèêå îïðåäåëåíèå íåëèíåéíîãî ïîãëîùåíèÿ
ïðîùå ïðîâîäèòü ïî ïàðàìåòðàì âûðàæåíèÿ (1), èçìåðåííûì â òî÷êå ôîêóñà ëèíçû, ò.å. êîãäà z " 0. Äëÿ ýòîãî
ñëó÷àÿ âûðàæåíèå äëÿ íîðìàëèçîâàííîãî ïðîïóñêàíèÿ
èìååò âèä:
Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòü íåëèíåéíîãî êîýôôèöèåíòà ïîãëîùåíèÿ â Ag:ÍÊÑÑ
îò èíòåíñèâíîñòè ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ.
Äëÿ ýôôåêòèâíîãî èñïîëüçîâàíèÿ êîìïîçèöèîííûõ
ìàòåðèàëîâ â êà÷åñòâå àêòèâíûõ îïòè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ
òðåáóåòñÿ îïðåäåëèòü îáëàñòè èíòåíñèâíîñòåé ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ, â êîòîðûõ äàííûå ýëåìåíòû ñïîñîáíû
ïðîÿâëÿòü íåëèíåéíî-îïòè÷åñêèå ñâîéñòâà. Ïðè ýòîì
íèæíÿÿ ãðàíèöà èíòåíñèâíîñòè èçëó÷åíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ
ïîðîãîâûì çíà÷åíèåì ðàçâèòèÿ íåëèíåéíîãî ïðîöåññà â
ìàòåðèàëå, à âåðõíÿÿ ãðàíèöà îïðåäåëÿåòñÿ èíòåíñèâíîñòüþ, ïðè êîòîðîé âîçíèêàåò îïòè÷åñêèé ïðîáîé. Ðåçóëüòàòû èçìåðåíèÿ aíï â çàâèñèìîñòè îò èíòåíñèâíîñòè
ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ ïðèâåäåíû íà ðèñ. 4 è 5.  íàøèõ
ýêñïåðèìåíòàõ èíòåíñèâíîñòü ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ âàðüèðîâàëàñü îò 109 è äî 2$1010 Âò/ñì2.  îáîèõ òèïàõ
êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ íàáëþäàåòñÿ ñóùåñòâåííîå
óìåíüøåíèå aíï ñ ðîñòîì èíòåíñèâíîñòè.  ÷àñòíîñòè,
ýòî óìåíüøåíèå ñîñòàâëÿåò ïðèìåðíî 21 è 12 ðàç ïðè
I0 " 1.15$1010 Âò/ñì2 äëÿ Ag:ÍÊÑÑ è Ag:CC, ñîîòâåòñòâåííî, ïî ñðàâíåíèþ ñ aíï, èçìåðåííîãî ïðè I0 " 1$109
Âò/ñì2.
T0 " q0#1ln(1 ! q0) " (bI0(0)Leff)#1ln(1 ! bI0(0)Leff), (3)
êîòîðîå èñïîëüçóåòñÿ äëÿ îïðåäåëåíèÿ b " aíï. Ïîëó÷åííûå òàêèì îáðàçîì çíà÷åíèÿ aíï äëÿ èíòåíñèâíîñòè ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ 2.5$109 Âò/ñì2 äëÿ Ag:ÍÊÑÑ è Ag:CC
ñîñòàâèëè ñîîòâåòñòâåííî 6.7$10#5 ñì/Âò è 3.6$10#5
ñì/Âò. Ïðèíèìàÿ âî âíèìàíèå, ÷òî Imc(3) " n0e0claíï/2p,
ãäå n0 – ëèíåéíûé ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ ñðåäû, e0 –
äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü âàêóóìà, ñ – ñêîðîñòü
ñâåòà, òàêæå áûëè ðàññ÷èòàíû ìíèìûå ÷àñòè çíà÷åíèÿ
íåëèíåéíîé âîñïðèèì÷èâîñòè äëÿ èññëåäóåìûõ êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ, ñîñòàâèâøèõ 2.4$10#8 è 1.3$10#8
åä. ÑÃÑÝ, ñîîòâåòñòâåííî.
Ðèñ. 5. Çàâèñèìîñòü íåëèíåéíîãî êîýôôèöèåíòà ïîãëîùåíèÿ â Ag:ÑÑ
îò èíòåíñèâíîñòè ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ.
94
|
научные сообщения
Ïðîâåä¸ííûå ðàíåå èññëåäîâàíèÿ çàâèñèìîñòè íåëèíåéíî-îïòè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ íàíî÷àñòèö ñåðåáðà â êîëëîèäíûõ ðàñòâîðàõ îò èíòåíñèâíîñòè íàíîñåêóíäíîãî
èçëó÷åíèÿ íà äëèíå âîëíû 532 íì [10, 11] ïîêàçàëî èçìåíåíèå çíàêà Imc(3) ñ ïîëîæèòåëüíîãî ïðè ìàëûõ èíòåíñèâíîñòÿõ îáëó÷åíèÿ íà îòðèöàòåëüíûé (íàñûùåííîå
ïîãëîùåíèå) ïðè ïîâûøåíèè èíòåíñèâíîñòè. Äàííûé
ýôôåêò áûë ñâÿçàí ñ ôîòîôðàãìåíòàöèåé êîëëîèäíûõ ÌÍ
è èõ àãðåãàöèåé â ðàñòâîðå. Îäíàêî ýòèõ ìåõàíèçìîâ
íåäîñòàòî÷íî äëÿ îáúÿñíåíèÿ èçìåíåíèÿ çíàêà íåëèíåéíîãî ïîêàçàòåëÿ ïîãëîùåíèÿ â ñëó÷àå êîìïîçèöèîííûõ
ìàòåðèàëîâ, â êîòîðûõ ÌÍ äèñïåðãèðîâàíû â òâ¸ðäîòåëüíîé ìàòðèöå. Íåîáõîäèìî òàêæå ó÷èòûâàòü ýëåêòðîííûå ýôôåêòû, êîòîðûå ðåàëèçóþòñÿ íåïîñðåäñòâåííî â ÌÍ.
Ðàíåå, ïðè àíàëèçå íåëèíåéíî-îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ
ñèñòåìû ÌÍ â äèýëåêòðèêå ìåòîäîì âûðîæäåííîãî ÷åòûð¸õâîëíîâîãî ñìåøèâàíèÿ ÷àñòîò [12], áûëî âûñêàçàíî ïðåäïîëîæåíèå î òîì, ÷òî, åñëè ÷àñòîòà ëàçåðíîãî
èçëó÷åíèÿ áëèçêà ê ÷àñòîòå ÏÏÐ ÌÍ â óñëîâèÿõ îäíîôîòîííîãî ðåçîíàíñà, íåëèíåéíîå ïîãëîùåíèå îêàçûâàåòñÿ îòðèöàòåëüíûì, ïîñêîëüêó äåéñòâóåò ìåõàíèçì íàñûùåííîãî ïîãëîùåíèÿ. Äàííîå ïðåäïîëîæåíèå õîðîøî
ñîãëàñóåòñÿ ñ íàáëþäàåìûì íåëèíåéíûì ïîãëîùåíèåì
(ðèñ. 3), à òàêæå çàâèñèìîñòÿìè íà ðèñ. 4 è 5 äëÿ ñëó÷àÿ
íèçêèõ èíòåíñèâíîñòåé ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ. Îäíàêî èç
íàáëþäàåìîãî óìåíüøåíèÿ aíï ñ ðîñòîì èíòåíñèâíîñòè
(ðèñ. 4 è 5) íåëüçÿ ñäåëàòü îäíîçíà÷íîãî çàêëþ÷åíèÿ î
ïðîÿâëåíèè òîëüêî îäíîãî ìåõàíèçìà íåëèíåéíîãî ïîãëîùåíèÿ, à èìåííî ìåõàíèçìà íàñûùåííîãî ïîãëîùåíèÿ. Ëîãè÷íî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî äîìèíèðóþùèì ìåõàíèçìîì íåëèíåéíîãî ïîãëîùåíèÿ â ÌÊ ïðè áîëåå âûñîêèõ èíòåíñèâíîñòÿõ ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ îêàçûâàåòñÿ
äâóõôîòîííîå ïîãëîùåíèå, êîòîðîå ÷àùå âñåãî äåéñòâóåò â ñèñòåìàõ ñ ÌÍ. Ðàíåå áûëî ïðåäñêàçàíî [13], ÷òî
äîìèíèðóþùèé âêëàä â íåëèíåéíóþ âîñïðèèì÷èâîñòü
òðåòüåãî ïîðÿäêà äëÿ Í× ìåäè ïðè èíòåíñèâíûõ âîçáóæäåíèÿõ íà ÷àñòîòàõ, áëèçêèõ ê ÏÏÐ, îáóñëîâëåí ãîðÿ÷èìè ýëåêòðîíàìè. Âîçìîæíî, ÷òî íàáëþäàåìûå â íàñòîÿùåé ðàáîòå îñîáåííîñòè ïðîÿâëåíèÿ íåëèíåéíîãî ïîãëîùåíèÿ â ÌÍ, ñâÿçàíû òàêæå ñ âêëàäîì â ïîãëîùåíèå
ãîðÿ÷èõ ýëåêòðîíîâ. Îäíàêî, ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè â
íàó÷íîé ëèòåðàòóðå íåò åùå óñòîÿâøåéñÿ òî÷êè çðåíèÿ
íà âàðèàöèè íåëèíåéíûõ ìåõàíèçìîâ, ïðîÿâëÿþùèõñÿ â
ÌÍ.
Òàêèì îáðàçîì, âïåðâûå îáíàðóæåíî è èññëåäîâàíî
ïðîÿâëåíèå íàñûùåííîãî íåëèíåéíîãî ïîãëîùåíèÿ ïðè
ëàçåðíîì îáëó÷åíèè â äèàïàçîíå èíòåíñèâíîñòåé îò 109
Казанский физико–технический институт 2006
è äî 2$1010 Âò/ñì2 íà äëèíå âîëíû 532 íì â ñòåêëå ñ
íàíî÷àñòèöàìè ñåðåáðà. Ïîêàçàíî, ÷òî äëÿ èññëåäîâàííûõ îáðàçöîâ ñ ïîâûøåíèåì èíòåíñèâíîñòè ëàçåðíîãî
èçëó÷åíèÿ (I 8 2.5$1010 Âò/ñì2) ïðîÿâëÿåòñÿ íåëèíåéíîå
íàñûùåííîå ïîãëîùåíèå, ïðèâîäÿùåå ê ïðîñâåòëåíèþ
îáðàçöà. Îäíàêî, äàëüíåéøåå ïîâûøåíèå èíòåíñèâíîñòè èçëó÷åíèÿ ïðèâîäèò ê ñíèæåíèþ íàñûùåííîãî ïîãëîùåíèÿ è äîìèíèðóþùèì ñòàíîâèòñÿ äâóõôîòîííîå ïîãëîùåíèå. Òàêîå ïîâåäåíèå íåëèíåéíûõ ñâîéñòâ ÌÍ
ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü ïîäîáíûå ôîòîííûå ñðåäû â
êà÷åñòâå ìàòåðèàëîâ, îáåñïå÷èâàþùèõ ñèíõðîíèçàöèþ
ìîä â ïèêîñåêóíäíûõ ãåíåðàòîðàõ.
Ðàáîòà áûëà ïîääåðæàíà ïðîåêòàìè ÐÔÔÈ (¹ 0402-97505-ð è ¹ 06-02-08147-îôè) è Ïðîãðàììîé ÎÔÍ
“Íîâûå ìàòåðèàëû è ñòðóêòóðû”. Õîòåëîñü áû òàêæå ïîáëàãîäàðèòü Íåìåöêèé íàó÷íûé ôîíä èì. Àëåêñàíäðà
Ãóìáîëüäòà è Àâñòðèéñêèé íàó÷íûé ôîíä ïî ïðîãðàììå
èì. Ëèçû Ìàéòíåð. Âûðàæàåì ïðèçíàòåëüíîñòü çà ïîìîùü â ïðîâåäåíèè ðÿäà ýêñïåðèìåíòîâ Ð. À. Ãàíååâó
(ÍÏÎ Àêàäåìïðèáîð, Òàøêåíò) è À. È. Ðÿñíÿíñêîìó (Ñàìàðêàíäñêèé ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò, Ñàìàðêàíä).
Ëèòåðàòóðà
1. Haglund Jr.R.F.: Optics of small particles, interfaces and surfaces
(Hummel R.E., Wissmann P., eds.), vol. II, pp. 192–231. London: CRC
Press 1997.
2. von Neumann J.: Fundamentals of photonics (Saleh B.E.A., Teich M.C.,
eds.). New York: Wiley 2001. 856 p.
3. Ganeev R.A., Ryasnyanskii A.I., Stepanov A.L., Usmanov T.: Phys.
Stat. Sol. B 241, R1–R2 (2004)
4. Hamanaka Y., Hayashi N., Nakamura A., Omi S.: J. Luminescence 87–
89, 859–861 (2000)
5. Stepanov A.L.: Functional properties of nanostructured materials
(Kassing R., Petkov P., eds.), pp. 139–160. NATO ASI. Dordrecht, the
Netherlands: Springer 2006.
6. Ñòåïàíîâ À.Ë., Æèõàðåâ Â.À., Õàéáóëëèí È.Á.: ÔÒÒ 43, 733–738
(2001)
7. Nistor L.C., van Landuit J., Barton J.D., Hole D.E., Skelland N.D.,
Townsend P.D.: J. Non-Cryst. Solids 162, 217–226 (1993)
8. Sheik-Bahae M., Said A.A., Wei T., Hagan D.J., Van Stryland E.W.:
IEEE J. Quantum Electron. 26, 760–769 (1990)
9. Stepanov A.L., Ganeev R.A., Ryasnyansky A.I., Usmanov T.: Nucl.
Instr. Meth. Phys. Res. B 206, 624–628 (2003)
10. Danilova Yu.E., Lepeshkin N.N., Rautian S.G., Safonov V.P.: Physica
A 241, 231–235 (1997)
11. Link S., Mohamed M.B., Nikoobakht B., El-Sayed M.A.: J. Phys. Chem.
103, 1165–1171 (1999)
12. Uchida K., Kaneko S., Omi S., Hata C., Tanji H., Asahara Y., Ikushima
A.J., Tokizaki T., Nakamura A.: J. Opt. Soc. Am. B 11, 1236–1243
(1994)
13. Eesley G.L.: Phys. Rev. B 33, 2144–2152 (1986)
Казанский физико–технический институт 2006
Äèíàìèêà ôîòîèîíèçàöèè è íàãðåâà ïðè ëàçåðíîì îòæèãå èìïëàíòèðîâàííîãî êðåìíèÿ
Ð. Ì. Áàÿçèòîâ, Ð. È. Áàòàëîâ, È. Á. Õàéáóëëèí
Îòäåë ðàäèàöèîííûõ âîçäåéñòâèé íà ìàòåðèàëû, ëàáîðàòîðèÿ èíòåíñèâíûõ ðàäèàöèîííûõ âîçäåéñòâèé è ëàáîðàòîðèÿ ðàäèàöèîííîé ôèçèêè
 äàííîé ðàáîòå âïåðâûå ñ èñïîëüçîâàíèåì ìåòîäà ïîëíîãî âíóòðåííåãî îòðàæåíèÿ çîíäèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ
èçó÷åíà êèíåòèêà èçìåíåíèÿ îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ñòðóêòóð (èìïëàíòèðîâàííûõ ñëî¸â êðåìíèÿ) ïðè èìïóëüñíîì ëàçåðíîì âîçäåéñòâèè. Îïðåäåëåíû çàâèñèìîñòè ìîìåíòîâ ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ è ïëîòíîñòè ýëåêòðîííî-äûðî÷íûõ ïàð îò óðîâíÿ ëàçåðíîãî âîçáóæäåíèÿ, à òàêæå òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü êîýôôèöèåíòà ïîãëîùåíèÿ êðåìíèÿ âáëèçè òî÷êè ïëàâëåíèÿ.
Ââåäåíèå
ïëîòíîñòè ãåíåðèðîâàííîé ýëåêòðîííî-äûðî÷íîé ïëàçìû îò óðîâíÿ âîçáóæäåíèÿ, à òàêæå çàâèñèìîñòè ïîãëîùàòåëüíîé ñïîñîáíîñòè ìàòåðèàëà îò òåìïåðàòóðû, ðàçâèâàåìîé â ïðîöåññå èìïóëüñíîé îáðàáîòêè.
 äàííîé ðàáîòå óêàçàííûå èññëåäîâàíèÿ ïðîâåäåíû
íà êðèñòàëëàõ êðåìíèÿ, èìïëàíòèðîâàííûõ ëåãèðóþùèìè ïðèìåñÿìè â òèïîâûõ óñëîâèÿõ èìïëàíòàöèè. Äëÿ
èíòåðïðåòàöèè ïîëó÷åííûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ
è îïðåäåëåíèÿ îïòè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ êðèñòàëëà è ýëåêòðîííî-äûðî÷íîé ïëàçìû ïðîâîäèëîñü êîìïüþòåðíîå
ìîäåëèðîâàíèå ïðîöåññîâ èìïóëüñíîãî íàãðåâà îáëó÷àåìûõ ñòðóêòóð ñ îäíîâðåìåííûì ïðîõîæäåíèåì çîíäèðóþùåãî ëó÷à. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû íåîáõîäèìû äëÿ
ðàçâèòèÿ íîâûõ ìåòîäîâ ëàçåðíûõ îáðàáîòîê òîíêîïë¸íî÷íûõ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ñòðóêòóð.
Ïðîöåññû èìïóëüñíîé ìîäèôèêàöèè ìàòåðèàëîâ â çíà÷èòåëüíîé ìåðå îïðåäåëÿþòñÿ ïðîñòðàíñòâåííûì ðàñïðåäåëåíèåì ïîãëîù¸ííîé â íèõ ýíåðãèåé èçëó÷åíèÿ. Ðàñïðåäåëåíèå ïëîòíîñòè ïîãëîù¸ííîé ýíåðãèè ïî ãëóáèíå
îïðåäåëÿåò íàïðàâëåíèå è ñêîðîñòè ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ,
÷òî, â ñâîþ î÷åðåäü, îïðåäåëÿåò ñòðóêòóðó è ñâîéñòâà
èìïóëüñíî ìîäèôèöèðîâàííûõ ìàòåðèàëîâ. Îñîáåííî ýòî
êàñàåòñÿ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ êðèñòàëëîâ, â êîòîðûõ ïîãëîùàòåëüíàÿ ñïîñîáíîñòü ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ ðåçêî (íà
íåñêîëüêî ïîðÿäêîâ âåëè÷èíû) çàâèñèò îò óðîâíÿ ïëîòíîñòè ìîùíîñòè èçëó÷åíèÿ, äîñòèãàåìîé òåìïåðàòóðû
íàãðåâà, ñòåïåíè äåôåêòíîñòè îáðàáàòûâàåìûõ ñëî¸â,
ïëîòíîñòè ãåíåðèðîâàííîé ýëåêòðîííî-äûðî÷íîé ïëàçìû.  öåëÿõ óñòàíîâëåíèÿ óêàçàííûõ çàâèñèìîñòåé íåîáõîäèìî ïðîâåäåíèå èññëåäîâàíèÿ äèíàìèêè ïîãëîùåíèÿ çîíäèðóþùèõ èçëó÷åíèé íåïîñðåäñòâåííî âî âðåìÿ
âîçäåéñòâèÿ ìîùíûìè ïó÷êàìè ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ íà
ïîëóïðîâîäíèêîâûå ñòðóêòóðû. Îáû÷íî ýòè ïðîöåññû
èññëåäóþòñÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì âðåìÿðàçðåø¸ííîé ðåãèñòðàöèè îòðàæàòåëüíîé ñïîñîáíîñòè çîíäèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ, íàïðàâëåííîãî íà îáëó÷àåìóþ îáëàñòü [1].
Îäíàêî ïðè ýòîì ïîëó÷àåìàÿ èíôîðìàöèÿ ñâèäåòåëüñòâóåò, â îñíîâíîì, î âðåìåíè ïðîõîæäåíèÿ òî÷åê ôàçîâûõ
ïåðåõîäîâ íà ïîâåðõíîñòè ìàòåðèàëà. Â òî æå âðåìÿ
âîïðîñ î ðîëè ïëîòíîé ýëåêòðîííî-äûðî÷íîé ïëàçìû â
ïðîöåññàõ ëàçåðíîãî îòæèãà äî íàñòîÿùåãî âðåìåíè îñòà¸òñÿ äèñêóññèîííûì [2].  ÷àñòíîñòè, îïðåäåëåíèå
ïëîòíîñòè ôîòîãåíåðèðîâàííîé ýëåêòðîííî-äûðî÷íîé
ïëàçìû è âðåìåíè å¸ æèçíè òðåáóåò äîïîëíèòåëüíûõ
èçìåðåíèé.
Äëÿ ïîëó÷åíèÿ áîëåå ïîëíîé èíôîðìàöèè íåîáõîäèìî èçó÷åíèå äèíàìèêè èçìåíåíèÿ ïîãëîùàòåëüíîé ñïîñîáíîñòè çîíäèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ, íàïðàâëåííîãî ñî
ñòîðîíû ïîäëîæêè. Ïðè÷¸ì, äëÿ èñêëþ÷åíèÿ íåîïðåäåë¸ííîñòè îòðàæåíèÿ îò îáëó÷àåìîãî ñëîÿ, ïðåäïî÷òèòåëüíî èññëåäîâàòü îòðàæàòåëüíóþ ñïîñîáíîñòü çîíäèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ â óñëîâèÿõ åãî ïîëíîãî âíóòðåííåãî
îòðàæåíèÿ. Òàêèå èññëåäîâàíèÿ ïîçâîëÿò îïðåäåëèòü íå
òîëüêî ìîìåíòû ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ, íî è çàâèñèìîñòü
Ìåòîäèêà ýêñïåðèìåíòà è êîìïüþòåðíîãî
ìîäåëèðîâàíèÿ
Äëÿ ïðîâåäåíèÿ ýêñïåðèìåíòîâ ïî îïòè÷åñêîìó çîíäèðîâàíèþ èñïîëüçîâàëèñü îáðàçöû êðåìíèÿ, èìïëàíòèðîâàííûå â òèïîâûõ óñëîâèÿõ èìïëàíòàöèè. Ïëàñòèíû
êðåìíèÿ ñ îðèåíòàöèåé (111), ëåãèðîâàííûå áîðîì
(r " 10 Oì$ñì, òîëùèíà ïëàñòèí 0.35 ìì), áûëè èìïëàíòèðîâàíû èîíàìè ñóðüìû (Sb!) ñ ýíåðãèåé E " 30
êýÂ è äîçîé F " 6$1015 ñì#2. Èìïóëüñíûé ëàçåðíûé
îòæèã èìïëàíòèðîâàííûõ ïëàñòèí Si áûë ïðîâåä¸í ïðè
êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå îäèíî÷íûìè èìïóëüñàìè èçëó÷åíèÿ ðóáèíîâîãî ëàçåðà (l " 0.69 ìêì, t = 80 íñ,
W " 0.1'3 Äæ/ñì2) â ýêñïåðèìåíòàëüíûõ óñëîâèÿõ [3,
4]. Íåîäíîðîäíîñòü ðàñïðåäåëåíèÿ ýíåðãèè â ëàçåðíîì
ïÿòíå äèàìåòðîì 4.5 ìì áûëà íå âûøå )5%.
×òîáû ðåàëèçîâàòü óñëîâèÿ ïîëíîãî âíóòðåííåãî
îòðàæåíèÿ (ÏÂÎ) çîíäèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ îò èìïëàíòèðîâàííîé ñòîðîíû ïëàñòèíû Si, èñïîëüçîâàëàñü îòðàæàòåëüíàÿ ïðèçìà, íà ãèïîòåíóçíóþ ãðàíü êîòîðîé îáðàòíîé ñòîðîíîé óñòàíàâëèâàëàñü ïëàñòèíà Si (ðèñ. 1).
Äëÿ îáðàçîâàíèÿ îïòè÷åñêîãî êîíòàêòà ìåæäó êðèñòàëëîì Si è ñòåêëîì ïðèìåíÿëñÿ òîíêèé ñëîé ãëèöåðèíà. Â
îáëàñòü ëàçåðíîãî îòæèãà ñ îáðàòíîé ñòîðîíû ïëàñòèíû
95
96
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
ðàçîì, êîíöåíòðàöèÿ ôîòîãåíåðèðîâàííûõ íîñèòåëåé n
çàâèñèò ëèøü îò èíòåíñèâíîñòè I è êîýôôèöèåíòà ìåæçîííîãî ïîãëîùåíèÿ (ai) âîçáóæäàþùåãî èçëó÷åíèÿ â
êðåìíèè:
Nd:YAG лазер
Кварцевая призма
Пробный
луч лазера
λ = 1.06 мкм
Фотоумножитель
æ I ( x, t )a i ö
n ( x, t ) = ç
è g ehn ÷ø
Глицерин
Монокристалл
Si (d~400 мкм)
ϕ =17.8°
Имплантированный
слой Si (d~0.1 мкм)
Лазерное излучение ( λ = 0.69 мкм, τ = 80 нс)
Ðèñ. 1. Ñõåìà ýêñïåðèìåíòà ïî îïòè÷åñêîìó çîíäèðîâàíèþ èìïëàíòèðîâàííîãî è ëàçåðíî-îòîææ¸ííîãî ñëîÿ Si â óñëîâèÿõ ïîëíîãî âíóòðåííåãî îòðàæåíèÿ çîíäèðóþùåãî ëàçåðíîãî ïó÷êà.
÷åðåç êàòåòíóþ ãðàíü ïðèçìû, ïîä óãëîì 45°, íàïðàâëÿëñÿ ïó÷îê çîíäèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ (ÇÈ) p-ïîëÿðèçàöèè
(l " 1.06 ìêì, t " 0.5 ìñ), ñôîêóñèðîâàííûé ëèíçîé ñ
f " 25 ñì â ïÿòíî ðàçìåðîì ;1 ìì; èñõîäíûé äèàìåòð
ïó÷êà 1.5 ñì. Îòðàæ¸ííàÿ ÷àñòü ïîòîêà ÇÈ, âûõîäÿùåãî
÷åðåç âòîðóþ êàòåòíóþ ãðàíü ïðèçìû, äåòåêòèðîâàëàñü
ôîòîóìíîæèòåëåì, ñîåäèí¸ííûì ñ âõîäîì çàïîìèíàþùåãî îñöèëëîãðàôà. Ñîãëàñíî ðàñ÷¸òàì, óãîë ÏÂÎ â ìîíîêðèñòàëëå Si ñîñòàâëÿåò 16.5°. Óãîë ïðåëîìëåíèÿ ïó÷êà ÇÈ ïðè ïåðåõîäå èç ñòåêëà â Si, ñîñòàâëÿåò 17.8°, ò.å.
óñëîâèå ÏÂÎ äëÿ ÇÈ â Si âûïîëíÿåòñÿ. Èññëåäîâàíèå
äèíàìèêè ëàçåðíîãî îòæèãà ïðîâîäèëîñü íà ýêñïåðèìåíòàëüíîé áàçå Èíñòèòóòà ýëåêòðîíèêè ÍÀÍ Áåëàðóñè ñîâìåñòíî ñ Ã. Ä. Èâëåâûì.
Êîìïüþòåðíîå ìîäåëèðîâàíèå ôîòî- è òåðìîâîçáóæäåíèÿ êðåìíèÿ ïðè ëàçåðíîì âîçäåéñòâèè ïðîâîäèëîñü
ïóò¸ì ÷èñëåííîãî ðåøåíèÿ îäíîìåðíîé çàäà÷è òåïëîïðîâîäíîñòè ñ ó÷¸òîì ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ, òåìïåðàòóðíûõ
çàâèñèìîñòåé îïòè÷åñêèõ è òåïëîôèçè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ
èìïëàíòèðîâàííîãî (àìîðôíîãî) ñëîÿ è êðèñòàëëà, ôîðìû ëàçåðíîãî èìïóëüñà è äîïîëíèòåëüíîãî ïîãëîùåíèÿ
ÇÈ íà òåðìî- è ôîòîãåíåðèðóåìûõ íîñèòåëÿõ. Âðåìåííàÿ
ôîðìà èìïóëüñà àïïðîêñèìèðîâàëàñü ãàóññîâîé ôóíêöèåé âèäà:
I (t ) =
2
é æ t
W
ö ù
- 2÷ ú ,
exp ê - ç
ø ú
0.6t ð
êë è 0.6t
û
(1)
ãäå W – ïëîòíîñòü ýíåðãèè èìïóëüñà, t – äëèòåëüíîñòü
èìïóëüñà íà ïîëóâûñîòå. Ãåíåðàöèÿ ñâîáîäíûõ íîñèòåëåé îáóñëîâëåíà ìåæçîííûì ïîãëîùåíèåì èçëó÷åíèÿ
ðóáèíîâîãî ëàçåðà â èìïëàíòèðîâàííîì ñëîå òîëùèíîé
;0.1 ìêì è â ìîíîêðèñòàëëå Si. Ïîñêîëüêó äîñòèãàåìàÿ
êîíöåíòðàöèÿ ñâîáîäíûõ íîñèòåëåé ïðåâûøàåò 1019 ñì#3,
âðåìÿ èõ ðåêîìáèíàöèè, îïðåäåëÿåìîå Îæå-ïðîöåññàìè,
çíà÷èòåëüíî ìåíüøå äëèòåëüíîñòè èìïóëüñà. Òàêèì îá-
1/3
,
(2)
ãäå g " 4$10#31 cì6/ñ – êîýôôèöèåíò Îæå-ðåêîìáèíàöèè
[5], ai " 104 ñì#1 äëÿ l " 0.69 ìêì.
Îäíîâðåìåííî ðàññ÷èòûâàëàñü îòðàæàòåëüíàÿ ñïîñîáíîñòü îáðàçöà R äëÿ ÇÈ, êîòîðàÿ îïðåäåëÿëàñü ïðîõîæäåíèåì èçëó÷åíèÿ ÷åðåç íàãðåòóþ è ôîòîâîçáóæä¸ííóþ îáëàñòü â ïðÿìîì (ñî ñòîðîíû ïîäëîæêè) è îáðàòíîì (ñî ñòîðîíû èìïëàíòèðîâàííîãî ñëîÿ) íàïðàâëåíèÿõ. Êîýôôèöèåíò ïîãëîùåíèÿ a(T,n) îïðåäåëÿåòñÿ ñóììîé êîýôôèöèåíòà ñîáñòâåííîãî (i) ïîãëîùåíèÿ ÇÈ è
êîýôôèöèåíòà ïîãëîùåíèÿ íà ñâîáîäíûõ íîñèòåëÿõ (fc)
ñ èçâåñòíûì ñå÷åíèåì ïîãëîùåíèÿ äëÿ èçëó÷åíèÿ ñ äëèíîé âîëíû I " 1.06 ìêì [5]
a (T , n) = a i (T ) + a fc (T , n).
(3)
 ðàñ÷¸òàõ èñïîëüçîâàëèñü õîðîøî èçâåñòíûå íà
äàííûé ìîìåíò òåïëîôèçè÷åñêèå è îïòè÷åñêèå ïàðàìåòðû êðåìíèÿ, èõ òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè, à òàêæå
ñå÷åíèÿ âçàèìîäåéñòâèÿ ñ ãåíåðèðîâàííîé ýëåêòðîííîäûðî÷íîé ïëàçìîé. Ïîýòîìó ïîäãîíî÷íûå ïàðàìåòðû
ðàñ÷¸òîâ íå èñïîëüçîâàëèñü.
Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé
Äî íà÷àëà ëàçåðíîãî âîçäåéñòâèÿ èñõîäíûé êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ ÇÈ îò îáðàçöà R ïðèáëèæàåòñÿ ê 40%.
Åãî âåëè÷èíà îáóñëîâëåíà îòðàæåíèåì ÇÈ ïðè ïåðåõîäå
èç ñòåêëà â ïëàñòèíó Si (;7%) è ÏÂÎ îò èìïëàíòèðîâàííîé ñòîðîíû, óìåíüøåííûì çà ñ÷¸ò ìíîãîêðàòíîãî
ïðîõîæäåíèÿ ÷åðåç îáðàçåö (;30%). Ïðè ïðîõîæäåíèè
÷åðåç îáðàçåö îñíîâíîé âêëàä (áîëåå 90%) äà¸ò äâóêðàòíîå ïðîõîæäåíèå ÇÈ. Îñëàáëåíèå ÇÈ îáóñëîâëåíî, â
îñíîâíîì, ñîáñòâåííûì ïîãëîùåíèåì Si ïðè êîìíàòíîé
òåìïåðàòóðå (;10 ñì#1). Ïðè ëàçåðíîì âîçäåéñòâèè íà
îáðàçåö âîçíèêàåò äîïîëíèòåëüíîå ïîãëîùåíèå ÇÈ â
âîçáóæä¸ííîì ñëîå (;2–3 ìêì). Îíî ñâÿçàíî ñ ôîòîãåíåðàöèåé ñâîáîäíûõ íîñèòåëåé è ñ òåìïåðàòóðíûì ñóæåíèåì çàïðåù¸ííîé çîíû Si. Ïðè îáðàçîâàíèè æèäêîé
ôàçû ÏÂÎ (100%) ìåíÿåòñÿ íà îòðàæåíèå ÇÈ îò ãðàíèöû ðàçäåëà ðàñïëàâ–êðèñòàëë (35%). Íà ïðåäñòàâëåííûõ
îñöèëëîãðàììàõ (ðèñ. 2), â ñèòóàöèè, êîãäà îáðàçóåòñÿ
ðàñïëàâëåííûé ñëîé (Tïë " 1410 °Ñ), íàïðèìåð, ïðè ïëîòíîñòè ýíåðãèè îáëó÷åíèÿ W " 1.8 Äæ/ñì2, èíòåíñèâíîñòü
îòðàæ¸ííîãî ÇÈ â òå÷åíèå ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ (;230 íñ)
ïëàâëåíèå – ýïèòàêñèàëüíàÿ êðèñòàëëèçàöèÿ ïî÷òè íå
ìåíÿåòñÿ. Ïðè îáðàçîâàíèè ðàñïëàâëåííîãî ñëîÿ êîýô-
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
3.0
W = 0.28 Дж/см2
1.5
Отражательная способность (%)
0.0
3.0
W = 0.83 Дж/см2
1.5
0.0
3.0
1.5
W = 1.8 Дж/см2
0.0
3.0
W = 2.5 Дж/см2
1.5
0.0
0.0
0.2
0.4
0.6
Время (мкс)
0.8
Ðèñ. 2. Îñöèëëîãðàììû, õàðàêòåðèçóþùèå äèíàìèêó îòðàæàòåëüíîé
ñïîñîáíîñòè èìïëàíòèðîâàííîãî Si ïðè ëàçåðíîì âîçäåéñòâèè ñ ðàçëè÷íîé ïëîòíîñòüþ ýíåðãèè.
ôèöèåíò îòðàæåíèÿ ÇÈ óìåíüøàåòñÿ ïðèìåðíî â 3 ðàçà
îòíîñèòåëüíî èñõîäíîãî. Åñëè ïëàâëåíèå Si íå äîñòèãàåòñÿ (W " 0.28 Äæ/ñì2), íàãðåâ íåçíà÷èòåëåí (T ^ 370
C) è êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ, â îñíîâíîì,
ïîãëîùåíèåì íà ñâîáîäíûõ íîñèòåëÿõ.
Ðàñ÷¸òíàÿ äèíàìèêà îòðàæàòåëüíîé ñïîñîáíîñòè (ðèñ.
3) ïîêàçûâàåò, ÷òî ïðè íèçêîé ïëîòíîñòè ýíåðãèè â èìïóëüñå 0.13 Äæ/ñì2, ÷òî ïî÷òè íà ïîðÿäîê íèæå ïîðîãà
97
ïëàâëåíèÿ êðåìíèÿ (äîñòèãàåìàÿ òåìïåðàòóðà íå ïðåâûøàåò 170 °Ñ), ïîãëîùåíèå ÇÈ îïðåäåëÿåòñÿ ôîòîãåíåðèðîâàííûìè ñâîáîäíûìè íîñèòåëÿìè ñ êîíöåíòðàöèåé äî
3$1019 ñì#3. Âðåìåííàÿ çàâèñèìîñòü êîíöåíòðàöèè è îòðàæàòåëüíîé ñïîñîáíîñòè ïðàêòè÷åñêè ïîâòîðÿåò ôîðìó
âîçáóæäàþùåãî èìïóëüñà, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò î äåéñòâèè áûñòðûõ êàíàëîâ ðåêîìáèíàöèè (^10#8 c). Ïðè
âûñîêèõ óðîâíÿõ âîçáóæäåíèÿ, ïðèâîäÿùåãî ê ïëàâëåíèþ ïðèïîâåðõíîñòíîãî ñëîÿ, ïîãëîùåíèå, â îñíîâíîì,
îáóñëîâëåíî òåìïåðàòóðíûì ñóæåíèåì çàïðåù¸ííîé çîíû
Si, à åãî âðåìåííîé ñïàä ñâÿçàí ñ äèôôóçèåé òåïëà âãëóáü
êðèñòàëëà. Ñðàâíåíèå ñ ýêñïåðèìåíòàëüíûìè äàííûìè
(ðèñ. 2) äà¸ò õîðîøåå ñîîòâåòñòâèå â îòíîøåíèè äëèòåëüíîñòè ñóùåñòâîâàíèÿ ðàñïëàâà, âåëè÷èíû îòðàæàòåëüíîé ñïîñîáíîñòè âî âðåìÿ ïëàâëåíèÿ, è õàðàêòåðà
å¸ ðîñòà ïîñëå çàâåðøåíèÿ ïëàâëåíèÿ.
Íåêîòîðîå ðàçëè÷èå â àáñîëþòíîé âåëè÷èíå ýêñïåðèìåíòàëüíûõ è ðàñ÷¸òíûõ äàííûõ äëÿ îòðàæåíèÿ îò
ðàñïëàâà (;15% è 10%) ñâÿçàíî ñ íåäîñòàòêîì äàííûõ
òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè ai(T) äëÿ èçëó÷åíèÿ ñ l "
1.06 ìêì.  ðàñ÷¸òàõ âåçäå èñïîëüçîâàëàñü çàâèñèìîñòü
æ T ö
a (T ) = 10.7 ç
è 300 ÷ø
4.5
,
(4)
êîòîðàÿ ñïðàâåäëèâà ëèøü äëÿ T ^ 500 K [5], ÷òî ïðèâîäèò ê çàíèæåííûì çíà÷åíèÿì îòðàæàòåëüíîé ñïîñîáíîñòè ïðè âûñîêèõ ïëîòíîñòÿõ ýíåðãèè. Áîëåå òî÷íîå ñîãëàñèå ñ ýêñïåðèìåíòîì äà¸ò ïîäãîíêà çàâèñèìîñòüþ
3
æ T ö
,
a (T ) = 20 ç
è 300 ÷ø
(5)
ïðè T ` 500 K.
1024
50
W = 0.13
40
1022
W = 0.28
W = 0.73
30
Жидкий Si
Дж/см2
Концентрация (см 3)
Отражательная способность (%)
|
W = 0.83
W = 1.8
20
W = 2.5
10
1020
W = 2.5
W = 1.8
W = 0.83
1018
1016
W = 0.73
1014
лазерный
импульс
W = 0.28 Дж/см2
1012
0
0
200
400
600
Время (нс)
800
1000
Ðèñ. 3. Ðàñ÷¸òíûå âðåìåííûå çàâèñèìîñòè, îïèñûâàþùèå äèíàìèêó
âíóòðåííåãî îòðàæåíèÿ è ïîãëîùåíèÿ çîíäèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ ïðè
ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèÿõ ïëîòíîñòè ýíåðãèè âîçäåéñòâóþùåãî èìïóëüñà
ðóáèíîâîãî ëàçåðà.
0
200
400
600
Время (нс)
800
1000
Ðèñ. 4. Ðàñ÷¸òíûå âðåìåííûå çàâèñèìîñòè êîíöåíòðàöèè ñâîáîäíûõ
íîñèòåëåé ãåíåðèðîâàííûõ ëàçåðíûì èçëó÷åíèåì ïðè ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèÿõ ïëîòíîñòè ýíåðãèè âîçäåéñòâóþùåãî èìïóëüñà ðóáèíîâîãî ëàçåðà.
98
|
научные сообщения
Íà ðèñ. 4 íàãëÿäíî ïðåäñòàâëåíà âðåìåííàÿ çàâèñèìîñòü êîíöåíòðàöèè ôîòî- è òåðìîãåíåðèðîâàííûõ ñâîáîäíûõ íîñèòåëåé. Âî âðåìÿ äåéñòâèÿ ëàçåðíîãî èìïóëüñà êîíöåíòðàöèÿ íîñèòåëåé áûñòðî äîñòèãàåò çíà÷åíèé
;1020 ñì#3 è ïîâòîðÿåò ôîðìó èìïóëüñà. Ïðè ìàëûõ
ïëîòíîñòÿõ ýíåðãèè (W ^ 0.5 Äæ/ñì2) îñíîâíîé âêëàä â
ïîãëîùåíèå ÇÈ äàþò ôîòîãåíåðèðîâàííûå íîñèòåëè, à
ïðè áîëüøèõ ïëîòíîñòÿõ ýíåðãèè – ñîáñòâåííîå ïîãëîùåíèå íàãðåâàåìîãî (ñâûøå 500 °Ñ) êðèñòàëëè÷åñêîãî
Si è ðàñïëàâà. Ïî îêîí÷àíèè èìïóëüñà êîíöåíòðàöèÿ
ôîòîãåíåðèðîâàííûõ íîñèòåëåé áûñòðî ïàäàåò è ïîãëîùåíèå îáóñëîâëåíî, â îñíîâíîì, ñîáñòâåííûì ïîãëîùåíèåì íàãðåòîãî êðåìíèÿ.
Âûâîäû
Âïåðâûå ìåòîäîì çîíäèðîâàíèÿ â óñëîâèÿõ ïîëíîãî
âíóòðåííåãî îòðàæåíèÿ ñâåòà èçó÷åíà äèíàìèêà ëàçåðíîãî îòæèãà èìïëàíòèðîâàííîãî êðåìíèÿ. Ïîëó÷åííûå
äàííûå ñîãëàñóþòñÿ ñ ðåçóëüòàòàìè êîìïüþòåðíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ, îñíîâàííîãî íà òåïëîâîé ìîäåëè ëàçåðíîãî îòæèãà.
Казанский физико–технический институт 2006
Ïðîâåäåíà îöåíêà êîíöåíòðàöèè ôîòî- è òåðìîãåíåðèðîâàííûõ ñâîáîäíûõ íîñèòåëåé ïðè ëàçåðíîì îòæèãå
èìïëàíòèðîâàííîãî êðåìíèÿ. Óñòàíîâëåíî, ÷òî ïðè òèïîâûõ óñëîâèÿõ íàíîñåêóíäíîãî ëàçåðíîãî îòæèãà êîíöåíòðàöèÿ íîñèòåëåé â êðèñòàëëå íå ïðåâûøàåò çíà÷åíèé 2$1020 ñì#3. Ïðè ýòîì âðåìÿ ðåêîìáèíàöèè ýëåêòðîííî-äûðî÷íûõ ïàð íå ïðåâûøàåò äëèòåëüíîñòè ëàçåðíîãî èìïóëüñà (^10#8 c).
Ïðîâåäåíà îöåíêà òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè ñîáñòâåííîãî ïîãëîùåíèÿ ñâåòà (l " 1.06 ìêì) â êðåìíèè
ïðè ïîâûøåííîé (ñâûøå 500 K) òåìïåðàòóðå.
Ëèòåðàòóðà
1. Èâëåâ Ã.Ä., Ãàöêåâè÷ Å.È.: ÔÒÏ 37(5), 622–628 (2003)
2. Àâñàðêèñîâ Ñ.À., Äæèáóòè Ç.Â., Äîëèäçå Í.Ä., Öåêâàâà Á.Å.: ÏÆÒÔ
32(6), 55–60 (2006)
3. Èâëåâ Ã.Ä., Ãàöêåâè÷ Å.È., ×àïëàíîâ À.Ì.: Êâàíòîâàÿ ýëåêòðîíèêà
22(8), 805–809 (1995)
4. Bayazitov R.M., Batalov R.I., Khaibullin I.B., Ivlev G.D., Dezsi I.,
Kotai E.: J. Phys. D: Appl. Phys. 36, 468–471 (2003)
5. Meyer J.R., Kruer M.R., Bartoli F.J.: J. Appl. Phys. 51, 5513–5522
(1980)
Казанский физико–технический институт 2006
Ìàãíèòíûå ñâîéñòâà êðåìíèÿ, èìïëàíòèðîâàííîãî èîíàìè æåëåçà â ìàãíèòíîì ïîëå
Ã. Ã. Ãóìàðîâ, Â. Þ. Ïåòóõîâ, Â. À. Æèõàðåâ, Å. Ï. Æåãëîâ, È. Á. Õàéáóëëèí
Îòäåë ðàäèàöèîííûõ âîçäåéñòâèé íà ìàòåðèàëû, ëàáîðàòîðèÿ ðàäèàöèîííîé õèìèè è ðàäèîáèîëîãèè
è ëàáîðàòîðèÿ ðàäèàöèîííîé ôèçèêè
Ìåòîäîì èîííî-ëó÷åâîãî ñèíòåçà â ìàãíèòíîì ïîëå ïîëó÷åíû òîíêèå ïë¸íêè ñèëèöèäîâ æåëåçà. Ñèíòåçèðîâàííûå ïë¸íêè èññëåäîâàëèñü ìåòîäàìè ôåððîìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà, ðåíòãåíîâñêîé äèôðàêöèè, ì¸ññáàóýðîâñêîé ñïåêòðîñêîïèè è àâòîäèííûì ñïîñîáîì èçìåðåíèÿ ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè. Îáíàðóæåíî âëèÿíèå
ïîñòîÿííîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ïðèëîæåííîãî ê îáðàçöó â ïðîöåññå èîííî-ëó÷åâîãî ñèíòåçà, íà ìàãíèòíûå
õàðàêòåðèñòèêè ïîëó÷åííûõ òîíêèõ ïë¸íîê ñèëèöèäîâ æåëåçà. Ïîëó÷åííûå ïë¸íêè îáëàäàþò ìàãíèòíîé
àíèçîòðîïèåé, êîòîðàÿ ìîæåò áûòü îáúÿñíåíà íàëè÷èåì íàâåä¸ííîé ìàãíèòíîé àíèçîòðîïèè è ìàãíèòîêðèñòàëëè÷åñêîé àíèçîòðîïèè ñîåäèíåíèÿ Fe3Si.
Ââåäåíèå
 ñâÿçè ñ ýòèì çàäà÷åé äàííîé ðàáîòû ÿâëÿåòñÿ èçó÷åíèå âëèÿíèÿ âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ íà ïðîöåññû
ôîðìèðîâàíèÿ è ìàãíèòíûå ñâîéñòâà è ñòðóêòóðó ôåððîìàãíèòíûõ ïë¸íîê, ïîëó÷åííûõ ìåòîäîì ÈËÑ.
Èññëåäîâàíèÿ íèçêîðàçìåðíûõ ìàãíèòíûõ ñòðóêòóð èìåþò áîëüøîå ôóíäàìåíòàëüíîå è ïðèêëàäíîå çíà÷åíèå, â
îñîáåííîñòè â ñâÿçè ñ ðàçâèòèåì íàíîñòðóêòóðíîé ìàãíèòíîé çàïèñè è ñåíñîðíûõ óñòðîéñòâ [1, 2]. Îñîáåííî
èíòåíñèâíî èññëåäóþòñÿ ìàãíèòíûå ìíîãîñëîéíûå ñòðóêòóðû è ñïëàâû, ñîäåðæàùèå 3d-ïåðåõîäíûå ìåòàëëû. Òàê
êàê ìàãíèòíûå ñâîéñòâà ìàòåðèàëîâ â çíà÷èòåëüíîé ìåðå
îïðåäåëÿþòñÿ èõ ìèêðîñòðóêòóðîé, èçìåíåíèÿ â êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðå ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû â êà÷åñòâå ñðåäñòâà äëÿ óïðàâëåíèÿ ìàãíèòíûìè ñâîéñòâàìè.
Îäíèì èç âûñîêîýôôåêòèâíûõ ìåòîäîâ ìîäèôèêàöèè
ìàãíèòíûõ ñâîéñòâ òîíêèõ ïë¸íîê è ìíîãîñëîéíûõ ñòðóêòóð ÿâëÿåòñÿ èîííàÿ èìïëàíòàöèÿ [3, 4].
 ðàáîòå [3] áûëî ïîêàçàíî, ÷òî ôåððîìàãíèòíûå
÷àñòèöû ñèëèöèäîâ æåëåçà ìîãóò áûòü ñôîðìèðîâàíû
ìåòîäîì èîííî-ëó÷åâîãî ñèíòåçà (ÈËÑ) â êðåìíèåâîé
ïîäëîæêå. Ïðè ýòîì áûëî óñòàíîâëåíî âëèÿíèå óñëîâèé
è ðåæèìîâ èìïëàíòàöèè, òàêèõ êàê ýíåðãèÿ èîíîâ, ïëîòíîñòü èîííîãî òîêà, òåìïåðàòóðà ïîäëîæêè â ïðîöåññå
èìïëàíòàöèè, íà âîçíèêíîâåíèå ðàçëè÷íûõ ñèëèöèäíûõ
ôàç è ñòåïåíü èõ êðèñòàëëè÷íîñòè [5]. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, äëÿ óïðàâëåíèÿ ìàãíèòíûìè ñâîéñòâàìè êàê îáú¸ìíûõ ìàãíåòèêîâ, òàê è òîíêèõ ôåððîìàãíèòíûõ ïë¸íîê,
ïðèìåíÿåòñÿ òåðìîìàãíèòíàÿ îáðàáîòêà, ò.å. òåðìè÷åñêèé îòæèã â ïîñòîÿííîì ìàãíèòíîì ïîëå [6]. Îäíàêî ïðè
òåðìîìàãíèòíîé îáðàáîòêå, ïðîèñõîäÿùåé îáû÷íî ïðè
äîñòàòî÷íî âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ, ôîðìèðîâàíèå ìåòàñòàáèëüíûõ ôàç, êîòîðûå ÷àñòî îáëàäàþò óíèêàëüíûìè
ñâîéñòâàìè, íå ïðîèñõîäèò. Êðîìå òîãî, òàêîé îòæèã íå
ïîçâîëÿåò ñîçäàâàòü íàíîðàçìåðíûå ó÷àñòêè ñ ðàçëè÷íûìè ìàãíèòíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè, íàïðèìåð, ñ ðàçëè÷íûì íàïðàâëåíèåì íàìàãíè÷åííîñòè, õîòÿ òàêèå íàíîñòðóêòóðèðîâàííûå â ìàãíèòíîì îòíîøåíèè ÷àñòèöû ÿâëÿþòñÿ âåñüìà ïåðñïåêòèâíûìè îáúåêòàìè äëÿ ñîçäàíèÿ
ñðåä, ïðèãîäíûõ äëÿ íàíîýëåêòðîíèêè.
Ìåòîäèêà ýêñïåðèìåíòà
Èìïëàíòàöèÿ ïëàñòèí êðåìíèÿ Si (111) ïðîâîäèëàñü
èîíàìè Fe! ñ ýíåðãèåé 40 êýÂ. Ïëîòíîñòü èîííîãî òîêà
ñîñòàâëÿëà 2–5 ìêÀ/ñì2, äîçà èìïëàíòàöèè 3$1017 ñì#2.
Ïîñêîëüêó èìïëàíòàöèÿ ïðîâîäèëàñü ïðè íåáîëüøèõ
ïëîòíîñòÿõ èîííîãî òîêà è äåðæàòåëü îáðàçöîâ, íà êîòîðîì êðåïèëèñü èñõîäíûå ïëàñòèíû êðåìíèÿ, îõëàæäàëñÿ
âîäîé, ðàçîãðåâà ïó÷êîì îáðàçöîâ íå ïðîèñõîäèëî, ò.å.
òåìïåðàòóðà ïîäëîæåê ïîääåðæèâàëàñü ïðè êîìíàòíîé
òåìïåðàòóðå. Ýòî îáóñëàâëèâàåò ìåëêîäèñïåðñíûé õàðàêòåð ñèíòåçèðóåìûõ òîíêèõ ïë¸íîê è ñëàáóþ ñòåïåíü èõ
êðèñòàëëè÷íîñòè, ÷òî çíà÷èòåëüíî óñëîæíÿåò èññëåäîâàíèå òàêèõ ñòðóêòóð äèôðàêöèîííûìè ìåòîäàìè, ïðèâîäÿ ê ñëàáîé èíòåíñèâíîñòè ëèíèé è ê èõ áîëüøîé
øèðèíå.
 ïðîöåññå èìïëàíòàöèè ê îáðàçöàì ïðèêëàäûâàëîñü
ìàãíèòíîå ïîëå, îðèåíòèðîâàííîå ïàðàëëåëüíî ëèáî
ïåðïåíäèêóëÿðíî ïîâåðõíîñòè îáðàçöà. Íàïðÿæ¸ííîñòü
ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ñîçäàâàåìîãî ýëåêòðîìàãíèòîì, âàðüèðîâàëàñü îò 0 äî 200 Ý.
Äëÿ èññëåäîâàíèÿ ôàçîâîãî ñîñòàâà ïðèìåíÿëàñü
ðåíòãåíîâñêàÿ äèôðàêöèÿ ïðè ñêîëüçÿùèõ ëó÷àõ íà äèôðàêòîìåòðå ÄÐÎÍ-3M (Cu Ka LiF ìîíîõðîìàòîð) è ñåëåêòèâíàÿ ïî ãëóáèíå ì¸ññáàóýðîâñêàÿ ñïåêòðîñêîïèÿ
êîíâåðñèîííûõ ýëåêòðîíîâ (ÌÑÊÝ). Ìàãíèòíûå ñâîéñòâà ïîëó÷åííûõ îáðàçöîâ îïðåäåëÿëèñü ìåòîäîì ôåððîìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà (ÔÌÐ) íà ñïåêòðîìåòðå E-12
ôèðìû Âàðèàí íà ÷àñòîòå 9.5 ÃÃö, ìàãíèòíàÿ âîñïðèèì÷èâîñòü èçìåðÿëàñü ìåòîäîì àâòîäèííîãî ãåíåðàòîðà.
99
100
|
научные сообщения
Ðåçóëüòàòû
Íà ðåíòãåíîâñêèõ äèôðàêòîãðàììàõ îáðàçöîâ êðåìíèÿ,
èìïëàíòèðîâàííûõ èîíàìè æåëåçà â ìàãíèòíîì ïîëå,
îáíàðóæèâàþòñÿ íåñêîëüêî ëèíèé ñëàáîé èíòåíñèâíîñòè [7]. Íàáëþäàåìûå ëèíèè ìîãóò áûòü îòíåñåíû ê äâóì
ôàçàì ñ êóáè÷åñêîé ñòðóêòóðîé: ôåððîìàãíèòíîìó Fe3Si
è ïàðàìàãíèòíîìó ìîíîñèëèöèäó æåëåçà FeSi. Ïðè ýòîì
íàáëþäàþòñÿ íåêîòîðûå ðàçëè÷èÿ â äèôðàêòîãðàììàõ îò
òîíêèõ ïë¸íîê, ñèíòåçèðîâàííûõ ïðè ðàçëè÷íûõ íàïðàâëåíèÿõ ìàãíèòíîãî ïîëÿ îòíîñèòåëüíî ïîâåðõíîñòè êðåìíèåâîé ïëàñòèíû. À èìåííî, äëÿ îáðàçöà êðåìíèÿ, èìïëàíòèðîâàííîãî â ìàãíèòíîì ïîëå âåëè÷èíîé 35 Ý, ïðèëîæåííîì âäîëü ïîâåðõíîñòè, íàáëþäàþòñÿ òàêæå ëèíèè, êîòîðûå ìîãóò áûòü îòíåñåíû ê ôàçå Fe5Si3, îáëàäàþùåé äèãåêñàãîíàëüíî-äèïèðàìèäàëüíîé ñòðóêòóðîé.
Òèïè÷íûé ì¸ññáàóýðîâñêèé ñïåêòð êîíâåðñèîííûõ
ýëåêòðîíîâ îáðàçöîâ, èìïëàíòèðîâàííûõ â ìàãíèòíîì
ïîëå, ïðèâ¸äåí íà ðèñ. 1. Ðåçóëüòàò îáðàáîòêè ñïåêòðîâ
ñ èñïîëüçîâàíèåì ïðîãðàììû Univem ïðèâåä¸í â òàáëèöå 1.
Èç ñîïîñòàâëåíèÿ ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ ñ ïàðàìåòðàìè, ïðèâåä¸ííûìè â ëèòåðàòóðå [7, 8], ñëåäóåò, ÷òî
ïàðàìåòðû äóáëåòà, ñîîòâåòñòâóþùèå ïàðàìàãíèòíîé
ôàçå, ñîïîñòàâèìû ñ äàííûìè äëÿ FeSi, à ïàðàìåòðû
çååìàíîâñêîé øåñò¸ðêè ëèíèé áëèçêè ê ì¸ññáàóýðîâñêèì ïàðàìåòðàì äëÿ Fe3Si.
Äëÿ îáðàçöîâ êðåìíèÿ, èìïëàíòèðîâàííûõ èîíàìè
æåëåçà ñ äîçîé ;3$1017 ñì#2 è ïðè ïëîòíîñòÿõ èîííîãî
òîêà 75 ìêÀ/ñì2, êàê ïðè íàëîæåíèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ,
òàê è áåç íåãî, íàáëþäàåòñÿ ñèãíàë ÔÌÐ. Ðàíåå áûëî
óñòàíîâëåíî [1], ÷òî ýòîò ñèãíàë îáóñëîâëåí ôîðìèðîâàíèåì àíñàìáëÿ ñôåðè÷åñêè íåñèììåòðè÷íûõ ÷àñòèö
ôåððîìàãíèòíîé ôàçû.
Ñïåêòðû ÔÌÐ ñíèìàëèñü ïðè ðàçëè÷íîé îðèåíòàöèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ ñïåêòðîìåòðà H0 îòíîñèòåëüíî
íîðìàëè ê ïîâåðõíîñòè èññëåäóåìûõ ïë¸íîê: à) Í0^n;
Ðèñ. 1. Ýêñïåðèìåíòàëüíûé è ìîäåëüíûå ÌÑÊÝ ñïåêòðû Si, èìïëàíòèðîâàííîãî èîíàìè Fe! ïðè Hi™n. Øòðèõ-ïóíêòèðíàÿ ëèíèÿ – äóáëåò, ñîîòâåòñòâóþùèé ïàðàìàãíèòíîé ôàçå, øòðèõîâàÿ ëèíèÿ – çååìàíîâñêàÿ øåñòåðêà ëèíèé, ñîîòâåòñòâóþùàÿ ôåððîìàãíèòíîé ôàçå.
Казанский физико–технический институт 2006
Òàáëèöà 1. Ðåçóëüòàò ðàçëîæåíèÿ (ïðîãðàììà Univem) ñïåêòðîâ ÌÑÊÝ
êðåìíèÿ, èìïëàíòèðîâàííîãî èîíàìè Fe! ïðè Hi™n.
Ìàëàÿ ãëóáèíà
Áîëüøàÿ ãëóáèíà
Ñóììàðíîå
Äóáëåò
Ñåêñòåò
Äóáëåò
Ñåêñòåò
Äóáëåò
Ñåêñòåò
IS (ìì/ñ)
Q (ìì/ñ)
0.21
0.21
0.14
0.03
0.18
0.11
0.7
0.00
0.7
0.00
0.7
0.00
H (êÝ)
230
235
233
S (%)
29
71
37
63
35
65
á) Í0™n. Ýôôåêòèâíàÿ íàìàãíè÷åííîñòü íàñûùåíèÿ,
ðàññ÷èòàííàÿ ïî ôîðìóëàì Êèòòåëÿ [9], ñîñòàâèëà äëÿ
äàííîãî îáðàçöà ;13200 Ãñ. Ïðè ýòîì íàìàãíè÷åííîñòü
íàñûùåíèÿ çàâèñèò îò íàïðàâëåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ Hi,
ïðèëîæåííîãî ê îáðàçöó â ïðîöåññå èìïëàíòàöèè. Â
ñëó÷àå, êîãäà ïîëå íàïðàâëåíî ïåðïåíäèêóëÿðíî íîðìàëè ê îáðàçöó (Hi^n), îíà ñîñòàâëÿåò ;13300–13400 Ãñ, à
â ñëó÷àå, åñëè ïîëå íàïðàâëåíî ïàðàëëåëüíî íîðìàëè
(Hi™n), 11700 – 12500 Ãñ. Òàêèå âåëè÷èíû ñóùåñòâåííî
áîëüøå, ÷åì 4pÌýôô äëÿ îáðàçöîâ êðåìíèÿ, èìïëàíòèðîâàííîãî áåç ïðèëîæåííîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ (;7000 Ãñ),
è, â ñëó÷àå (Hi™n), áîëüøå, ÷åì äëÿ Fe3Si (12.4 êÃñ).
Øèðèíà ëèíèè ÔÌÐ òàêæå çàâèñèò îò íàïðàâëåíèÿ ïðèëîæåííîãî ïîëÿ â ïðîöåññå èìïëàíòàöèè – îíà ñîñòàâëÿåò 20–40 Ý ïðè Hi™n è 75–120 Ý ïðè Hi^n. Ïðè ýòîì
èçìåðåííûå çíà÷åíèÿ øèðèíû ëèíèè çàìåòíî ìåíüøå,
÷åì äëÿ îáðàçöîâ, èìïëàíòèðîâàííûõ áåç ïðèëîæåííîãî
ìàãíèòíîãî ïîëÿ Hi, ñîñòàâèâøèå ;100–500 Ý.
Êàê èçâåñòíî [10], äëÿ èçìåðåíèÿ ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè îáúåêòîâ, ñîäåðæàùèõ ìàëîå êîëè÷åñòâî ìàãíèòíîãî âåùåñòâà, â ÷àñòíîñòè òîíêèõ ïë¸íîê, ìîæåò
áûòü ïðèìåí¸í ìåòîä àâòîäèííîãî ãåíåðàòîðà. Èñïîëüçóåìûé â äàííîé ðàáîòå àâòîäèííûé ñïîñîá èçìåðåíèÿ
âîñïðèèì÷èâîñòè îñíîâàí íà èçìåðåíèè ñäâèãà ðåçîíàíñíîé ÷àñòîòû êîëåáàòåëüíîãî êîíòóðà, ñåðäå÷íèêîì êîòîðîãî ÿâëÿåòñÿ èññëåäóåìûé îáðàçåö [8]. ×àñòîòíûé ñäâèã
ïðè óñëîâèè åãî ìàëîñòè áóäåò ïðîïîðöèîíàëåí äèôôåðåíöèàëüíîé âîñïðèèì÷èâîñòè îáðàçöà ñî çíàêîì ìèíóñ.
Óãëîâàÿ çàâèñèìîñòü (â ïëîñêîñòè ïë¸íêè) ÷àñòîòû
àâòîäèííîãî ãåíåðàòîðà, èçìåðåííàÿ â ïîëå Íàâòî " 10 Ý,
äëÿ îáðàçöîâ êðåìíèÿ, èìïëàíòèðîâàííûõ èîíàìè Fe!
ïðè Hi™n, Hi " 180 Ý, ïðèâåäåíà íà ðèñ. 2. Ïðè ýòîì
ïîëå Hi â ïåðâîì ñëó÷àå (ðèñ. 2à) áûëî íàïðàâëåíî âäîëü
áàçîâîãî ñðåçà èñõîäíîé ïëàñòèíû Si (111); à âî âòîðîì
ñëó÷àå (ðèñ. 2á) – ïåðïåíäèêóëÿðíî áàçîâîìó ñðåçó. Îêàçàëîñü, ÷òî èçìåíåíèå îðèåíòàöèè êðåìíèåâîé ïëàñòèíû ïðè èìïëàíòàöèè (ïîâîðîò íà 90°) îêàçûâàåò ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå íà ìàãíèòíóþ àíèçîòðîïèþ ñèíòåçèðîâàííûõ ïë¸íîê. À èìåííî, â ñëó÷àå, êîãäà ïîëå ïàðàëëåëüíî áàçîâîìó ñðåçó, íàáëþäàþòñÿ òðè îñè ë¸ãêîãî
íàìàãíè÷åíèÿ (ìàêñèìóì êðèâîé ñîîòâåòñòâóåò íàïðàâëåíèþ îñè ëåãêîãî íàìàãíè÷åíèÿ (ÎËÍ)), à âî âòîðîì –
îäíà ÎËÍ, ñîâïàäàþùàÿ ïî íàïðàâëåíèþ ñ íàïðàâëåíèåì ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ïðèëîæåííîãî ïðè èìïëàíòàöèè.
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006 |
f (Гц)
1196400
à
90
120
60
1196000
150
30
1195600
1195200
Hi
180
0
1195200
1195600
210
330
101
íèå Fe3Si èìååò êóáè÷åñêóþ ñòðóêòóðó ñ ïîñòîÿííîé
ðåø¸òêè à " 0.565 íì, î÷åíü áëèçêîé ê ïîñòîÿííîé ðåø¸òêè èñõîäíîãî ìîíîêðèñòàëëè÷åñêîãî êóáè÷åñêîãî
êðåìíèÿ (à " 0.543 íì). Ïîýòîìó ìîæíî ïðåäïîëîæèòü,
÷òî èîííîñèíòåçèðîâàííûå ÷àñòèöû Fe3Si èìåþò ïðåèìóùåñòâåííóþ îðèåíòàöèþ, ñîâïàäàþùóþ ñ îðèåíòàöèåé
èñõîäíîé ïëàñòèíû ìîíîêðèñòàëëè÷åñêîãî Si, âûðåçàííîé âäîëü ïëîñêîñòè (111).
Äëÿ êóáè÷åñêèõ êðèñòàëëîâ ïëîòíîñòü ýíåðãèè ìàãíèòîêðèñòàëëè÷åñêîé àíèçîòðîïèè â ñôåðè÷åñêîé ñèñòåìå êîîðäèíàò èìååò âèä [9]:
1196000
240
1196400
300
U ÌÊ =
270
1
Ê1 ( sin 2 2Q + sin 4 Q sin 2 2j )
4
+
f (Гц)
1196550
á
90
120
60
1196500
1196450
30
150
1196400
1196350
Hi
180
0
1196400
1196450
330
210
1196500
1196550
240
300
270
Ðèñ. 2. Óãëîâàÿ çàâèñèìîñòü (â ïëîñêîñòè ïë¸íêè) èçìåíåíèÿ ÷àñòîòû
àâòîäèííîãî ãåíåðàòîðà, èçìåðåííàÿ â ïîëå 10 Ý, äëÿ îáðàçöà êðåìíèÿ,
èìïëàíòèðîâàííîãî èîíàìè Fe! ïðè Hi^n. à Ïîëå Hi íàïðàâëåíî âäîëü
áàçîâîãî ñðåçà èñõîäíîé ïëàñòèíû Si; á ïîëå Hi ïåðïåíäèêóëÿðíî áàçîâîìó ñðåçó.
Îáñóæäåíèå ðåçóëüòàòîâ
Êàê âèäíî èç ïîëó÷åííûõ óãëîâûõ çàâèñèìîñòåé ÷àñòîòû àâòîäèííîãî ãåíåðàòîðà, ñóùåñòâóåò êîððåëÿöèÿ íàïðàâëåíèé ÎËÍ ñ íàïðàâëåíèåì âíåøíåãî ïîëÿ. Åñòåñòâåííî ïîëàãàòü, ÷òî ýòî ñâÿçàíî ñ ïîÿâëåíèåì íàâåä¸ííîé îäíîîñíîé ìàãíèòíîé àíèçîòðîïèè. Îäíàêî ïîÿâëåíèå äîïîëíèòåëüíûõ ìàêñèìóìîâ íà àâòîäèííûõ êðèâûõ
òðåáóåò îòäåëüíîãî ðàññìîòðåíèÿ.
Çàâèñèìîñòü íàáëþäàåìûõ êðèâûõ (ðèñ. 2) îò îðèåíòàöèè èñõîäíîé êðåìíèåâîé ïëàñòèíû îòíîñèòåëüíî
âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ óêàçûâàåò íà ñâÿçü ñ ìàãíèòîêðèñòàëëè÷åñêîé àíèçîòðîïèåé ñèíòåçèðóåìûõ ñîåäèíåíèé. Ïîñêîëüêó îñíîâíîé ôåððîìàãíèòíîé ôàçîé â
îáðàçöå ÿâëÿåòñÿ Fe3Si, ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ýòî
ñîåäèíåíèå îáðàçóåò òåêñòóðó â èñõîäíîì ìîíîêðèñòàëëè÷åñêîì êðåìíèè. Òàêîå ïðåäïîëîæåíèå õîðîøî ñîãëàñóåòñÿ ñ òåì ôàêòîì, ÷òî èíòåðìåòàëëè÷åñêîå ñîåäèíå-
1
K 2 sin 2 2Q sin 2 Q sin 2 2j = K1 F1 + K 2 F2 , (1)
16
ãäå Ê1 è Ê2 – ïåðâàÿ è âòîðàÿ êîíñòàíòû ìàãíèòîêðèñòàëëè÷åñêîé àíèçîòðîïèè; Q – ïîëÿðíûé óãîë, îòñ÷èòûâàåìûé îò íàïðàâëåíèÿ [001]; j – àçèìóòàëüíûé óãîë,
îòñ÷èòûâàåìûé îò íàïðàâëåíèÿ [100] â ïëîñêîñòè (001).
Óïðîù¸ííî ïðîåêöèþ ïëîòíîñòè ýíåðãèè U íà ïëîñêîñòü
(111) ìîæíî ïðåäñòàâèòü â âèäå:
[111]
U ÌÊ
= Ê sin 2 3y ,
(2)
ãäå y – óãîë â ïëîñêîñòè (111), îòñ÷èòûâàåìûé îò íàïðàâëåíèÿ [111].
Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ïëîòíîñòü ýíåðãèè íàâåä¸ííîé
(îäíîîñíîé) àíèçîòðîïèè ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåíà â
âèäå:
U ÍÀÂ = Ê sin 2 y .
(3)
Îáùàÿ óãëîâàÿ çàâèñèìîñòü áóäåò îïðåäåëÿòüñÿ ñóììîé ôóíêöèé (2) è (3), âçÿòûõ ñ ðàçëè÷íûìè âåñàìè àÌÊ
è àÍÀÂ:
[111]
U = àÌÊU ÌÊ
+ aÍÀÂU ÍÀÂ .
Íàèëó÷øåå ñîãëàñèå ñ ôîðìîé ïîëó÷åííûõ êðèâûõ
óäà¸òñÿ ïîëó÷èòü ïðè àÌÊ " 0.3 è àÍÀ " 0.7 (ðèñ. 3).
Äâóõîñíàÿ àíèçîòðîïèÿ, ÿâëÿþùàÿ ñóïåðïîçèöèåé
íàâåä¸ííîé îäíîîñíîé è ìàãíèòîêðèñòàëëè÷åñêîé àíèçîòðîïèè ÎÖÊ ôàçû, íàáëþäàëàñü òàêæå â ðàáîòå Ð.
Ãóïòû [10].  ýòîé ðàáîòå ïë¸íêè Fe50Co50 òîëùèíîé ;70
íì, íàíåñ¸ííûå ýëåêòðîííî-ëó÷åâûì ñïîñîáîì, áîìáàðäèðîâàëèñü èîíàìè Xe! â ìàãíèòíîì ïîëå âåëè÷èíîé
100 Ý. Ìåòîäîì ýôôåêòà Êåððà íàáëþäàëèñü äâå âçàèìíî ïåðïåíäèêóëÿðíûå îñè ë¸ãêîãî íàìàãíè÷åíèÿ, îäíà
èç êîòîðûõ ñîâïàäàåò ñ íàïðàâëåíèåì ìàãíèòíîãî ïîëÿ,
ïðèëîæåííîãî ïðè èìïëàíòàöèè.
Ïîÿâëåíèå íàâåä¸ííîé àíèçîòðîïèè â îáðàçöàõ, ñèíòåçèðîâàííûõ ïðè îòíîñèòåëüíî ìàëûõ âåëè÷èíàõ ìàã-
102
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
à
90
1.0
0.5
0.0
0.5
120
30
150
180
0
330
210
240
1.0
300
270
90
120
1.0
Âûâîäû
60
á
60
Òàêèì îáðàçîì, ïðîâåä¸ííûå èññëåäîâàíèÿ ïîêàçàëè
âëèÿíèå ïîñòîÿííîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ïðèëîæåííîãî ê
îáðàçöó â ïðîöåññå ÈËÑ, íà ìàãíèòíûå õàðàêòåðèñòèêè
ïîëó÷åííûõ òîíêèõ ïë¸íîê ñèëèöèäîâ æåëåçà. Ïë¸íêè,
ïîëó÷åííûå âî âíåøíåì ìàãíèòíîì ïîëå, îáëàäàþò ìàãíèòíîé àíèçîòðîïèåé, êîòîðàÿ ìîæåò áûòü îáúÿñíåíà
íàëè÷èåì íàâåä¸ííîé ìàãíèòíîé àíèçîòðîïèè è ìàãíèòîêðèñòàëëè÷åñêîé àíèçîòðîïèè ñîåäèíåíèÿ Fe3Si. Ïðè
ýòîì ýôôåêòèâíàÿ íàìàãíè÷åííîñòü íàñûùåíèÿ ÒÌÏ
ïîâûøàåòñÿ íà ;14% ïðè íàïðàâëåíèè âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ïàðàëëåëüíîãî ïîâåðõíîñòè, è ;24% â
ñëó÷àå, êîãäà ïîëå ïðèëîæåíî ïåðïåíäèêóëÿðíî.
Ðàáîòà ïðîâîäèëàñü ïðè ó÷àñòèè ñîòðóäíèêîâ êàôåäðû ÔÒÒ ÊÃÓ Í. Ã. Èâîéëîâà è Å. Í. Äóëîâà è ïðè ïîääåðæêå ãðàíòà Ïðåçèäèóìà ÐÀÍ â ðàìêàõ äîãîâîðà ñ
ÔÒÈÀÍ (¹ 4/06 îò 3.07.2006 ) è ÍÈÎÊÐ ÐÒ (¹ 06-6.4305/2006).
Ëèòåðàòóðà
30
150
0.5
0.0
180
0
0.5
330
210
1.0
240
300
270
Ðèñ. 3. Ìîäåëüíàÿ óãëîâàÿ çàâèñèìîñòü ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè,
ðàññ÷èòàííàÿ êàê ñóïåðïîçèöèÿ íàâåä¸ííîé è ìàãíèòîêðèñòàëëè÷åñêîé
äëÿ Fe3Si (111) ïðè Hi^n: (à) Hi íàïðàâëåíî â ïëîñêîñòè ïëàñòèíû âäîëü
îñè [110]; (á) Hi ïåðïåíäèêóëÿðíî îñè [110].
íèòíîãî ïîëÿ (30–100 Ý) è íåâûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ,
ïîçâîëÿåò ñäåëàòü ïðåäïîëîæåíèå, ÷òî ìåõàíèçì å¸ âîçíèêíîâåíèÿ ñâÿçàí ñ âçàèìîäåéñòâèåì ìàãíèòíîãî ïîëÿ
ñ àòîìàìè â êàñêàäå ñìåùåíèé â òå÷åíèå î÷åíü êîðîòêîãî âðåìåíè åãî ñóùåñòâîâàíèÿ. Êàñêàä ñìåùåíèé îáðàçóåòñÿ â ðåçóëüòàòå ïîñëåäîâàòåëüíûõ ñòîëêíîâåíèé ïåðâè÷íîãî âûñîêîýíåðãåòè÷íîãî èîíà è âòîðè÷íûõ âûáèòûõ àòîìîâ ñ àòîìàìè ðåø¸òêè. Êàñêàä, âêëþ÷àþùèé
íåñêîëüêî òûñÿ÷ âûáèòûõ àòîìîâ, èìååò ïîïåðå÷íûé
ðàçìåð ïîðÿäêà 10 íì è ïðàêòè÷åñêè âñÿ ýíåðãèÿ èîíà
ñîñðåäîòî÷åíà â í¸ì. Àòîìû â êàñêàäå ñòîëêíîâåíèé
äâèæóòñÿ íåçàâèñèìî â ìàëîì îáú¸ìå, à çàòåì ïðîèñõîäèò çàêàëêà çà î÷åíü êîðîòêèé ïðîìåæóòîê âðåìåíè
(;10#11 c). Òàêàÿ ñâåðõáûñòðàÿ çàêàëêà ìîæåò çàìîðîçèòü àòîìû â ìåòàñòàáèëüíîì ñîñòîÿíèè ñ èçìåí¸ííûìè
ðåø¸òî÷íûìè ðàññòîÿíèÿìè [11], ÷òî ïðèâîäèò ê ïîÿâëåíèþ íàâåä¸ííîé ìàãíèòíîé àíèçîòðîïèè.
1. Prinz G.A.: Science 282, 1660–1663 (1998)
2. McHenry M.E., Laughlin D.E.: Acta Mater. 48, 223–238 (2000)
3. Ïåòóõîâ Â.Þ., Õàéáóëëèí È.Á., Çàðèïîâ Ì.Ì., Ìàíàïîâ Ð.À.: ÔÒÒ
26, âûï. 5, 1392–1397 (1984)
4. Chappert C., Bernas H., Ferre J., Kottler V., Jamet J.-P., Chen Y., Cambril
E., Devolder T., Rousseaux F., Mathet V., Launois H.: Science 280,
1919 (1998)
5. Gumarov G.G., Petukhov V.Yu., Shustov V.A., Khaibullin I.B.: Nucl.
Instr. Meth. Phys. Res. B 127/128, 321–323 (1997)
6. Maissel L.I., Gland R. (eds.): Handbook of thin film technology. New
York: McGraw Hill Hook Company 1970. 768 p.
7. Ãóìàðîâ Ã.Ã., Ïåòóõîâ Â.Þ., Õàéáóëëèí È.Á., Æåãëîâ Å.Ï.: Êàçàíñêèé
ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò èì. Å. Ê. Çàâîéñêîãî 2005. Åæåãîäíèê,
ñ. 119–122. Êàçàíü: ÔèçòåõÏðåññ 2006.
8. Èâîéëîâ Í.Ã., Õðèïóíîâ Ä.Ì., ×èñòÿêîâ Â.À.: ÏÒÝ, ¹ 4, 146–149
(1997)
9. Ãóðåâè÷ À.Ã.: Ìàãíèòíûé ðåçîíàíñ â ôåððèòàõ è àíòèôåððîìàãíåòèêàõ. Ì.: Íàóêà 1973. 591 ñ.
10. Gupta R., Lieb K.P., Muller G.A., Schaaf P., Zhang K.: Hyperfine Interactions 160, 107–121 (2005)
11. Chang G.S., Lee Y.P., Rhee J.Y., Lee J., Jeong K., Whang C.N.: Phys.
Rev. Lett. 87, no. 6, 067208 (2001)
Казанский физико–технический институт 2006
ÝÏÐ è ßÌÐ ñïåêòðîñêîïèÿ ìåõàíîàêòèâèðîâàííîãî ãëþêîíàòà êàëüöèÿ
Â. Þ. Ïåòóõîâ, Ã. Ã. Ãóìàðîâ, Å. Ï. Æåãëîâ, À. À. Îáûíî÷íûé
Îòäåë ðàäèàöèîííûõ âîçäåéñòâèé íà ìàòåðèàëû, ëàáîðàòîðèÿ ðàäèàöèîííîé õèìèè è ðàäèîáèîëîãèè;
îòäåë õèìè÷åñêîé ôèçèêè, ëàáîðàòîðèÿ ìîëåêóëÿðíîé ôîòîõèìèè
Èçó÷åíû ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèå ïðåâðàùåíèÿ, ïðîèñõîäÿùèå â ãëþêîíàòå êàëüöèÿ ïðè åãî ìåõàíîõèìè÷åñêîé
àêòèâàöèè, ñ èñïîëüçîâàíèåì ìåòîäîâ ìàãíèòíîé ðàäèîñïåêòðîñêîïèè: ÝÏÐ è ßÌÐ. ÝÏÐ èçìåðåíèÿ ïîêàçàëè,
÷òî ïðè ìåõàíîõèìè÷åñêîé îáðàáîòêå â ãëþêîíàòå êàëüöèÿ îáðàçóþòñÿ ïàðàìàãíèòíûå öåíòðû ñâîáîäíîðàäèêàëüíîé ïðèðîäû. Äàííûå ßÌÐ ñïåêòðîñêîïèè íà ÿäðàõ 13Ñ ñâèäåòåëüñòâóþò î äåñòðóêöèè ìîëåêóëû ãëþêîíàòà, ïðè÷¸ì ðàçðûâ ìîëåêóë ïðîèñõîäèò âáëèçè àòîìà êàëüöèÿ. Ýòî ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ õèìè÷åñêîé
àêòèâíîñòè ìåäèöèíñêîãî ïðåïàðàòà.
Ââåäåíèå
Ïîýòîìó öåëüþ íàñòîÿùåé ðàáîòû ÿâèëîñü èçó÷åíèå
ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèõ ïðåâðàùåíèé, ïðîèñõîäÿùèõ â ãëþêîíàòå êàëüöèÿ ïðè åãî ìåõàíîõèìè÷åñêîé àêòèâàöèè, ñ
èñïîëüçîâàíèåì ìåòîäîâ ìàãíèòíîé ðàäèîñïåêòðîñêîïèè:
ÝÏÐ è ßÌÐ.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ áîëåçíè, ñâÿçàííûå ñ ãèïîêàëüöèåìèåé, ÿâëÿþòñÿ îäíèìè èç ñàìûõ ðàñïðîñòðàí¸ííûõ íà
çåìëå. Íàïðèìåð, â Ðîññèè äåòåé ñ íåäîñòàòêîì êàëüöèÿ
â îðãàíèçìå îêîëî ïîëîâèíû. Âàæíóþ ðîëü â ëå÷åíèè
òàêèõ çàáîëåâàíèé èãðàþò ëåêàðñòâåííûå ïðåïàðàòû,
ñîäåðæàùèå êàëüöèé. Îäíàêî áèîóñâîÿåìîñòü èìåþùèõñÿ
ëåêàðñòâåííûõ ñðåäñòâ ìàëà, è, ñîîòâåòñòâåííî, ïðàêòè÷åñêè íå ñóùåñòâóåò ýôôåêòèâíûõ ìåòîäîâ êîíñåðâàòèâíîãî ëå÷åíèÿ òàêèõ çàáîëåâàíèé. Ïîýòîìó ïðîáëåìà ïîëó÷åíèÿ áèîóñâîÿåìûõ ëåêàðñòâåííûõ ïðåïàðàòîâ êàëüöèÿ â íàñòîÿùåå âðåìÿ ÿâëÿåòñÿ âåñüìà àêòóàëüíîé.
Îäíèì èç íàèáîëåå ïîïóëÿðíûõ â Ðîññèè íåäîðîãèì
ëåêàðñòâåííûì êàëüöèéñîäåðæàùèì ïðåïàðàòîì ÿâëÿåòñÿ ãëþêîíàò êàëüöèÿ, îäíàêî åãî ýôôåêòèâíîñòü âåñüìà
íåâûñîêà.
Íåñêîëüêî ëåò òîìó íàçàä ñîòðóäíèêàìè Ôèçèêî-òåõíè÷åñêîãî èíñòèòóòà ÓðÎ ÐÀÍ ã. Èæåâñêà ìåòîäîì ìåõàíîàêòèâàöèè âïåðâûå â ìèðå áûëà ïîëó÷åíà ìîäèôèöèðîâàííàÿ ðåíòãåíîàìîðôíàÿ íàíîäèñïåðñíàÿ ëåêàðñòâåííàÿ ôîðìà îôèöèíàëüíîãî ïðåïàðàòà ãëþêîíàòà êàëüöèÿ
[1–3]. Ïîëó÷åííûé ìåõàíîàêòèâèðîâàííûé ãëþêîíàò êàëüöèÿ áûë àïðîáèðîâàí íà êëèíè÷åñêîé áàçå Èæåâñêîé ãîñóäàðñòâåííîé ìåäèöèíñêîé àêàäåìèè äëÿ êîìïëåêñíîãî
êîíñåðâàòèâíîãî ëå÷åíèÿ îñòåîïîðîçà è äðóãèõ êîñòíûõ,
à òàêæå ñòîìàòîëîãè÷åñêèõ çàáîëåâàíèé. Êëèíè÷åñêèå äàííûå ïîêàçàëè óíèêàëüíóþ ýôôåêòèâíîñòü ìîäèôèöèðîâàííîãî ïðåïàðàòà [4, 5]. Áûëî ïðåäïîëîæåíî, ÷òî ïîâûøåííàÿ òåðàïåâòè÷åñêàÿ ýôôåêòèâíîñòü àìîðôèçîâàííîãî íàíîäèñïåðñíîãî ïðåïàðàòà ñâÿçàíà ñ åãî âûñîêîé õèìè÷åñêîé àêòèâíîñòüþ è çíà÷èòåëüíî óâåëè÷åííîé äîëåé
ïîâåðõíîñòè íàíî÷àñòèö. Îäíàêî òàêèå ïðåäâàðèòåëüíûå
âûâîäû íå ðàñêðûâàþò èñòèííûõ ïðè÷èí è ïðèðîäû ïîâûøåííîé áèîóñâîÿåìîñòè ìåõàíîàêòèâèðîâàííîãî ïðåïàðàòà êàëüöèÿ, ÷òî íå ïîçâîëÿåò îïðåäåëÿòü îïòèìàëüíûå ðåæèìû åãî ïîëó÷åíèÿ è ïåðñïåêòèâ äàëüíåéøåãî
èñïîëüçîâàíèÿ ïðåäëîæåííîãî ìåòîäà, à òàêæå íå äà¸ò
âîçìîæíîñòè êîíòðîëÿ êà÷åñòâà ïîëó÷àåìûõ ëåêàðñòâ.
Îáúåêòû è ìåòîäû èññëåäîâàíèÿ
Èñõîäíûì ìàòåðèàëîì ÿâëÿëñÿ ôàðìàöåâòè÷åñêèé îôèöèíàëüíûé ïðåïàðàò ãëþêîíàò êàëüöèÿ.
Ìåõàíîàêòèâèðîâàííûå ïîðîøêè ïîëó÷àëè ìåòîäîì
ìåõàíè÷åñêîãî èçìåëü÷åíèÿ òàáëåòîê ãëþêîíàòà êàëüöèÿ
â øàðîâîé ïëàíåòàðíîé ìåëüíèöå “Ïóëüâåðèçåòòå-7” ïî
ìåòîäèêå, îïèñàííîé â [6]. Èçìåëü÷åíèå ïðîâîäèëè â
òå÷åíèå 0.25–16 ÷ â ãåðìåòè÷íûõ ñîñóäàõ, çàïîëíåííûõ
àðãîíîì ñ ïîìîùüþ ïðîäóâêè. Ñîñóäû è øàðû áûëè
èçãîòîâëåíû èç ñòàëè ìàðêè ØÕ15. Ñòàëü ØÕ15 îáëàäàåò âûñîêîé òâ¸ðäîñòüþ, èçíîñîñòîéêîñòüþ, ÿâëÿåòñÿ
íèçêîëåãèðîâàííîé è ñîäåðæèò ìèíèìàëüíîå êîëè÷åñòâî
ïðèìåñåé (1.5 âåñ.% Ñr è 1 âåñ.% Ñ), ÷òî ïðàêòè÷åñêè
èñêëþ÷àåò âîçìîæíîñòü çàãðÿçíåíèÿ ïîëó÷àåìûõ ïîðîøêîâ ìàòåðèàëîì èçìåëü÷àþùèõ òåë (Fe è Cr). Ê òîìó æå,
ïðîâåä¸ííûå ðàíåå èññëåäîâàíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî ïðè âðåìåíè èçìåëü÷åíèÿ täð " 4–8 ÷ èñïîëüçîâàíèå ñòàëè ØÕ15
íå ïðèâîäèò ê çàãðÿçíåíèþ äàæå ìåòàëëè÷åñêèõ ñèñòåì
Fe-C è Fe-Si, êîòîðûå, ïî ñðàâíåíèþ ñ ãëþêîíàòîì êàëüöèÿ, îáëàäàþò çíà÷èòåëüíî áîëüøèìè àáðàçèâíûìè ñâîéñòâàìè. Äëÿ ïåðâè÷íîãî êîíòðîëÿ ïðîâîäèëè ãðàâèìåòðè÷åñêèå èçìåðåíèÿ ñîñóäîâ, øàðîâ è îáðàçöîâ äî è
ïîñëå èçìåëü÷åíèÿ. Ïðèâåñà ïîñëå èçìåëü÷åíèÿ îáíàðóæåíî íå áûëî.
Èçìåðåíèÿ ñïåêòðîâ ÝÏÐ ïðîâîäèëèñü íà ñïåêòðîìåòðå E-12 ôèðìû Âàðèàí íà ÷àñòîòå ;9.5 ÃÃö â òåìïåðàòóðíîì äèàïàçîíå 77–300 Ê. Îáðàçöû ìåõàíîàêòèâèðîâàííûõ ïîðîøêîâ ãëþêîíàòà êàëüöèÿ çàïîëíÿëè êâàðöåâóþ àìïóëó íà äëèíå íå ìåíåå 4 ñì ñ öåëüþ ïîìåùåíèÿ îäèíàêîâîãî êîëè÷åñòâà âåùåñòâà â îäíîé ïîëîâèíå
TE104 - ðåçîíàòîðà ñïåêòðîìåòðà ïðè êàæäîì èçìåðåíèè.
103
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
Äëÿ ïðîâåäåíèÿ êîëè÷åñòâåííûõ èçìåðåíèé âî âòîðóþ
ïîëîâèíó ðåçîíàòîðà ïîìåùàëè óãîëüíûé ýòàëîí.
Èññëåäîâàíèÿ ìåòîäîì ßÌÐ ïðîâîäèëèñü íà ñïåêòðîìåòðå Avance 400 ôèðìû Áðóêåð. Ìàãíèòíîå ïîëå
ñïåêòðîìåòðà ñîñòàâëÿëî 9.395 Òë. Ïðîòîííûé ðåçîíàíñ
ðåãèñòðèðîâàëñÿ íà ÷àñòîòå 400 ÌÃö, à ðåçîíàíñ íà ÿäðàõ 13Ñ – íà ÷àñòîòå 100 ÌÃö. Ñïåêòðû âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ ïðîòîííîãî ðåçîíàíñà ñíèìàëèñü â D2O. Ðåçîíàíñ
íà ÿäðàõ 13C â òâ¸ðäîì âåùåñòâå íàáëþäàëñÿ â ðåæèìå
êðîññ-ïîëÿðèçàöèè ïðè âðàùåíèè ïîä ìàãè÷åñêèì óãëîì. Ïðè ðåãèñòðàöèè ñïåêòðîâ ïîðîøêîâ ãëþêîíàòà
êàëüöèÿ èñïîëüçîâàëñÿ ðîòîð äèàìåòðîì 4 ìì, âðàùàþùèéñÿ ñî ñêîðîñòüþ 5 êÃö.
0.030
Интенсивность отн. эталона
104
0.025
0.020
0.015
0.010
0.005
0.000
0
20
40
60
80
100
120
Время механического измельчения (мин)
Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòü èíòåíñèâíîñòè ñèãíàëà ÝÏÐ îò âðåìåíè èçìåëü÷åíèÿ.
Ðåçóëüòàòû è îáñóæäåíèÿ
Èñõîäíûé ãëþêîíàò êàëüöèÿ íå îáíàðóæèë íàëè÷èÿ êàêèõ-ëèáî ïàðàìàãíèòíûõ öåíòðîâ, ðåãèñòðèðóåìûõ ìåòîäîì ÝÏÐ. Ïîñëå ìåõàíîõèìè÷åñêîé îáðàáîòêè â ñïåêòðå
ÝÏÐ, çàïèñàííîì ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå, ïîÿâèëàñü
ëèíèÿ ïîãëîùåíèÿ ñ g-ôàêòîðîì g " 2.0051 ) 0.0002 è
øèðèíîé DH " 8.7 ) 0.5 Ý (ñì. ðèñ. 1). Èíòåíñèâíîñòü
ëèíèè ïîãëîùåíèÿ çàâèñåëà îò âðåìåíè ïîìîëà: âíà÷àëå
èíòåíñèâíîñòü ñèãíàëà âîçðàñòàåò, à çàòåì ìåäëåííî óìåíüøàåòñÿ. Ïðè ýòîì âðåìÿ ïîìîëà, ïðè êîòîðîì íàáëþäàåòñÿ ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå èíòåíñèâíîñòè ñèãíàëà, çàâèñèò êàê îò èñõîäíîãî ìàòåðèàëà, òàê è îò òèïà ìåëüíèöû.
Òèïè÷íàÿ çàâèñèìîñòü èíòåíñèâíîñòè îò âðåìåíè ïîìîëà
ïðèâåäåíà íà ðèñ. 2. Øèðèíà ëèíèè ïîãëîùåíèÿ ïðè èçìåíåíèè âðåìåíè ïîìîëà íå èçìåíÿëàñü. Ñëåäóåò òàêæå
îòìåòèòü, ÷òî ïàðàìàãíèòíûé öåíòð îêàçàëñÿ ñòàáèëüíûì
è äîëãîæèâóùèì: èíòåíñèâíîñòü ëèíèè ïîãëîùåíèÿ íå
èçìåíÿëàñü â òå÷åíèå ãîäà ñ ìîìåíòà ìåõàíîàêòèâàöèè
ïðåïàðàòà.
Ðåçóëüòàòû ðåíòãåíîñòðóêòóðíîãî è ýëåìåíòíîãî àíàëèçà ïîêàçàëè, ÷òî ìåõàíîàêòèâèðîâàííûé ïîðîøîê ÿâëÿåòñÿ ðåíòãåíîàìîðôíûì ñ ðàçìåðîì ÷àñòèö îò 50 äî
500 íì, à ïðèíöèïèàëüíûõ èçìåíåíèé õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà ãëþêîíàòà êàëüöèÿ â ïðîöåññå ìåõàíîàêòèâàöèè íå
áûëî îáíàðóæåíî.
Èçìåíåíèÿ â ñïåêòðå ßÌÐ îò ÿäåð 13C, ïðîèçîøåäøèå ïîñëå ìåõàíîàêòèâàöèè ïîðîøêà ãëþêîíàòà êàëüöèÿ, ñâåëèñü ê ñèëüíîìó óøèðåíèþ ëèíèé ïîãëîùåíèÿ
(ñì. ðèñ. 3). Ïîñëå ðàñòâîðåíèÿ ïîðîøêà â äåéòåðèðîâàííîì ðàñòâîðå ïðîèçîøëî ñóùåñòâåííîå ñóæåíèå ëèíèé (ðèñ. 4). Ñïåêòð ßÌÐ îò ÿäåð 13C ñîñòîèò èç 6 ëèíèé
â ñîîòâåòñòâèè ñ ÷èñëîì íåýêâèâàëåíòíûõ ïîëîæåíèé
àòîìîâ óãëåðîäà â ìîëåêóëå ãëþêîíàòà êàëüöèÿ (ñì. ñòðóêòóðíóþ ôîðìóëó íà ðèñ. 5). Ïîëîæåíèÿ ëèíèé â ñïåêòðå
ãëþêîíàòà êàëüöèÿ íàõîäÿòñÿ â ñîîòâåòñòâèè ñ ëèòåðàòóðíûìè äàííûìè [7]. Îäíàêî, ïî ìåðå ïîìîëà, ïîëîæåíèå ëèíèé èçìåíÿëîñü. Ïðè ýòîì íàáëþäàëàñü èíòåðåñíàÿ îñîáåííîñòü: ëèíèè îò óãëåðîäà â ïîëîæåíèÿõ 5 è 6
ñäâèãàëèñü â îäíó ñòîðîíó, â òî âðåìÿ êàê îò àòîìîâ â
ïîëîæåíèÿõ 1, 2, 3 è 4 – â äðóãóþ (ðèñ. 6). Õîðîøî
èçâåñòíî [8, 9], ÷òî ìåõàíè÷åñêîå âîçäåéñòâèå íà âåùåñòâî ìîæåò ñëóæèòü èñòî÷íèêîì åãî ìíîãî÷èñëåííûõ
ïðåâðàùåíèé, ñâÿçàííûõ, âî-ïåðâûõ, ñ ðàçðûâîì è îáðàçîâàíèåì âàëåíòíûõ ñâÿçåé è äåôîðìàöèåé âàëåíòíûõ
óãëîâ, à âî-âòîðûõ, ñ ðàçðóøåíèåì è âîçíèêíîâåíèåì
áîëåå ñëàáûõ ìåæìîëåêóëÿðíûõ âçàèìîäåéñòâèé (ðàçóïîðÿäî÷åíèå, àìîðôèçàöèÿ êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðû,
g=2.0051
Интенсивность (отн. ед.)
0.5
эталон
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
3380
H (Э)
3430
Ðèñ. 1. Ñïåêòð ÝÏÐ ìåõàíîàêòèâèðîâàííîãî â òå÷åíèå 30 ìèí ãëþêîíàòà êàëüöèÿ, g " 2.0051, è óãîëüíîãî ýòàëîíà, g " 2.0030; Ò " 300 Ê.
50
0
50
100
ppm
150
200
250
Ðèñ. 3. Ñïåêòð ßÌÐ íà ÿäðàõ 13Ñ ïîðîøêîîáðàçíîãî ãëþêîíàòà êàëüöèÿ ïîñëå 60 ìèí ïîìîëà.
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006 |
4 атом
6
2 атом
3 атом
1 атом
2
5
5 атом
Группы атомов
Интенсивность (отн. ед.)
C13, раствор
105
1
4
3
2
1
0
62
64
66
68
70
72
74
76
0.03
0.02
0.01
0.00
0.01
0.02
0.03
0.04
ppm
ppm
Ðèñ. 4. Ñïåêòð ßÌÐ âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ íà 13Ñ ðàñòâîðà ãëþêîíàòà
êàëüöèÿ ïîñëå 60 ìèí ïîìîëà.
Ðèñ. 6. Îòíîñèòåëüíûé ñäâèã ëèíèé îò 13Ñ â ñïåêòðå ßÌÐ ðàñòâîðà
ïîðîøêà ãëþêîíàòà êàëüöèÿ ïîñëå 60 ìèí ïîìîëà.
êîíôîðìàöèîííûå ïðåâðàùåíèÿ, ïîëèìîðôíûå ïåðåõîäû).
 îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèÿõ èìåþòñÿ äâà òèïà ñâÿçåé: ïðî÷íûå ìåæàòîìíûå (êîâàëåíòíûå) ñâÿçè âíóòðè
ìîëåêóë è îòíîñèòåëüíî ñëàáûå (âàí-äåð-âààëüñîâû, âîäîðîäíûå) ìåæìîëåêóëÿðíûå. Åñòåñòâåííî, ïîä äåéñòâèåì ìåõàíè÷åñêèõ íàïðÿæåíèé â ïåðâóþ î÷åðåäü äîëæíû
ðâàòüñÿ áîëåå ñëàáûå ìåæìîëåêóëÿðíûå ñâÿçè, ÷òî ïðèâîäèò ê ðàçóïîðÿäî÷åíèþ, ðàçðûõëåíèþ ñòðóêòóðû âåùåñòâ. Ñòåïåíü ðàçóïîðÿäî÷åíèÿ çàâèñèò îò âèäà ìåõàíè÷åñêîãî âîçäåéñòâèÿ, âåëè÷èíû ïîäâåä¸ííîé ýíåðãèè
è ñòðóêòóðû âåùåñòâ. Êðèñòàëëè÷åñêèå âåùåñòâà ïîä
äåéñòâèåì ìåõàíè÷åñêèõ íàïðÿæåíèé ïðåòåðïåâàþò àìîðôèçàöèþ è ïîëèìîðôíûå ïåðåõîäû, íàáëþäàþòñÿ êîíôîðìàöèîííûå ïðåâðàùåíèÿ. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî â
ìîëåêóëàõ ìåõàíè÷åñêèå âîçäåéñòâèÿ âûçûâàþò ðàçðûâû ñâÿçåé îáîèõ òèïîâ, òàê êàê ìåæìîëåêóëÿðíûå ñâÿçè
îáðàçóþòñÿ ïî âñåé äëèíå ìîëåêóë è ñóììàðíàÿ ýíåðãèÿ,
íåîáõîäèìàÿ äëÿ èõ ðàçðûâà, ñòàíîâèòñÿ ñîèçìåðèìîé ñ
ýíåðãèåé ðàçðûâà âàëåíòíûõ ñâÿçåé.
Ìû ïîëàãàåì, ÷òî ñäâèã ëèíèé ßÌÐ ñâÿçàí ñ ìåæìîëåêóëÿðíûì îáìåíîì íåñïàðåííîãî ýëåêòðîíà ìåæäó
ïàðàìàãíèòíûìè ÷àñòèöàìè, îáðàçóþùèìèñÿ ïðè ìåõàíîõèìè÷åñêîé îáðàáîòêå, è èñõîäíûì äèàìàãíèòíûì
ãëþêîíàòîì êàëüöèÿ.  ýòîì ñëó÷àå ïðîèñõîäèò ìåæìîëåêóëÿðíûé îáìåí íåñïàðåííîãî ýëåêòðîíà, è ïàðàìàã-
íèòíàÿ ïëîòíîñòü ðàñïðåäåëÿåòñÿ ïî ìíîãèì ìîëåêóëàì.
Âçàèìîäåéñòâèå ìåæäó ýëåêòðîíîì è ÿäðîì â äàííîì
ñëó÷àå ïðèâîäèò ê ñäâèãó ñèãíàëîâ ßÌÐ â áîëåå ñëàáûå
èëè áîëåå ñèëüíûå ïîëÿ îòíîñèòåëüíî òåõ æå ñèãíàëîâ â
äèàìàãíèòíîì ñîåäèíåíèè [10]. Ïðîâåä¸ííûå êëèíè÷åñêèå èñïûòàíèÿ ïîêàçàëè êîððåëÿöèþ ìåæäó áèîëîãè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòüþ ïðåïàðàòà è àìïëèòóäîé ñèãíàëà
ÝÏÐ.
H
OH
OH
OH
OH
OH
O
1C
2C
3C
4C
5C
6C
H
H
H
H
H
O
OH
OH
OH
OH
OH
O
C
C
C
C
C
C
H
H
H
H
H
O
Ca + H2O
H
Ðèñ. 5. Ñòðóêòóðíàÿ ôîðìóëà ãëþêîíàòà êàëüöèÿ è îáîçíà÷åíèÿ íåýêâèâàëåíòíûõ àòîìîâ óãëåðîäà.
Âûâîäû
Îáíàðóæåíî ïîÿâëåíèå ñèãíàëà ÝÏÐ ñ g " 2.005 è øèðèíîé ëèíèè ;8.5 Ý â ëåêàðñòâåííîì ïðåïàðàòå ãëþêîíàòà êàëüöèÿ, ïîäâåðãíóòîì ìåõàíîõèìè÷åñêîé îáðàáîòêå. Ñ÷èòàåì, ÷òî ïîÿâëåíèå äîëãîæèâóùåãî ïàðàìàãíèòíîãî öåíòðà îáÿçàíî âîçíèêíîâåíèþ ñâîáîäíîãî ðàäèêàëà.
Ñïåêòðû ßÌÐ âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ íà ÿäðàõ 13Ñ äëÿ
ìåõàíîàêòèâèðîâàííûõ îáðàçöîâ, ðàñòâîð¸ííûõ â äåéòåðèðîâàííîé âîäå, ñâèäåòåëüñòâóþò î ïîÿâëåíèè ïàðàìàãíåòèçìà â ìîëåêóëàõ, êîòîðûé, ïî-âèäèìîìó, âîçíèêàåò â ðåçóëüòàòå ðàñïàäà ìîëåêóëû ãëþêîíàòà, ïðè÷¸ì
ðàçðûâ ñâÿçè âîçíèêàåò ðÿäîì ñ àòîìîì êàëüöèÿ. Ýòèì è
îáóñëîâëåíà õèìè÷åñêàÿ àêòèâíîñòü ïîëó÷åííîãî âåùåñòâà.
Åñòü îñíîâàíèÿ ïîëàãàòü, ÷òî ñóùåñòâóåò êîððåëÿöèÿ
ìåæäó áèîëîãè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòüþ (ò.å. òåðàïåâòè÷åñêèì ýôôåêòîì) è àìïëèòóäîé ñèãíàëà ÝÏÐ îò ïîÿâëÿþùèõñÿ â ðåçóëüòàòå ìåõàíîàêòèâàöèè ïàðàìàãíèòíûõ
öåíòðîâ.  ýòîì ñëó÷àå ìåòîäû ðàäèîñïåêòðîñêîïèè
ìîãóò ñëóæèòü íàä¸æíîé ýêñïðåññ-ìåòîäèêîé äëÿ îïðåäåëåíèÿ ýôôåêòèâíîñòè ëåêàðñòâåííîãî ïðåïàðàòà.
Ðàáîòà ïðîâîäèëàñü ïðè ó÷àñòèè ñîòðóäíèêà ÔÒÈ
ÓðÎ ÐÀÍ Ã. Í. Êîíûãèíà è ñòóäåíòîâ-äèïëîìíèêîâ ôèçôàêà ÊÃÓ È. Â. Ñàìîðîäîâà è À. Ð. Äàìèíîâà.
106
|
научные сообщения
Ëèòåðàòóðà
1. Êîíûãèí Ã.Í., Ãèëüìóòäèíîâ Ô.Ç., Äîðîôååâ Ã.À., Ñòðåëêîâ Í.Ñ.,
Òþëüêèí Å.Ï., Ïîçäååâ Â.Â., Ìàêñèìîâ Ï.Í., Ôèëèïïîâ À.Í.:
Ìàòåðèàëû êîíô. “Àêòóàëüíûå âîïðîñû äåòñêîé õèðóðãèè”, ñ. 56–
59. Èæåâñê: ÈÃÌÀ 2003.
2. Êîíûãèí Ã.Í., Ãèëüìóòäèíîâ Ô.Ç., Áûñòðîâ Ñ.Ã., Êàðáàíü Î.Â.,
Äîðîôååâ Ã.À., Åëñóêîâ Å.Ï., Øàêîâ À.À., Ñòðåëêîâ Í.Ñ., Òþëüêèí
Å.Ï., Ïîçäååâ Â.Â., Øèøêèí Ñ.Á., Ìàêñèìîâ Ï.Í., Ôèëèïïîâ À.Í.,
Êîðåïàíîâà Â.Â.: Õèìèÿ â èíòåðåñàõ óñòîé÷èâîãî ðàçâèòèÿ ¹ 13,
1249–252 (2005)
3. Êîíûãèí Ã.Í., Ñòðåëêîâ Í.Ñ., Òþëüêèí Å.Ï., Ïîçäååâ Â.Â., Ìàêñèìîâ Ï.Í., Ôèëèïïîâ À.Í., Øèøêèí Ñ.Á., Ãèëüìóòäèíîâ Ô.Ç.,
Äîðîôååâ Ã.À., Åëñóêîâ Å.Ï.: Ñïîñîá ëå÷åíèÿ ãèïîêàëüöèåìèé,
îñòåîïîðîçîâ, ïåðåëîìîâ. Ïàòåíò ÐÔ ¹ 2268053 (2004)
4. Ñòðåëêîâ Í.Ñ., Òþëüêèí Å.Ï., Ïîçäååâ Â.Â., Ìàêñèìîâ Ï.Í.,
Ôèëèïïîâ À.Í., Êîíûãèí Ã.Í., Ãèëüìóòäèíîâ Ô.Ç., Äîðîôååâ Ã.À.:
Ìàòåðèàëû êîíô. “Àêòóàëüíûå âîïðîñû äåòñêîé õèðóðãèè”, ñ. 59–
60. Èæåâñê: ÈÃÌÀ 2003.
Казанский физико–технический институт 2006
5. Òþëüêèí Å.Ï., Ïîçäååâ Â.Â., Ñòðåëêîâ Í.Ñ., Êîðåïàíîâà Â.Â.,
Ìàêñèìîâ Ï.Í., Åëñóêîâ Å.Ï., Êîíûãèí Ã.Í.: Ìàòåðèàëû êîíô.
“Àêòóàëüíûå âîïðîñû äåòñêîé òðàâìàòîëîãèè è îðòîïåäèè”, ñ. 106–
107. Âîðîíåæ 2004.
6. Êîíûãèí Ã.Í., Ãèëüìóòäèíîâ Ô.Ç., Áûñòðîâ Ñ.Ã., Êàðáàíü Î.Â.,
Äîðîôååâ Ã.À., Åëñóêîâ Å.Ï., Øàêîâ À.À., Ñòðåëêîâ Í.Ñ., Òþëüêèí
Å.Ï., Ïîçäååâ Â.Â., Øèøêèí Ñ.Á., Ìàêñèìîâ Ï.Í., Ôèëèïïîâ À.Í.,
Êîðåïàíîâà Â.Â.: Õèìèÿ â èíòåðåñàõ óñòîé÷èâîãî ðàçâèòèÿ ¹ 13,
1249–252 (2005)
7. Xayccep K.X., Êàëüáèòöåð Õ.Ð.: ßÌÐ â ìåäèöèíå è áèîëîãèè:
ñòðóêòóðà ìîëåêóë, òîìîãðàôèÿ, ñïåêòðîñêîïèÿ in vivo. Êèåâ:
Íàóêîâà äóìêà 1993. 259 ñ.
8. Boldyreva E., Boldyrev V. (eds.): Reactivity of molecular solids.
Chichester: John Wiley & Sons 1999. 328 p.
9. Äóáèíñêàÿ À.Ì.: Óñïåõè õèìèè 68(8), 708–724 (1999)
10. Ãþíòåð Õ.: Ââåäåíèå â êóðñ ñïåêòðîñêîïèè ßÌÐ. Ì.: Ìèð 1984.
478 ñ.
Казанский физико–технический институт 2006
ÝÏÐ èîíîâ Cr4! â êðèñòàëëå LiScGeO4
Ã. Ñ. Øàêóðîâ
Ëàáîðàòîðèÿ ðàäèîñïåêòðîñêîïèè äèýëåêòðèêîâ
Ìåòîäîì âûñîêî÷àñòîòíîé ÝÏÐ ñïåêòðîñêîïèè èññëåäîâàí êðèñòàëë LiScGeO4:Cr. Îáíàðóæåí è èäåíòèôèöèðîâàí öåíòð Cr4! â òåòðàýäðè÷åñêîé êîîðäèíàöèè.  ðàìêàõ ôîðìàëèçìà ñïèí-ãàìèëüòîíèàíà óäàëîñü îïèñàòü
íàáëþäàåìûå ñïåêòðû è èõ óãëîâûå çàâèñèìîñòè. Øèðèíà ëèíèé ÝÏÐ è ïàðàìåòðû òîíêîé ñòðóêòóðû ñâèäåòåëüñòâóþò î çíà÷èòåëüíî áîëüøåé äåôîðìàöèè òåòðàýäðè÷åñêîãî îêðóæåíèÿ ïðè çàìåùåíèè ïî ñðàâíåíèþ ñ
ôîðñòåðèòîì.
 äàííîé ðàáîòå èçëîæåíû áîëåå òùàòåëüíûå èññëåäîâàíèÿ, êîòîðûå ïðèâåëè íàñ ê âûâîäó, ÷òî íàáëþäàåìûé ñïåêòð ïðèíàäëåæèò èîíó Cr4! â òåòðàýäðè÷åñêîé
êîîðäèíàöèè.
Ââåäåíèå
Ëèòèåâî-ñêàíäèåâûé ãåðìàíàò (LiScGeO4), ñòðóêòóðíûé
àíàëîã ôîðñòåðèòà (Mg2SiO4), ïðèíàäëåæèò ê îðòîðîìáè÷åñêîé ãðóïïå ñèììåòðèè Pnma a " 1.0673 íì, b "
0.59926 íì, c " 0.49667 íì [1]. Èíòåðåñ ê ýòîìó ñîåäèíåíèþ îáóñëîâëåí åãî ïðèìåíåíèåì â êà÷åñòâå àêòèâíîé
ñðåäû ëàçåðîâ áëèæíåãî ÈÊ äèàïàçîíà [2]. Â êðèñòàëëå
èìåþòñÿ òðè ñòðóêòóðíî íåýêâèâàëåíòíûå êàòèîííûå
ïîçèöèè, êîòîðûå ìîãóò áûòü çàìåùåíû èîíàìè ìåòàëëîâ ïåðåõîäíûõ ãðóïï. Ïîçèöèè Li! (ëîêàëüíàÿ ñèììåòðèÿ Ñi ) è Sc3! (ëîêàëüíàÿ ñèììåòðèÿ Ñs ) èìåþò îêòàýäðè÷åñêîå îêðóæåíèå, òåòðàýäðè÷åñêàÿ ïîçèöèÿ Ge4! èìååò
ëîêàëüíóþ ñèììåòðèþ Ñs. Ðàíåå â LiScGeO4 ìåòîäîì ÝÏÐ
áûëè èññëåäîâàíû öåíòðû Cr3! è Fe3! [3, 4]. Áûëî îáíàðóæåíî, ÷òî èîíû Cr3! çàìåùàþò èîíû Sc3! â ïîçèöèè
èñêàæ¸ííîãî îêòàýäðà ñ ñèììåòðèåé Ñs.  òî æå âðåìÿ
èîíû Fe3! ëîêàëèçóþòñÿ êàê â îêòàýäðè÷åñêîé, òàê è òåòðàýäðè÷åñêîé ïîçèöèÿõ ñ ñèììåòðèåé Ñs. Ïîñëå îáíàðóæåíèÿ ëàçåðíîé ãåíåðàöèè â ôîðñòåðèòå íà òåòðàýäðè÷åñêè êîîðäèíèðîâàííîì èîíå Cr4!, ÷åòûð¸õâàëåíòíûé
õðîì ñòàë ïðåäìåòîì ïîâûøåííîãî âíèìàíèÿ ñî ñòîðîíû ñïåêòðîñêîïèñòîâ. Äëÿ ëèòèåâî-ñêàíäèåâîãî ãåðìàíàòà îáðàçîâàíèå öåíòðîâ Cr4! ôèêñèðîâàëîñü îïòè÷åñêèìè ìåòîäàìè [2], îäíàêî ðàííèå ÝÏÐ èññëåäîâàíèÿ íå
âûÿâèëè ýòîãî èîíà. Íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî çíà÷èòåëüíóþ òðóäíîñòü äëÿ èññëåäîâàíèÿ ìåòîäîì ÝÏÐ ïðåäñòàâëÿåò òî îáñòîÿòåëüñòâî, ÷òî â íèçêîñèììåòðè÷íîì
êðèñòàëëè÷åñêîì ïîëå íåêðàìåðñîâûé èîí Cr4! (S " 1)
èìååò â íóëåâîì ìàãíèòíîì ïîëå íåâûðîæäåííûå óðîâíè ýíåðãèè. Ýíåðãåòè÷åñêèé èíòåðâàë ìåæäó ýòèìè òðåìÿ ñïèíîâûìè ñîñòîÿíèÿìè ìîæåò ïðåâûøàòü êâàíòû
ñïåêòðîìåòðîâ X- è Q-äèàïàçîíîâ, ÷òî äåëàåò íåâîçìîæíûì èõ èññëåäîâàíèå òðàäèöèîííûìè ìåòîäàìè ÝÏÐ. Â
ðàáîòå [3] ìû, èñïîëüçóÿ âûñîêî÷àñòîòíóþ ÝÏÐ òåõíèêó, îáíàðóæèëè äîïîëíèòåëüíóþ ëèíèþ â ñïåêòðå, ñîîòâåòñòâóþùóþ íåêðàìåðñîâîìó èîíó ñ ðàñùåïëåíèåì â
íóëåâîì ïîëå îêîëî 2.6 ñì#1, îäíàêî íåäîñòàòîê ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ íå ïîçâîëèë ïðîâåñòè åãî èäåíòèôèêàöèþ.
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû
Èçìåðåíèÿ áûëè âûïîëíåíû íà øèðîêîïîëîñíîì ÝÏÐ
ñïåêòðîìåòðå ïðè òåìïåðàòóðå 4.2 K. Ïîäðîáíîå îïèñàíèå ñïåêòðîìåòðà ñäåëàíî ðàíåå [5]. Íà ðèñ. 1 ïðåäñòàâëåíû ñïåêòðû ÝÏÐ, çàïèñàííûå íà ÷àñòîòå 83.8 ÃÃö, äëÿ
îðèåíòàöèè êðèñòàëëà, êîãäà ìàãíèòíîå ïîëå íàõîäèëîñü
â ïëîñêîñòè ab. Ëèíèÿ ÝÏÐ, ïðèïèñûâàåìàÿ èîíó Cr4!,
èìåëà øèðèíó îêîëî 300–400 Ãñ, ïðè ýòîì îòíîøåíèå
ñèãíàë/øóì áûëî íåâåëèêî, ÷òî äàëî ïîãðåøíîñòü â
îïðåäåëåíèè ïîëîæåíèÿ öåíòðà ëèíèè ïðè èçìåðåíèè
óãëîâûõ çàâèñèìîñòåé ñïåêòðîâ ÝÏÐ. Óãëîâûå çàâèñèìîñòè ñïåêòðîâ ïðè âðàùåíèè êðèñòàëëà â òð¸õ êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ ïëîñêîñòÿõ ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 2.
Äëÿ íàä¸æíîãî îïðåäåëåíèÿ îðèåíòàöèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ
Cr3+
Cr
5
4+
6
7
8
9
B (кГс)
Ðèñ. 1. Ñïåêòð ÝÏÐ LiScGeO4:Cr. Âåêòîð B ëåæèò â ïëîêîñòè ab. ×àñòîòà 83.8 ÃÃö. T " 4.2 K.
107
108
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
100
a
Cr3+
9
95
90
7
Cr
ν (ГГц)
B (кГс)
8
4+
85
80
6
75
5
70
b
c
a
b
0
2
4
80
4
6
8
B (кГс)
Ðèñ. 3. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå (C) çàâèñèìîñòè âåëè÷èíû ðåçîíàíñíûõ
ïåðåõîäîâ îò ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ëèíèÿ – ðàñ÷¸ò. Îðèåíòàöèÿ B™a.
á
E (кГц)
40
0
40
80
0
10
B (кГс)
20 0
10
B (кГс)
20 0
10
B (кГс)
20
Ðèñ. 2. Óãëîâàÿ çàâèñèìîñòü ñïåêòðîâ ÝÏÐ LiScGeO4:Cr (b, Cr3+ è c,
Cr4! íà ÷àñòîòå 83.8 ÃÃö; C, Cr4! íà ÷àñòîòå 89.0 ÃÃö) (a) è çàâèñèìîñòè óðîâíåé ýíåðãèè Cr4! îò ìàãíèòíîãî ïîëÿ (á). Òî÷êè – ýêñïåðèìåíò,
ëèíèè – ðàñ÷¸ò.
îòíîñèòåëüíî êðèñòàëëè÷åñêèõ îñåé èñïîëüçîâàëàñü óãëîâàÿ çàâèñèìîñòü èçâåñòíîãî öåíòðà Cr3! [3]. Êàê ìîæíî âèäåòü èç ðèñ. 2, ïðè âðàùåíèè â ïëîñêîñòÿõ ab è bc
óãëîâàÿ çàâèñèìîñòü èññëåäóåìîé ëèíèè â ñïåêòðå ïðàêòè÷åñêè îòñóòñòâóåò. Ïðè âðàùåíèè â ïëîñêîñòè ac, ëèíèÿ ðàñùåïëÿåòñÿ íà äâå êîìïîíåíòû, ÷òî óêàçûâàåò íà
ëîêàëüíóþ ñèììåòðèþ öåíòðà Ñs. Äëÿ öåíòðà ñî ñïèíîì
S " 1 ìîæíî óñëîâíî îáîçíà÷èòü ýíåðãåòè÷åñêèå óðîâíè
êàê Ž0ñ, Ž#1ñ è Ž!1ñ. Ìåæäó ýòèìè ñîñòîÿíèÿìè âîçìîæíû òðè òèïà ðåçîíàíñíûõ ïåðåõîäîâ. Èäåíòèôèêàöèÿ
íàáëþäàåìîãî ïåðåõîäà áûëà ñäåëàíà ïî èññëåäîâàíèþ
çàâèñèìîñòè âåëè÷èí ðåçîíàíñíûõ ïåðåõîäîâ îò ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Ýòà çàâèñèìîñòü ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 3. Ìû
ïðåäïîëîæèëè, ÷òî èìååò ìåñòî ïåðåõîä Ž0ñ G Ž!1ñ, íàáëþäåíèå êîòîðîãî â íóëåâîì ìàãíèòíîì ïîëå äà¸ò âåëè÷èíó ðàñùåïëåíèÿ 78 ÃÃö (2.6 ñì#1). Âåëè÷èíà ðàñùåïëåíèÿ â íóëåâîì ïîëå (ÐÍÏ) áûëà îïðåäåëåíà ïðÿìûì ìåòîäîì ïî íàáëþäàþùåéñÿ èíâåðñíîé ëèíèè òî÷íî â íóëåâîì ïîëå. Ýòîò ýôôåêò ðàíåå áûë îáíàðóæåí
äëÿ ôîðñòåðèòà [6]. Äëÿ ïîèñêà ïåðåõîäà Ž0ñ G Ž#1ñ, êîòîðûé îêàçàëñÿ çà ïðåäåëàìè íèçêî÷àñòîòíîé ãðàíèöû
íàøåãî ñïåêòðîìåòðà (65 ÃÃö), áûëè èñïîëüçîâàíû ãåíåðàòîðû Ã4-141 è Ã4-142, êîòîðûå ïåðåêðûâàëè äèàïàçîí
37–78 ÃÃö. Ïðè ýòîì êâàçèîïòè÷åñêèé òðàêò ñïåêòðîìåòðà îêàçàëñÿ íåýôôåêòèâíûì, ïîñêîëüêó âîçðàñòàëà
ðàñõîäèìîñòü ïó÷êà ìèêðîâîëíîâîãî èçëó÷åíèÿ è ìîùíîñòü èçëó÷åíèÿ íà îáðàçöå íå ïîçâîëÿëà ðåãèñòðèðîâàòü ñïåêòðû ÝÏÐ. Ïîýòîìó âíóòðè ãåëèåâîãî êðèîñòàòà
ëèíçîâûé ëó÷åâîä áûë çàìåí¸í íà òðóáó èç íåðæàâåþ-
ùåé ñòàëè äèàìåòðîì 20 ìì. Ïàäàþùåå íà îáðàçåö èçëó÷åíèå íå èìåëî ëèíåéíîé ïîëÿðèçàöèè, íî óðîâåíü ìèêðîâîëíîâîé ìîùíîñòè îêàçàëñÿ äîñòàòî÷íûì äëÿ ðåãèñòðàöèè ñïåêòðîâ ÝÏÐ Cr3!. Õîòÿ ëèíèé ÝÏÐ Cr4! çàðåãèñòðèðîâàòü íå óäàëîñü (ìû ïîëàãàåì, ïî ïðè÷èíå íèçêîé
÷óâñòâèòåëüíîñòè ñïåêòðîìåòðà â ýòîì äèàïàçîíå), èíâåðñíàÿ ëèíèÿ â íóëåâîì ïîëå áûëà îáíàðóæåíà è âåëè÷èíà ÐÍÏ îêàçàëàñü ðàâíîé 50 ÃÃö. Ýòî ðàñùåïëåíèå
ìû ñâÿçûâàåì ñ ýíåðãåòè÷åñêèì èíòåðâàëîì Ž0ñ G Ž#1ñ
èîíà Cr4!.
Îáñóæäåíèå ðåçóëüòàòîâ
Äëÿ îïèñàíèÿ ñïåêòðîâ ÝÏÐ Cr4! áûë èñïîëüçîâàí ñïèíîâûé ãàìèëüòîíèàí (ÑÃ) äëÿ S " 1 ñèììåòðèè C2h (X™c,
Y™a, Z™b ïðîñòðàíñòâåííîé ãðóïïû êðèñòàëëà Pnma)
âèäà:
ãäå ÷ëåíû BnmTmn îïèñûâàþò òîíêóþ ñòðóêòóðó ñïåêòðîâ
ÝÏÐ. ßâíûé âèä îïåðàòîðîâ Tmn ïðèâ¸äåí â [3]. Íàõîæäåíèå ïàðàìåòðîâ ïðîèçâîäèëîñü ÷èñëåííûì ìåòîäîì.
Âíà÷àëå g-ôàêòîð óñòàíàâëèâàëñÿ g " 1.97 è íå âàðüèðîâàëñÿ ïî ïðè÷èíå áîëüøîé øèðèíû ëèíèè. Ïîñëå
îïðåäåëåíèÿ òåíçîðà òîíêîé ñòðóêòóðû D óòî÷íÿëèñü
êîìïîíåíòû g-òåíçîðà. Ïîëó÷åííûå ïàðàìåòðû ïðèâåäåíû â òàáëèöå 1.  ïðîöåññå âû÷èñëåíèé áûëî èñïîëüçîâàíî n " 68 ðåçîíàíñíûõ çíà÷åíèé ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ñðåäíåêâàäðàòè÷íàÿ îøèáêà ïî ÷àñòîòå ñîñòàâèëà 143.6 ÌÃö.
Äëÿ êàæäîãî ïàðàìåòðà â ñêîáêàõ ïðèâåäåíà îøèáêà
âû÷èñëåíèé. Èñïîëüçóÿ ïîëó÷åííûå ïàðàìåòðû, áûëè
ïîñòðîåíû ðàñ÷¸òíûå óãëîâûå è ïîëåâûå çàâèñèìîñòè
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006 |
Òàáëèöà 1. Ïàðàìåòðû Ñà Cr4! â êðèñòàëëå LiScGeO4 (x™c, y™a, z™b,
ïðîñòðàíñòâåííàÿ ãðóïïà Pnma).
g-Òåíçîð
gxx
gxy
gyy
gzz
giso
1.970
0.017
1.954
1.977
1.967
Òåíçîð D (ÃÃö) (0.006)
(0.007)
(0.005)
(0.007)
(0.22)
Dxx
Dxy
Dyy
Dzz
9.37
#6.81
#15.62
6.25
(0.85)
(0.28)
(0.81)
(0.17)
ñïåêòðîâ ÝÏÐ (ðèñ. 2 è 3).  öåëîì ïîëó÷åíî õîðîøåå
ñîãëàñèå òåîðèè è ýêñïåðèìåíòà. Íåñìîòðÿ íà îòñóòñòâèå
äàííûõ ïî óãëîâîé çàâèñèìîñòè ïåðåõîäî⠎0ñ G Ž#1ñ,
óñïåøíîå èñïîëüçîâàíèå ÐÍÏ " 50 ÃÃö â ðàñ÷¸òàõ ïîçâîëÿåò ñäåëàòü âûâîä, ÷òî ñäåëàííîå íàìè ïðåäïîëîæåíèå âåðíî. Ñðàâíåíèå ïîëó÷åííûõ ýêñïåðèìåíòàëüíî âåëè÷èí ÐÍÏ ñ àíàëîãè÷íûìè ðàñùåïëåíèÿìè ó ôîðñòåðèòà òàêæå ñîãëàñóåòñÿ ñ íàøåé èäåíòèôèêàöèåé. Äåéñòâèòåëüíî, äëÿ ôîðñòåðèòà èìååì ÐÍÏ 61.5 è 70.5 ÃÃö,
ò.å. öåíòð òÿæåñòè íåêðàìåðñîâîãî äóáëåòà îòñòîèò îò
ñèíãëåòà íà èíòåðâàë 66 ÃÃö.  íàøåì ñëó÷àå 50 è 78
ÃÃö äàþò ñîîòâåòñòâóþùóþ âåëè÷èíó 64 ÃÃö. Çíà÷èòåëüíàÿ âåëè÷èíà ðîìáè÷íîñòè â íàøåì ñëó÷àå óêàçûâàåò íà áîëåå ñèëüíîå èñêàæåíèå òåòðàýäðà, ÷òî, ñêîðåå
âñåãî, ñâÿçàíî ñ áîëüøåé ðàçíèöåé ðàäèóñîâ âçàèìîçàìåùàåìûõ èîíîâ â òåòðàýäðè÷åñêèõ ïîçèöèÿõ èçó÷àåìîãî êðèñòàëëà ïî ñðàâíåíèþ ñ ôîðñòåðèòîì.
Íà ðèñ. 2a ïðåäñòàâëåíû óãëîâàÿ çàâèñèìîñòü ñïåêòðà è ðàñ÷¸òíàÿ çàâèñèìîñòü ýíåðãåòè÷åñêèõ óðîâíåé îò
ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïðè åãî íàïðàâëåíèè âäîëü êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ îñåé. Õàðàêòåð óãëîâîé çàâèñèìîñòè ñïåêòðîâ ÝÏÐ â ïëîñêîñòè ac àíàëîãè÷åí â îáùèõ ÷åðòàõ
ôîðñòåðèòó [7].  ïëîñêîñòÿõ ab è bc ðàçëè÷èå ÿâëÿåòñÿ
áîëåå ñóùåñòâåííûì áëàãîäàðÿ òîìó, ÷òî ýëåêòðîííûå
óðîâíè äóáëåòà äëÿ ãåðìàíàòà çíà÷èòåëüíî áîëåå óäàëåíû äðóã îò äðóãà, ïî ñðàâíåíèþ ñ ôîðñòåðèòîì, è â ñëàáûõ
ìàãíèòíûõ ïîëÿõ èäóò ïî÷òè ïàðàëëåëüíî (ñì. ðèñ. 2á).
Íàïðàâëåíèå ãëàâíîé îñè Z òåíçîðà D äëÿ Cr4! (òàáëèöà 2) â èçó÷åííîì ãåðìàíàòå õàðàêòåðèçóåòñÿ óãëîì
ïîâîðîòà j " 54.38° îò îñè c â ïëîñêîñòè ac â îòëè÷èå
îò j " 27.37° äëÿ Fe3! â òîé æå òýòðàýäðè÷åñêîé ïîçèöèè è áîëåå ñîïîñòàâèìî ñ íàïðàâëåíèåì ãëàâíîé îñè Z
òåíçîðà D äëÿ Cr4! ôîðñòåðèòå j " 46° [7].
109
Òàáëèöà 2. Ãëàâíûå çíà÷åíèÿ è îðèåíòàöèè (j, q) ãëàâíûõ îñåé X, Y,
Z òåíçîðà òîíêîé ñòðóêòóðû D îòíîñèòåëüíî êðèñòàëëîãðàôè÷åñêîé ñèñòåìû êîîðäèíàò.
Ãëàâíûå îñè, i
X
Y
Z
Ãëàâíûå çíà÷åíèÿ Dii
6.25
35.75
#41.99
Îðèåíòàöèÿ
j
q
0
144.38 (35.62)
54.38 (125.62)
0
90
90
Çàêëþ÷åíèå
Îáíàðóæåíû è èäåíòèôèöèðîâàíû öåíòðû Cr4! â òåòðàýäðè÷åñêîé êîîðäèíàöèè â êðèñòàëëå LiScGeO4.  ðàìêàõ òåîðèè Ñà óäàëîñü îïèñàòü íàáëþäàåìûå ñïåêòðû è
óãëîâûå çàâèñèìîñòè. Øèðèíà ëèíèè ÝÏÐ Cr4! è ïàðàìåòðû òîíêîé ñòðóêòóðû Ñà ñâèäåòåëüñòâóþò î çíà÷èòåëüíî áîëüøåé äåôîðìàöèè òåòðàýäðè÷åñêîãî îêðóæåíèÿ ïðè çàìåùåíèè ïî ñðàâíåíèþ ñ ôîðñòåðèòîì.
Ðàáîòà âûïîëíåíà ñîâìåñòíî ñ À. À. Ãàëååâûì, Í.
Ì. Õàñàíîâîé, Ã. Ð. Áóëêîé, Â. Ì. Âèíîêóðîâûì, Í. Ì.
Íèçàìóòäèíîâûì (Êàçàíñêèé ãîñóíèâåðñèòåò) è ×. Ðóäîâè÷åì (Ùåöèíñêèé òåõíîëîãè÷åñêèé óíèâåðñèòåò, ã. Ùåöèí, Ïîëüøà). Ðàáîòà ïîääåðæàíà ãðàíòîì Ïðåçèäåíòà
ÐÔ “Âåäóùèå íàó÷íûå øêîëû” (ÍØ-6213.2006.2).
Ëèòåðàòóðà
1. Ãåíêèíà Å.À., Òèìîôååâà Â.À., Áûêîâ À.Á.: Æóðí. ñòðóêò. õèìèè
27, 167 (1986)
2. Sharonov M.Yu., Bykov A.B., Rojas P., Petricevic V., Alfano R.R.:
Phys. Rev. B 72, 115111 (2005)
3. Galeev A.A., Khasanova N.M., Rudowicz C., Shakurov G.S., Bykov
A.B., Bulka G.R., Nizamutdinov N.M., Vinokurov V.M.: J. Phys.: Cond.
Matter 12, 4465 (2000)
4. Galeev A.A., Hasanova N.M., Rudovicz C., Shakurov G.S., Bulka G.R.,
Nizamutdinov N.M., Vinokurov V.M.: Appl. Magn. Reson. 26, 533
(2004)
5. Tarasov V.F., Shakurov G.S.: Appl. Magn. Reson. 2, 571 (1991)
6. Tarasov V.F., Shakurov G.S.: Proc. SPIE. (Strêk W., Lukowiak E.,
Nissen-Sobociñska B., eds.), vol. 3176, pp. 25–29. Wroclaw: SPIE –
The Int. Society for Optical Engineering 1997.
7. Meilman M.L., Livshitz M.G.: OSA Proc. on Advanced Solid-State
Lasers (Chase L.L., Pinto A.A., eds.), vol. 13, pp. 39–41. Washington:
Optical Society of America 1992.
Казанский физико–технический институт 2006
ÝÏÐ öåíòðîâ òð¸õâàëåíòíîãî æåëåçà â êðèñòàëëå SrF2:Fe
Å. Ð. Æèòåéöåâ, Â. À. Óëàíîâ, Ì. Ì. Çàðèïîâ
Ëàáîðàòîðèÿ ðàäèîñïåêòðîñêîïèè äèýëåêòðèêîâ
 äàííîé ðàáîòå èññëåäîâàíû êðèñòàëëû SrF2, ëåãèðîâàííûå èîíàìè æåëåçà.  ýòèõ îáðàçöàõ îáðàçóþòñÿ
íåñêîëüêî âèäîâ öåíòðîâ, êîòîðûå èçó÷åíû ìåòîäîì ÝÏÐ. Áûëî íàéäåíî, ÷òî ñïèí ïåðâîãî öåíòðà ðàâåí S " 5/2
è èìååò ðîìáè÷åñêóþ ñèììåòðèþ. Áûëè íàéäåíû ïàðàìåòðû ñïèíîâîãî ãàìèëüòîíèàíà, îïèñûâàþùèå åãî
óãëîâóþ çàâèñèìîñòü. Íà îñíîâàíèè äàííûõ ïî ñóïåðñâåðõòîíêîé ñòðóêòóðå ñïåêòðîâ ÝÏÐ ýòîò öåíòð îòíåñ¸í
ê èîíó æåëåçà Fe3!, çàìåñòèâøåìó ðîäíîé êàòèîí ðåø¸òêè Sr2! è èìåþùåìó êîìïåíñàòîð çàðÿäà ïî îñè âòîðîãî
ïîðÿäêà, íàïðèìåð, èîí F#. Âòîðîé öåíòð, êîòîðûé ìû íàáëþäàëè â êðèñòàëëå SrF2, îáðàçóåòñÿ ïîñëå îáëó÷åíèÿ äàííûõ êðèñòàëëîâ ðåíòãåíîâñêèìè ëó÷àìè. Èç óãëîâîé çàâèñèìîñòè ñïåêòðîâ ÝÏÐ óñòàíîâëåíî, ÷òî öåíòð
èìååò ðîìáè÷åñêóþ ñèììåòðèþ è ïàðàìåòðû ñïèíîâîãî ãàìèëüòîíèàíà îòëè÷àþòñÿ îò ïàðàìåòðîâ äëÿ ïåðâîãî
öåíòðà. Àíàëîãè÷íûé öåíòð ìû íàáëþäàëè â êðèñòàëëå BaF2 ñ ïðèìåñüþ æåëåçà.
ìåíüøóþ âåëè÷èíó ïîñòîÿííîé ðåø¸òêè à0.  êà÷åñòâå
îñíîâíîãî ðàññìàòðèâàëñÿ âîïðîñ î òîì, êàê ñêàæåòñÿ
óìåíüøåíèå ðàçìåðîâ êîîðäèíàöèîííîãî êóáà íà ñâîéñòâà îáðàçóþùèõñÿ ïðè ëåãèðîâàíèè ïðèìåñíûõ öåíòðîâ
æåëåçà.
Ââåäåíèå
Èññëåäîâàíèÿ ìåòîäîì ÝÏÐ ïðèìåñíûõ d-èîíîâ â êðèñòàëëàõ ñòðóêòóðíîãî ðÿäà ôëþîðèòà, ñïîñîáíû äàòü íîâóþ èíôîðìàöèþ äëÿ ôèçèêè ïðèìåñíûõ äåôåêòîâ â
êðèñòàëëàõ. Äåëî â òîì, ÷òî ýòè êðèñòàëëû èìåþò êóáè÷åñêóþ êðèñòàëëè÷åñêóþ ðåø¸òêó (ãðóïïà ñèììåòðèè
Oh5), â êîòîðîé êàæäûé èç êàòèîíîâ íàõîäèòñÿ â öåíòðå
êîîðäèíàöèîííîãî êóáà, îáðàçîâàííîãî âîñåìüþ àíèîíàìè [1].  ñâîþ î÷åðåäü, êàæäûé èç àíèîíîâ íàõîäèòñÿ
â öåíòðå êîîðäèíàöèîííîãî òåòðàýäðà èç ÷åòûð¸õ êàòèîíîâ. Òàê êàê îáû÷íî êàòèîííûå ïðèìåñè âíåäðÿþòñÿ â
êðèñòàëëû â ïîçèöèè áàçîâûõ êàòèîíîâ èõ êðèñòàëëè÷åñêîé ðåø¸òêè, ïðè ëåãèðîâàíèè ôëþîðèòîïîäîáíûõ
êðèñòàëëîâ îáðàçóþòñÿ êóáè÷åñêèå ïðèìåñíûå êîìïëåêñû òèïà [MeX]n# (Oh). Âûñîêàÿ ñèììåòðèÿ äåéñòâóþùåãî íà ïðèìåñíûé èîí êðèñòàëëè÷åñêîãî ïîëÿ ìîæåò
ÿâèòüñÿ ïðè÷èíîé ÿí-òåëëåðîâñêîãî èëè ïñåâäî-ÿí-òåëëåðîâñêîãî èñêàæåíèÿ êóáè÷åñêîé ÿäåðíîé êîíôèãóðàöèè ïðèìåñíîãî êîìïëåêñà [MeX]n# (Oh). Ïîñêîëüêó â
êðèñòàëëàõ SrF2 è BaF2 îáú¸ì êîîðäèíàöèîííîãî êóáà
äëÿ áîëüøèíñòâà d-èîíîâ áóäåò ñëèøêîì áîëüøèì, â
ïðèìåñíîì êîìïëåêñå [MeX]n# (Oh) ìîæåò ðåàëèçîâàòüñÿ
ýôôåêò ýëåêòðè÷åñêîé äèïîëüíîé íåóñòîé÷èâîñòè [2]. Â
òàêîì ñëó÷àå âîçìîæíî ñèëüíîå ñìåùåíèå ïðèìåñíîãî
èîíà èç öåíòðà êîîðäèíàöèîííîãî êóáà íà ïåðèôåðèþ, â
ðåçóëüòàòå ÷åãî ýòîò ïðèìåñíûé èîí îêàæåòñÿ â íååñòåñòâåííûõ óñëîâèÿõ, ñâÿçàííûõ ñ íèçêîé ñèììåòðèåé äåéñòâóþùåãî íà íåãî êðèñòàëëè÷åñêîãî ïîëÿ.
Íåäàâíî â ðàáîòàõ [3, 4] íàìè áûëè îïóáëèêîâàíû
ðåçóëüòàòû èçó÷åíèÿ ìåòîäîì ÝÏÐ êðèñòàëëîâ BaF2:Fe.
 ýòèõ ñòàòüÿõ ñîîáùàåòñÿ î íåñêîëüêèõ âèäàõ ïàðàìàãíèòíûõ öåíòðîâ æåëåçà â èññëåäîâàííûõ êðèñòàëëàõ.
Èññëåäîâàíèå ïðèìåñíûõ èîíîâ æåëåçà â êðèñòàëëàõ
ñòðóêòóðíîé ãðóïïû ôëþîðèòà ïðîäîëæåíû â äàííîé
ðàáîòå. Îíè òàêæå âûïîëíåíû ìåòîäîì ÝÏÐ.  êà÷åñòâå
êðèñòàëëà-ìàòðèöû èñïîëüçîâàí êðèñòàëë SrF2, èìåþùèé
Ýêñïåðèìåíò è åãî ðåçóëüòàòû
Êðèñòàëëû SrF2:Fe áûëè âûðàùåíû ìåòîäîì ×îõðàëüñêîãî èç ãðàôèòîâîãî òèãëÿ â àòìîñôåðå ãåëèÿ, ñîäåðæàùåãî ïðèìåñü ôòîðà. Èññëåäîâàíèÿ âûðàùåííûõ îáðàçöîâ âûïîëíåíû ìåòîäîì ÝÏÐ íà ñïåêòðîìåòðå Å-12
ôèðìû Âàðèàí â Q-äèàïàçîíå ïðè òåìïåðàòóðàõ 4.2 è 77
K. Áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî â íåîáëó÷¸ííûõ êðèñòàëëàõ
SrF2:Fe ñ êîíöåíòðàöèåé ïðèìåñíîãî æåëåçà 0.2 àò.% ïðè
òåìïåðàòóðå 4.2 K íàáëþäàþòñÿ ñïåêòðû ÝÏÐ äâóõ òèïîâ öåíòðîâ. Óãëîâûå çàâèñèìîñòè ïîëîæåíèé öåíòðà
òÿæåñòè ëèíèé ÝÏÐ îäíîãî òèïà öåíòðîâ (ÏÖ 1) óêàçûâàþò íà ìîíîêëèííóþ ñèììåòðèþ èõ ìîëåêóëÿðíîé
ñòðóêòóðû.
Ñïåêòðû ÝÏÐ âòîðîãî òèïà öåíòðîâ (ÏÖ 2) íàáëþäàþòñÿ â íåîáëó÷¸ííûõ êðèñòàëëàõ SrF2:Fe êàê ïðè Ò " 4.2
K, òàê è ïðè 77 K. Ñóäÿ ïî êîëè÷åñòâó ëèíèé â òîíêîé
ñòðóêòóðå ñïåêòðîâ ÝÏÐ, ýòè öåíòðû îáëàäàþò ýôôåêòèâíûì ñïèíîâûì ìîìåíòîì Sýôô " 5/2. Ñèììåòðèÿ èõ
ìîëåêóëÿðíîé ñòðóêòóðû ðîìáè÷åñêàÿ (D2h èëè C2v).
Ïîñëå ðåíòãåíîâñêîãî îáëó÷åíèÿ êðèñòàëëîâ ïðè
Ò " 300 K â êðèñòàëëàõ ïîÿâëÿåòñÿ åù¸ îäèí âèä ðîìáè÷åñêèõ öåíòðîâ ñ Sýôô " 5/2 (ÏÖ 3). Èõ ñïåêòðû òàêæå
íàáëþäàþòñÿ ïðè òåìïåðàòóðàõ Ò " 4.2 è 77 K, íî ïàðàìåòðû òîíêîé ñòðóêòóðû ýòèõ ïîñëåäíèõ öåíòðîâ ñèëüíî îòëè÷àþòñÿ îò ïàðàìåòðîâ ðîìáè÷åñêèõ öåíòðîâ, îáíàðóæåííûõ â íåîáëó÷¸ííûõ êðèñòàëëàõ.
Óãëîâûå çàâèñèìîñòè ïîëîæåíèé ëèíèé òîíêîé ñòðóêòóðû ñïåêòðà ÝÏÐ ðîìáè÷åñêèõ öåíòðîâ ÏÖ 2 â
íåîáëó÷¸ííîì êðèñòàëëå ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 1. Íà ýòîì
110
Казанский физико–технический институт 2006 |
25.0
25
22.5
22,5
20.0
20
17.5
17,5
15.0
15
Поле (кГс)
Поле (кГс )
научные сообщения
12.5
10.0
12,5
10
7.5
7,5
5.0
5
2.5
0
C2
111
2,5
10
20
30
40
50
60
70
C3
Угол (град.)
80
90
C4
0
C2
10
20
30
40
50
C3
Угол (град.)
60
70
80
90
C4
Ðèñ. 1. Óãëîâûå çàâèñèìîñòè âåëè÷èí ðåçîíàíñíûõ ìàãíèòíûõ ïîëåé
ëèíèé òîíêîé ñòðóêòóðû ñïåêòðîâ ÝÏÐ øåñòè ãðóïï ìàãíèòíî-íåýêâèâàëåíòíûõ öåíòðîâ òðåõâàëåíòíîãî æåëåçà â íåîáëó÷¸ííîì ðåíòãåíîâñêèìè ëó÷àìè êðèñòàëëå SrF2:Fe (T " 4.2 K, nEPR " 36.7 ÃÃö).
Ðèñ. 2. Óãëîâûå çàâèñèìîñòè âåëè÷èí ðåçîíàíñíûõ ìàãíèòíûõ ïîëåé
ëèíèé òîíêîé ñòðóêòóðû ñïåêòðîâ ÝÏÐ øåñòè ãðóïï ìàãíèòíî-íåýêâèâàëåíòíûõ öåíòðîâ òð¸õâàëåíòíîãî æåëåçà â îáëó÷¸ííîì ðåíòãåíîâñêèìè ëó÷àìè êðèñòàëëå SrF2:Fe (T " 4.2 K, nEPR " 36.7 ÃÃö).
ðèñóíêå òî÷êàìè îáîçíà÷åíû ýêñïåðèìåíòàëüíûå çíà÷åíèÿ ðåçîíàíñíûõ ìàãíèòíûõ ïîëåé, à ñïëîøíûìè ëèíèÿìè ïîêàçàíû òåîðåòè÷åñêèå çíà÷åíèÿ ýòèõ ïîëåé, ðàññ÷èòàííûå íà îñíîâå ñïèíîâîãî ãàìèëüòîíèàíà (ÑÃ)
B44 " #1.4)0.2 (ïàðàìåòðû Bnm ïðèâåäåíû â MÃö). Íàáëþäàåìàÿ òîíêàÿ ñòðóêòóðà ñïåêòðà ÝÏÐ õàðàêòåðíà äëÿ
ñïèíîâîãî ìîìåíòà S " 5/2. Ñëåäîâàòåëüíî, ìû ìîæåì
ãîâîðèòü, ÷òî ïðèìåñíûé öåíòð, ïîÿâèâøèéñÿ â èññëåäóåìîì êðèñòàëëå ïîñëå åãî îáëó÷åíèÿ ðåíòãåíîâñêèìè
ëó÷àìè, òàêæå îáðàçîâàí èîíîì Fe3!. Ôîðìà ïîëó÷åííûõ óãëîâûõ çàâèñèìîñòåé íà ðèñ. 2 ÿâíî ñâèäåòåëüñòâóåò
î ðîìáè÷åñêîé ñèììåòðèè êðèñòàëëè÷åñêîãî ïîëÿ â ïîçèöèè èîíà Fe3!.
 ñïåêòðàõ ÝÏÐ ðîìáè÷åñêèõ öåíòðîâ ÏÖ 1 è ÏÖ 2,
ïðèñóòñòâóþùèõ â íåîáëó÷¸ííûõ êðèñòàëëàõ, íå áûëî
îáíàðóæåíî ñóïåðñâåðõòîíêîé ñòðóêòóðû (ÑÑÒÑ). Íî
ÑÑÒÑ ñïåêòðà ÝÏÐ ðîìáè÷åñêèõ öåíòðîâ ÏÖ 3, îáðàçîâàâøèõñÿ â êðèñòàëëå SrF2:Få â ïðîöåññå åãî îáëó÷åíèÿ
ðåíòãåíîâñêèìè ëó÷àìè, â íåêîòîðûõ îðèåíòàöèÿõ âåêòîðà âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ Â0 áûëà äîñòàòî÷íî õî-
0S " be(gxB0xSx ! gyB0ySy ! gzB0zSz)
! B20O20 ! B22O22 ! B40O40 ! B42O42 ! B44O44,
(1)
ãäå S " 5/2; be – ìàãíåòîí Áîðà; B0i (i D x, y, z) – ïðîåêöèè âåêòîðà èíäóêöèè âíåøíåãî ïîñòîÿííîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ íà îñè ñèñòåìû êîîðäèíàò, ñâÿçàííîé ñ ðàññìàòðèâàåìûì ïàðàìàãíèòíûì öåíòðîì (ëîêàëüíîé ñèñòåìû
êîîðäèíàò); gi (i D x, y, z) – ïàðàìåòðû ýëåêòðîííîãî çååìàíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ; Onm – ñïèíîâûå îïåðàòîðû
Ñòèâåíñà; Bnm – ïàðàìåòðû, îïðåäåëÿþùèå ðàñùåïëåíèÿ
îñíîâíûõ ýëåêòðîííûõ ñïèíîâûõ óðîâíåé ýíåðãèè èññëåäóåìîãî öåíòðà â íóëåâîì ìàãíèòíîì ïîëå. Ïðåäñòàâëåííûì íà ðèñ. 1 ãðàôèêàì ñîîòâåòñòâóþò ñëåäóþùèå
çíà÷åíèÿ óêàçàííûõ ïàðàìåòðîâ: gx " 2.000)0.002; gy "
2.000)0.002; gz " 2.005)0.002; B20 " 2205)50; B22 "
1420)50; B40 " 4.9)0.2; B42 " #24.1)0.5; B44 " #24)0.5
(ïàðàìåòðû Bnm ïðèâåäåíû â MÃö). Ðåçóëüòàòû óêàçûâàþò íà òî, ÷òî èññëåäóåìûé ïðèìåñíûé öåíòð îáðàçîâàí
èîíîì Fe3! ñ ðîìáè÷åñêîé ñèììåòðèåé êðèñòàëëè÷åñêîãî ïîëÿ â ïîçèöèè ýòîãî èîíà.
Óãëîâûå çàâèñèìîñòè ïîëîæåíèé ëèíèé òîíêîé ñòðóêòóðû ñïåêòðà ÝÏÐ ðîìáè÷åñêèõ öåíòðîâ ÏÖ 3 ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 2. Êàê è íà ðèñ. 1, çäåñü òî÷êàìè îáîçíà÷åíû ýêñïåðèìåíòàëüíûå çíà÷åíèÿ ðåçîíàíñíûõ ìàãíèòíûõ
ïîëåé, à ñïëîøíûìè ëèíèÿìè ïîêàçàíû òåîðåòè÷åñêèå
çíà÷åíèÿ ýòèõ ïîëåé, ðàññ÷èòàííûå íà îñíîâå Ñà (1).
Ïðåäñòàâëåííûì íà ðèñ. 2 ãðàôèêàì, ñîîòâåòñòâóþò ñëåäóþùèå çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ ýòîãî ãàìèëüòîíèàíà: gx "
2.005)0.002; gy " 2.003)0.002; gz " 2.003) 0.002; B20 "
2488)50; B22 " #909)50; B40 " #0.9)0.2; B42 " 3.6)0.5;
13128
13185
13240
B (Гс)
Ðèñ. 3. Ôðàãìåíò ñïåêòðà ÝÏÐ îáëó÷¸ííîãî îáðàçöà êðèñòàëëà SrF2:Fe
äëÿ Â0™Z, ñîîòâåòñòâóþùèé ðåçîíàíñíûì ïåðåõîäàì Ž!1/2ñ G Ž#1/2ñ
(Ò " 4.2 K).
112
|
научные сообщения
ðîøî ðàçðåøåíà. Äëÿ ïðèìåðà íà ðèñ. 3 ïðåäñòàâëåíà
ãðóïïà ðåçîíàíñíûõ ëèíèé ÑÑÒÑ ñïåêòðà ÝÏÐ, ñîîòâåòñòâóþùàÿ ðåçîíàíñíûì ïåðåõîäàì Ž!1/2ñ G Ž#1/2ñ. Àíàëèçèðóÿ ôîðìó ÑÑÒÑ ñïåêòðîâ ÝÏÐ ïî ìåòîäèêå, èçëîæåííîé â ðàáîòå [4], ìû ïîëó÷èëè ñëåäóþùèå âåëè÷èíû
ïàðàìåòðîâ ãàìèëüòîíèàíà ÑÑÒÑ: A™I " 75)5, A™II " 54)5,
A^I " 51)5 è A^II " 42)5 (â MÃö).
Îáñóæäåíèå ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ðåçóëüòàòîâ è
âûâîäû
Ñîïîñòàâëÿÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûå ôàêòû, ïîëó÷åííûå â
äàííîé è â íàøåé ïðåäûäóùåé ðàáîòàõ [4], ìîæíî óâèäåòü, ÷òî ïàðàìåòðû òîíêîé è ÑÑÒ ñòðóêòóðû ñïåêòðîâ
ÝÏÐ ýòèõ öåíòðîâ ïîäîáíû ñîîòâåòñòâóþùèì ïàðàìåòðàì ðîìáè÷åñêèõ ðàäèàöèîííûõ öåíòðîâ â êðèñòàëëàõ
ÂàF2:Fe [4]. Ñòàíîâèòñÿ î÷åâèäíûì, ÷òî ïîäîáíûìè äîëæíû áûòü òàêæå è èõ ìîëåêóëÿðíûå ñòðóêòóðû è ìåõàíèçìû îáðàçîâàíèÿ.
Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ èíôîðìàöèÿ î ñòðóêòóðå ðîìáè÷åñêèõ öåíòðîâ Fe3! â îáëó÷¸íåííîì êðèñòàëëå SrF2:Fe
ìåíåå ïîäðîáíàÿ. Îäíàêî ìû èìååì äâà ôàêòà, êîòîðûå
ñóùåñòâåííî ñóæàþò ïðåäïîëîæåíèÿ. Âî-ïåðâûõ, ïî
äàííûì èçó÷åíèÿ óãëîâûõ çàâèñèìîñòåé â ñïåêòðå ÝÏÐ,
ñèììåòðèÿ äàííîãî öåíòðà ðîìáè÷åñêàÿ. Âî-âòîðûõ, âåëè÷èíû ïàðàìåòðîâ òîíêîé ñòðóêòóðû ñïåêòðîâ ÝÏÐ ýòèõ
öåíòðîâ èìåþò òîò æå ïîðÿäîê âåëè÷èíû, ÷òî è ïàðàìåòðû ðàäèàöèîííîãî öåíòðà, õîòÿ çíàê ïàðàìåòðà ó
íèõ èìååò ïðîòèâîïîëîæíîå çíà÷åíèå. Ïðè ðàññìîòðåíèè âîçìîæíûõ âèäîâ ìîëåêóëÿðíîé ñòðóêòóðû áûëî
ïðèíÿòî âî âíèìàíèå, ÷òî â äàííîì öåíòðå äîëæåí áûòü
êîìïåíñàòîð çàðÿäà, ïîñêîëüêó èîí æåëåçà çàìåùàåò èîí
ñòðîíöèÿ íå èçîâàëåíòíî. Ïîñêîëüêó öåíòð íàáëþäàåòñÿ
â åùå íåîáëó÷¸ííîì êðèñòàëëå, åãî ñîñòîÿíèå è åãî
ìîëåêóëÿðíàÿ ñòðóêòóðà ÿâëÿþòñÿ ñòàáèëüíûìè. Òàê êàê
êðèñòàëë âûðàùèâàëñÿ â àòìîñôåðå, ñîäåðæàùåé ôòîð,
Казанский физико–технический институт 2006
X
Y
Z
Sr2+
Fe3+
F
Ðèñ. 4. Ôðàãìåíò ðåø¸òêè êðèñòàëëà SrF2:Fe3!, âêëþ÷àþùèé êîîðäèíàöèîííûå ìíîãîãðàííèêè ïðèìåñíîãî èîíà Fe3! è èîíà Sr2!.
òî íàèáîëåå âîçìîæíûì êîìïåíñàòîðîì ÿâëÿåòñÿ ìåæäóóçåëüíûé ôòîð â ðîìáè÷åñêîé ïîçèöèè ïî îòíîøåíèþ ê
ïðèìåñíîìó èîíó. Òàêèì îáðàçîì, â êà÷åñòâå íàèáîëåå
âåðîÿòíîé ñòðóêòóðû öåíòðà ìû ðàññìàòðèâàåì ñòðóêòóðó, ïðåäñòàâëåííóþ íà ðèñ. 4.
Ðàáîòà âûïîëíåíà ïðè ôèíàíñîâîé ïîääåðæêå Ðîññèéñêîãî ôîíäà ôóíäàìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé (ãðàíò
¹ 04-02-16616).
Ëèòåðàòóðà
1. Hayes W. (ed.): Crystals with the fluorite structure: electronic, vibrational
and defect properties. Oxford: Clarendon Press 1974. 448 p.
2. Áåðñóêåð È.Á.: Ýôôåêò ßíà-Òåëëåðà è âèáðîííûå âçàèìîäåéñòâèÿ â
ñîâðåìåííîé õèìèè. Ì.: Íàóêà 1987. 344 ñ.
3. Æèòåéöåâ Å.Ð., Óëàíîâ Â.À., Çàðèïîâ Ì.Ì., Æåãëîâ Å.Ï.: ÔÒÒ 47,
¹ 7, 1212–1216 (2005)
4. Æèòåéöåâ Å.Ð., Óëàíîâ Â.À., Çàðèïîâ Ì.Ì.: ÔÒÒ 48, ¹ 10, 1779–
1783 (2006)
Казанский физико–технический институт 2006
Àíîìàëèè â ìàãíèòíûõ ñâîéñòâàõ êðèñòàëëîâ ÂaF2:Cu
Â. À. Óëàíîâ, Ì. Ì. Çàðèïîâ, È. È. Ôàçëèæàíîâ, Ð. Ì. Åð¸ìèíà
Ëàáîðàòîðèÿ ðàäèîñïåêòðîñêîïèè äèýëåêòðèêîâ
 êðèñòàëëàõ BaF2:Cu ñèíòåçèðîâàíû ïàðàìàãíèòíûå òðèìåðû èîíîâ ìåäè ñ íåîáû÷íûìè çàâèñèìîñòÿìè ïàðàìåòðîâ ýëåêòðîííîãî çååìàíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ îò òåìïåðàòóðû è âåëè÷èíû âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ.
Íà îñíîâå àíàëèçà ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ôàêòîâ, ïîëó÷åííûõ ìåòîäîì ÝÏÐ â X- è Q-äèàïàçîíàõ ïðè òåìïåðàòóðàõ 1.8–77 Ê, âûñêàçàíî ïðåäïîëîæåíèå î òîì, ÷òî èññëåäóåìûå òðèìåðû îáðàçîâàíû èç òð¸õ ÿí-òåëëåðîâñêèõ êîìïëåêñîâ [ÑuF8]6# (Oh), ñâÿçàííûõ óïðóãèì âçàèìîäåéñòâèåì ÷åðåç ïîëå ÿí-òåëëåðîâñêèõ äåôîðìàöèé
è íåñèììåòðè÷íûì àíòèôåððîìàãíèòíûì îáìåííûì âçàèìîäåéñòâèåì. Ïîêàçàíî, ÷òî èññëåäóåìûå òðèìåðû
ðàñïðåäåëåíû ïî êðèñòàëëó êðàéíå íåðàâíîìåðíî.  îáðàçöàõ ïðèñóòñòâóþò ìèêðîñêîïè÷åñêèå îáëàñòè ñ
âûñîêèì ñîäåðæàíèåì òðèìåðîâ, â êîòîðûõ ïðè òåìïåðàòóðå Ò À 4.5 Ê ïðîèñõîäèò ôåððîìàãíèòíûé ôàçîâûé
ïåðåõîä. Öåíòðû îäèíî÷íûõ èîíîâ ìåäè è èõ äèìåðû â îñíîâíîì ëîêàëèçóþòñÿ çà ïðåäåëàìè îáëàñòåé ñ
ïîâûøåííîé êîíöåíòðàöèåé òðèìåðîâ.
ñòðóêòóðîé.  ïðîöåññå âûïîëíåíèÿ ðàáîòû áûëè íàéäåíû áëàãîïðèÿòíûå óñëîâèÿ ðîñòà, ïðè êîòîðûõ â âûðàùåííûõ îáðàçöàõ BaF2:Cu ìåòîäîì ÝÏÐ áûëè îáíàðóæåíû óæå èçâåñòíûå öåíòðû îäèíî÷íûõ èîíîâ ìåäè,
[ÑuF4F4]6# (Ñ4v), èõ äèìåðû, ([ÑuF4F4]6#–[ÑuF4F4]6#) (Ñ4v),
à òàêæå áîëüøîå êîëè÷åñòâî ïàðàìàãíèòíûõ öåíòðîâ ñ
ýôôåêòèâíûì ñïèíîì Sýô " 1/2 è íåîáû÷íûìè ìàãíèòíûìè ñâîéñòâàìè.  ðàáîòå [2] áûëî ïîêàçàíî, ÷òî íîâûå öåíòðû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé òðèìåðû ìåäè. Áûëà
îïðåäåëåíà èõ ñòðóêòóðà è ðàññìîòðåíû îñíîâíûå ïðè÷èíû íåîáû÷íûõ òåìïåðàòóðíûõ è ìàãíèòíûõ çàâèñèìîñòåé â èõ ñïåêòðàõ ÝÏÐ, êîòîðûå íàáëþäàëèñü â äèàïàçîíå òåìïåðàòóð 4.2–77 Ê.  íàñòîÿùåé ðàáîòå ïðîâåäåíî èññëåäîâàíèå ìàãíèòíûõ ñâîéñòâ òðèìåðîâ â áîëåå
øèðîêîì òåìïåðàòóðíîì äèàïàçîíå 1.7–300 Ê.
Ââåäåíèå
ßí-òåëëåðîâñêèå êîìïëåêñû îäèíî÷íûõ ïðèìåñíûõ èîíîâ
Cu2# â êðèñòàëëàõ BaF2 âïåðâûå áûëè îáíàðóæåíû è
èññëåäîâàíû ìåòîäîì ÝÏÐ â ðàáîòå [1]. Àâòîðàìè ýòîé
ðàáîòû áûëî ïîêàçàíî, ÷òî áëàãîäàðÿ ñèëüíîìó âèáðîííîìó âçàèìîäåéñòâèþ ñ ÷¸òíûìè è íå÷¸òíûìè òåòðàãîíàëüíûìè ìîäàìè êîëåáàíèé ðåø¸òêè ñèììåòðèÿ ðàâíîâåñíîé ÿäåðíîé êîíôèãóðàöèè êîìïëåêñà ñóùåñòâåííî
ïîíèæàåòñÿ (îò [ÑuF8]6# (Oh) äî [ÑuF4F4]6# ( Ñ4v)). Ïðè
ýòîì ïðèìåñíûé èîí Cu2! ñìåùàåòñÿ èç ïîçèöèè çàìåù¸ííîãî èì êàòèîíà Ba2! â íàïðàâëåíèè öåíòðà îäíîé
èç øåñòè ãðàíåé ñâîåãî èñõîäíîãî êîîðäèíàöèîííîãî êóáà
ïðèìåðíî íà 1 Å. Îäíîâðåìåííî ñ ýòèì ñìåùàþòñÿ òàêæå â íîâûå ðàâíîâåñíûå ïîçèöèè âîñåìü èîíîâ ôòîðà,
ðàñïîëàãàâøèåñÿ ðàíåå íà âåðøèíàõ èñõîäíîãî êîîðäèíàöèîííîãî êóáà. Òàêèì îáðàçîì, â êðèñòàëëå ïîÿâëÿåòñÿ øåñòü àíñàìáëåé ñòðóêòóðíî îäèíàêîâûõ êîìïëåêñîâ
[ÑuF4F4]6# (Ñ4v), îðèåíòèðîâàííûõ â êðèñòàëëå-ìàòðèöå
øåñòüþ ðàçëè÷íûìè ñïîñîáàìè.
 ðàáîòå [1] áûëè îáíàðóæåíû è îõàðàêòåðèçîâàíû
òàêæå äèìåðû ìåäè, ïðåäñòàâëÿþùèå ñîáîé ñòàáèëüíûå
îáðàçîâàíèÿ èç äâóõ êîìïëåêñîâ [ÑuF4F4]6# (Ñ4v), ñâÿçàííûõ ìåæäó ñîáîé ïîëåì ÿí-òåëëåðîâñêèõ äåôîðìàöèé è
àíòèôåððîìàãíèòíûì îáìåíîì. Àâòîðàìè [1] îòìå÷àåòñÿ íåîáû÷íî âûñîêàÿ îòíîñèòåëüíàÿ êîíöåíòðàöèÿ ïîëó÷åííûõ äèìåðîâ â êðèñòàëëå-ìàòðèöå, ÷òî áûëî èíòåðïðåòèðîâàíî èìè êàê ðåçóëüòàò âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó
ôðàãìåíòàìè äèìåðà ÷åðåç ïîëå ÿí-òåëëåðîâñêèõ äåôîðìàöèé. Èç äàííîãî ýêñïåðèìåíòàëüíîãî ôàêòà ñëåäîâàë
âûâîä, ÷òî, åñëè âçàèìîäåéñòâèå ÷åðåç ïîëå ÿí-òåëëåðîâñêèõ äåôîðìàöèé åñòü è îíî äîñòàòî÷íî ýôôåêòèâíî,
ïîÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü ñèíòåçà â îáú¸ìàõ êðèñòàëëîâ
ïðèìåñíûõ êëàñòåðîâ ÿí-òåëëåðîâñêèõ èîíîâ. Àâòîðû
íàñòîÿùåé ðàáîòû ïîñòàâèëè ïåðåä ñîáîé öåëü – ïîëó÷èòü îáðàçöû êðèñòàëëà BaF2:Cu, ñîäåðæàùèå â ñâî¸ì
îáú¸ìå ñëîæíûå ïðèìåñíûå îáðàçîâàíèÿ ñ ðåãóëÿðíîé
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå ôàêòû
Èññëåäóåìûå êðèñòàëëû áûëè âûðàùåíû íàìè ìåòîäîì
Áðèäæìåíà â ãðàôèòîâîì òèãëå è â àòìîñôåðå ãàçîâîé
ñìåñè ãåëèÿ è ôòîðà. Ñïåêòðû ÝÏÐ âûðàùåííûõ îáðàçöîâ ðåãèñòðèðîâàëèñü íà ñïåêòðîìåòðå Âàðèàí Å-12 â Õ-
1.0
1.1
1.2
1.3
B0 (T)
Ðèñ. 1. Ñïåêòð ÝÏÐ êðèñòàëëà BaF2:0.01Cu íà ÷àñòîòå 37.1 ÃÃö, ïðè
òåìïåðàòóðå T " 4.2 K â îðèåíòàöèè B0™á001ñ.
113
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
è Q-äèàïàçîíàõ ïðè òåìïåðàòóðàõ 1.7–300 Ê. Íà ðèñ. 1
ïîêàçàí ñïåêòð îäíîãî èç âûðàùåííûõ îáðàçöîâ, çàðåãèñòðèðîâàííûé â îðèåíòàöèè B0™á001ñ ïðè òåìïåðàòóðå
4.2 Ê, íà ÷àñòîòå 37 ÃÃö (Q-äèàïàçîí). Äâå ãðóïïû óçêèõ
ëèíèé íà ýòîì ðèñóíêå ñîîòâåòñòâóþò ñïåêòðàì êîìïëåêñîâ [CuF4F4]6# (C4v). Îíè èìåþò ðàçðåø¸ííûå ñâåðõòîíêóþ è ñóïåðñâåðõòîíêóþ ñòðóêòóðû. Ëèíèè ñïåêòðîâ
ÝÏÐ äèìåðîâ ìåäè çäåñü ïðîÿâëÿþòñÿ î÷åíü ñëàáî èç-çà
íèçêîé òåìïåðàòóðû (â äèìåðàõ ðåàëèçîâàëîñü îáìåííîå âçàèìîäåéñòâèå àíòèôåððîìàãíèòíîãî õàðàêòåðà,
èíòåðâàë ìåæäó îñíîâíûì ñïèíîâûì ñèíãëåòîì è âîçáóæä¸ííûì òðèïëåòîì ïðèìåðíî ðàâåí 30 ñì#1). Òðè
øèðîêèå áåññòðóêòóðíûå ëèíèè íà ðèñ. 1 ïðåäñòàâëÿþò
íîâûå öåíòðû, îðèåíòèðîâàííûå îòíîñèòåëüíî âåêòîðà
Â0 øåñòüþ ðàçëè÷íûìè ñïîñîáàìè. Ðåçîíàíñíûå ìàãíèòíûå ïîëÿ ýòèõ ëèíèé îïðåäåëÿþò òðè ãëàâíûõ çíà÷åíèÿ
ýôôåêòèâíîãî òåíçîðà g ñèíòåçèðîâàííûõ ïàðàìàãíèòíûõ öåíòðîâ.
 êàæäîì èç äâóõ äèàïàçîíîâ, Õ (9.3 ÃÃö) è Q (37
ÃÃö), óãëîâûå çàâèñèìîñòè â ñïåêòðàõ ÝÏÐ ñèíòåçèðîâàííûõ òðèìåðîâ îïèñûâàþòñÿ ýôôåêòèâíûì ñïèíîâûì
ãàìèëüòîíèàíîì
0S " mÁ B0 gS,
(1)
ãäå S " 1/2. Â ñèñòåìå êîîðäèíàò, îñè êîòîðîé ñîâïàäàþò
ñ ãëàâíûìè êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèìè íàïðàâëåíèÿìè â
îáðàçöå, [100], [010] è [001], ýôôåêòèâíûé òåíçîð g èìååò
äèàãîíàëüíóþ ôîðìó ñ òðåìÿ ãëàâíûìè çíà÷åíèÿìè gx, gy
è gz. Íåîáû÷íûì â ñâîéñòâàõ èññëåäóåìûõ öåíòðîâ îêàçàëîñü òî, ÷òî ñîîòâåòñòâóþùèå ãëàâíûå çíà÷åíèÿ òåíçîðà g îêàçàëèñü ðàçëè÷íûìè íà äâóõ óêàçàííûõ ÷àñòîòàõ
ÝÏÐ. Èçó÷åíèå òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè âåëè÷èí gx, gy
è gz âûÿâèëî åù¸ îäíó îñîáåííîñòü – èõ ñèëüíóþ çàâèñèìîñòü îò òåìïåðàòóðû. Ýòè çàâèñèìîñòè (÷àñòîòíàÿ è òåìïåðàòóðíàÿ) ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 2. Íà ýòîì ðèñóíêå
3.5
0.30
χ (emu/mol)
114
0.20
0.10
0.00
0
10
T (K)
20
30
Ðèñ. 3. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè îáðàçöà êðèñòàëëà BaF2:0.01Cu.
âèäíî, ÷òî â òåìïåðàòóðíîì äèàïàçîíå 8–300 Ê âåëè÷èíû gx, gy è gz ïëàâíî ìåíÿþòñÿ â îòíîñèòåëüíî íåáîëüøèõ ïðåäåëàõ. Ýòè âåëè÷èíû òàêæå îêàçàëèñü ñëàáî çàâèñÿùèìè îò âåëè÷èíû âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ: ýêñïåðèìåíòàëüíûå âåëè÷èíû gx, gy è gz îêàçàëèñü ðàçíûìè
â X- è Q-äèàïàçîíàõ.  îòëè÷èå îò âûñîêîòåìïåðàòóðíîãî äèàïàçîíà, íèæå 8 Ê çàðåãèñòðèðîâàíû íåîáû÷íî ñèëüíûå çàâèñèìîñòè âåëè÷èí gx è gz îò òåìïåðàòóðû è ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Óñòàíîâëåíî, ÷òî ôîðìà èññëåäóåìîãî
îáðàçöà è âåëè÷èíà êîíöåíòðàöèè ìåäè â í¸ì íà âèä
òåìïåðàòóðíûõ è ìàãíèòíûõ çàâèñèìîñòåé gx, gy è gz íå
âëèÿþò.
 äàííîé ðàáîòå áûëà òàêæå èçó÷åíà òåìïåðàòóðíàÿ
çàâèñèìîñòü ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè îáðàçöîâ êðèñòàëëîâ BaF2:Cu, ñîäåðæàùèõ òðèìåðû ìåäè. Ãðàôèê
òàêîé çàâèñèìîñòè ïîêàçàí íà ðèñ. 3. Èç ýòîãî ãðàôèêà
âèäíî, ÷òî âîñïðèèì÷èâîñòü îáðàçöà ðåçêî âîçðàñòàåò ñ
ïîíèæåíèåì òåìïåðàòóðû íèæå óðîâíÿ 4.5 Ê. Âèä ïîëó÷åííîé çàâèñèìîñòè c (Ò) ÿâíî óêàçûâàåò íà òî, ÷òî ïðè
Ò À 4.5 Ê â èññëåäóåìûõ îáðàçöàõ íàáëþäàåòñÿ ôåððîìàãíèòíûé ôàçîâûé ïåðåõîä. Ïî-âèäèìîìó, ýòîò ïåðåõîä ñâÿçàí ñ ôåððîìàãíèòíûì îáìåííûì âçàèìîäåéñòâèåì òðèìåðîâ äðóã ñ äðóãîì.
9.3 ГГц
37.1 ГГц
Îáñóæäåíèå ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ôàêòîâ
gx, gy, gz
3.0
2.5
2.0
1.5
1
10
100
T (K)
Ðèñ. 2. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè êîìïîíåíò g-òåíçîðà òðèìåðîâ ìåäè
â êðèñòàëëå BaF2:Cu: äàííûå ÝÏÐ, ïîëó÷åííûå â X (9.3 ÃÃö) è Q (37.1
ÃÃö) äèàïàçîíàõ, îáîçíà÷åíèÿ êîìïîíåíò ñîîòâåòñòâóþò íåðàâåíñòâàì
gx ` g y ` g z .
Ðàíåå (â ðàáîòå [1]) áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî ôðàãìåíòàìè
äèìåðà ìåäè â èññëåäóåìîì êðèñòàëëå ÿâëÿþòñÿ îäèíî÷íûå öåíòðû ìåäè, íåçíà÷èòåëüíî äåôîðìèðîâàííûå âçàèìîäåéñòâèåì ÷åðåç ïîëå ÿí-òåëëåðîâñêèõ äåôîðìàöèé.
Âûáîð ìîäåëè äëÿ èññëåäóåìûõ òðèìåðîâ ïðîèçâîäèëñÿ
ñ ó÷¸òîì ýòîãî ýêñïåðèìåíòàëüíîãî ôàêòà. Áûëî ïðåäïîëîæåíî, ÷òî òðèìåðû òàêæå ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé íåêóþ
êîìáèíàöèþ èç îäèíî÷íûõ öåíòðîâ ìåäè. Ïîëóöåëîå
çíà÷åíèå ýôôåêòèâíîãî ñïèíîâîãî ìîìåíòà èññëåäóåìûõ
öåíòðîâ óêàçûâàëî íà íå÷¸òíîå ÷èñëî òàêèõ ôðàãìåíòîâ.
Áûëî î÷åâèäíûì, ÷òî íàèáîëåå âåðîÿòíîé ÿâëÿåòñÿ ìîäåëü öåíòðà, ñîñòîÿùàÿ èç ñâÿçàííûõ ìåæäó ñîáîé òð¸õ
îäèíî÷íûõ öåíòðîâ ìåäè. Îñòàâàëîñü âûÿñíèòü, êàê â
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006 |
115
Z
2
Основная
яма АП № 1
3
1
Возбуждённая
яма АП
Основная
яма АП № 2
X
Y
Cu
2+
,
F
Возбуждённая
яма АП
Основная
яма АП № 1
Ðèñ. 4. Ðàâíîâåñíàÿ ìîëåêóëÿðíàÿ ñòðóêòóðà òðèìåðà ìåäè â êðèñòàëëå
BaF2:0.01Cu.
Ðèñ. 5. Ñòèìóëèðîâàííûå òåìïåðàòóðîé ïåðåõîäû òðèìåðà ìåæäó ÿìàìè ÀÏ ñ ó÷àñòèåì âîçáóæä¸ííûõ êîíôèãóðàöèé.
ñîñòàâå òðèìåðà ýòè öåíòðû îðèåíòèðîâàíû äðóã îòíîñèòåëüíî äðóãà. Îòâåò íà ýòîò âîïðîñ áûë ïîëó÷åí â
ðàáîòå [2] íà îñíîâå ïðèáëèæ¸ííûõ ðàñ÷¸òîâ ïàðàìåòðîâ ýôôåêòèâíîãî ñïèíîâîãî ãàìèëüòîíèàíà (1) è ýíåðãèè îáðàçîâàíèÿ òðèìåðà. Áûëî ïîêàçàíî, ÷òî ìîëåêóëÿðíàÿ ñòðóêòóðà èññëåäóåìîãî òðèìåðà èìååò âèä, ïîêàçàííûé íà ðèñ. 4. Î÷åâèäíî, ÷òî îíà ñîîòâåòñòâóåò
ñòàòè÷åñêîìó ñîñòîÿíèþ òðèìåðà ñ ìèíèìàëüíîé ýíåðãèåé. Ñòàòè÷åñêèå ñìåùåíèÿ ÿäåð èîíîâ, îáðàçóþùèõ
ýòîò òðèìåð, äîëæíû ïðèâîäèòü ê ïîâûøåíèþ åãî ïîòåíöèàëüíîé ýíåðãèè (àäèàáàòè÷åñêîãî ïîòåíöèàëà).
Ñëåäîâàòåëüíî, ìîæíî ãîâîðèòü î òîì, ÷òî ïðåäñòàâëåííàÿ íà ðèñ. 4 ìîëåêóëÿðíàÿ ñòðóêòóðà ñîîòâåòñòâóåò äíó
íàèáîëåå ãëóáîêîé ÿìû íà ïîâåðõíîñòè ýòîãî ïîòåíöèàëà. Èç ðèñóíêà âèäíî, ÷òî äëÿ ðàññìàòðèâàåìîãî òðèìåðà ñóùåñòâóåò äðóãàÿ ðàâíîâåñíàÿ ÿäåðíàÿ êîíôèãóðàöèÿ ñ òîé æå ïîòåíöèàëüíîé ýíåðãèåé. Îíà ìîæåò áûòü
ïîëó÷åíà èç ïåðâîíà÷àëüíîé (ïðåäñòàâëåííîé íà ðèñ. 4)
ïóò¸ì îòðàæåíèÿ â ïëîñêîñòè YOZ.  ýòó ýêâèâàëåíòíóþ
êîíôèãóðàöèþ òðèìåð ìîæåò ïåðåéòè ïðè ñîîòâåòñòâóþùèõ ñìåùåíèÿõ åãî èîííûõ îñòîâîâ. Ðàñ÷¸òû ýíåðãèè
òðèìåðà, âûïîëíåííûå ïî èîííîé ìîäåëè ïðèìåñíîãî
êðèñòàëëà ñ ïîòåíöèàëàìè Áîðíà-Ìàéåðà, ïîêàçàëè, ÷òî,
êðîìå äâóõ îñíîâíûõ ñòàáèëüíûõ ÿäåðíûõ êîíôèãóðàöèé, ó íåãî äîëæíî áûòü íåñêîëüêî ìåòàñòàáèëüíûõ
êîíôèãóðàöèé. Òåîðåòè÷åñêèé àíàëèç ýêñïåðèìåíòàëüíûõ
ôàêòîâ ïîêàçàë, ÷òî òðèìåð ìîæåò ïåðåõîäèòü îò îäíîé
êîíôèãóðàöèè ê äðóãîé êàê ïóò¸ì ïðÿìîãî òóííåëèðîâàíèÿ ñêâîçü ïîòåíöèàëüíûé áàðüåð ìåæäó äâóìÿ îñíîâíûìè ÿìàìè àäèàáàòè÷åñêîãî ïîòåíöèàëà (ÀÏ), òàê è
ïóò¸ì êîìáèíèðîâàííûõ ïåðåõîäîâ. Ïîñëåäíèå ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòü íåñêîëüêèõ ïðîöåññîâ:
íàäáàðüåðíûå ïåðåõîäû èç ïåðâîé îñíîâíîé ÿìû ÀÏ â
âîçáóæä¸ííûå ÿäåðíûå êîíôèãóðàöèè, òóííåëèðîâàíèå
ñêâîçü áàðüåð ìåæäó ýêâèâàëåíòíûìè âîçáóæä¸ííûìè
ÿìàìè ÀÏ è ðåëàêñàöèÿ â îñíîâíîå ñîñòîÿíèå, ñîîòâåòñòâóþùåå îñíîâíîìó êîëåáàòåëüíîìó óðîâíþ âòîðîé
îñíîâíîé ÿìû ÀÏ. Îäèí èç âîçìîæíûõ ïóòåé ïåðåõîäà
òàêîãî ðîäà ïîêàçàí ñõåìàòè÷íî íà ðèñ. 5.
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè êîìïîíåíò g-òåíçîðà, ïîëó÷åííûå äëÿ òåìïåðàòóðíîãî äèàïàçîíà 8–77 Ê, óêàçûâàþò íà òî, ÷òî ìàãíèòíûå ñâîéñòâà
òðèìåðà çàâèñÿò îò ïðîöåññîâ, ñâÿçàííûõ ñ åãî ïåðåõîäàìè ìåæäó äâóìÿ îñíîâíûìè ÿìàìè ÀÏ. Ìàãíèòíûå
çàâèñèìîñòè ýòèõ ïàðàìåòðîâ âîçíèêàþò èç-çà àíòèñèììåòðè÷íîãî âêëàäà â îáìåííîå âçàèìîäåéñòâèå ìåæäó
èîíàìè ìåäè, îáðàçóþùèìè ðàññìàòðèâàåìûé òðèìåð.
Ïðè òåìïåðàòóðàõ Ò ^ 8 Ê ïîëîæåíèÿ ëèíèé ÝÏÐ, ïîâèäèìîìó, çàâèñÿò îò òîãî, ÷òî â íåêîòîðûõ îáëàñòÿõ
êðèñòàëëà ñ áîëåå âûñîêèì ñîäåðæàíèåì òðèìåðîâ íà÷èíàåò ïðîèñõîäèòü ìàãíèòíûé ôàçîâûé ïåðåõîä â ôåððîìàãíèòíîå ñîñòîÿíèå. Îòìåòèì, ÷òî â ýêñïåðèìåíòàõ
íå áûëî îáíàðóæåíî çàâèñèìîñòè ôóíêöèé gx " f (T, B0),
gy " f (T, B0) è gz " j (T, B0) îò ôîðìû îáðàçöà è îò êîíöåíòðàöèè ïðèìåñíîé ìåäè â ýòîì îáðàçöå. Ýòè ôàêòû
ìîæíî îáúÿñíèòü, åñëè ïðåäïîëîæèòü, ÷òî: 1) òðèìåðû
ðàñïðåäåëåíû ïî êðèñòàëëó ðåçêî íåîäíîðîäíî; 2) ôåððîìàãíèòíûé ïåðåõîä ïðîèñõîäèò ëèøü â òåõ îáëàñòÿõ
êðèñòàëëà (äîìåíàõ), ãäå êîíöåíòðàöèÿ òðèìåðîâ îêàçûâàåòñÿ äîñòàòî÷íî âûñîêîé; 3) ðàçìåðû òàêèõ äîìåíîâ è
êîíöåíòðàöèè òðèìåðîâ â íèõ ïðèìåðíî îäèíàêîâû.
Ëèòåðàòóðà
1. Çàðèïîâ Ì.Ì., Óëàíîâ Â.À.: ÔÒÒ 31, ¹ 10, 254 (1989)
2. Óëàíîâ Â.À., Çàðèïîâ Ì.Ì., Ôàçëèæàíîâ È.È.: ÔÒÒ 47, ¹ 9, 1596
(2005)
Казанский физико–технический институт 2006
!
Âûñîêî÷àñòîòíàÿ ÝÏÐ ñïåêòðîñêîïèÿ Mg2SiO4:Tb3!
À. À. Êîíîâàëîâ, Â. Ô. Òàðàñîâ
Ëàáîðàòîðèÿ ðàäèîñïåêòðîñêîïèè äèýëåêòðèêîâ
Ìåòîäîì âûñîêî÷àñòîòíîé ïåðåñòðàèâàåìîé â äèàïàçîíå 80–300 ÃÃö ÝÏÐ ñïåêòðîñêîïèè èçó÷àëèñü ìîíîêðèñòàëëû ñèíòåòè÷åñêîãî ôîðñòåðèòà (Mg2SiO4), ëåãèðîâàííîãî èîíàìè òåðáèÿ. Èññëåäîâàëèñü äâà ìîíîêðèñòàëëà,
âûðàùåííûå ìåòîäîì ×îõðàëüñêîãî ñ êîíöåíòðàöèÿìè Tb2O3 â ðàñïëàâå 5 è 10 âåñ. %. Îáíàðóæåíî íåñêîëüêî
ñòðóêòóðíî-íåýêâèâàëåíòíûõ öåíòðîâ, ïðèíàäëåæàùèõ îäèíî÷íûì èîíàì è ïàðíûì öåíòðàì.
ïðèìåíåíèÿ ïîäîáíûõ èîíîâ, à â ÷àñòíîñòè, è ïàð ÐÇ
èîíîâ â êà÷åñòâå ýëåìåíòîâ êâàíòîâîãî êîìïüþòåðà.
 ñòðóêòóðå ôîðñòåðèòà èìååòñÿ äâà êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ ðàçëè÷íûõ òèïà êèñëîðîäíûõ îêòàýäðîâ, âíóòðè êîòîðûõ íàõîäÿòñÿ èîíû ìàãíèÿ. Îáû÷íî ýòè ïîçèöèè èîíîâ Mg2! îáîçíà÷àþòñÿ Ì1 è Ì2 [6].  ïðîèçâîëüíîé îðèåíòàöèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ äëÿ Ì1 èìååòñÿ
÷åòûðå ìàãíèòíî-íåýêâèâàëåíòíûõ ïîçèöèè, à â ñëó÷àå,
êîãäà ìàãíèòíîå ïîëå îðèåíòèðîâàíî â ïëîñêîñòÿõ, ïåðïåíäèêóëÿðíûõ êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèì îñÿì, èîíû, çàíèìàþùèå ýòó ïîçèöèþ, ïîïàðíî ìàãíèòíî-ýêâèâàëåíòíû.  ñâîþ î÷åðåäü, äëÿ ïðîèçâîëüíîé îðèåíòàöèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ îòíîñèòåëüíî êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ îñåé
èìåþòñÿ äâà ìàãíèòíî-íåýêâèâàëåíòíûõ Ì2 öåíòðà, à â
ñëó÷àå, êîãäà ìàãíèòíîå ïîëå ëåæèò â ïëîñêîñòè ac èëè
bc, îáà öåíòðà ñòàíîâÿòñÿ ìàãíèòíî-ýêâèâàëåíòíûìè.
Íàøè èññëåäîâàíèÿ ïî âûñîêî÷àñòîòíîé ÝÏÐ ñïåêòðîñêîïèè ÐÇ èîíîâ Ho3! â ñèíòåòè÷åñêîì ôîðñòåðèòå,
îáíàðóæèëè âûñîêóþ ñòåïåíü ñàìîîðãàíèçàöèè èîíîâ
ãîëüìèÿ â ïàðû [7, 8] â ïðîöåññå ðîñòà êðèñòàëëîâ. Îäíàêî â ïðîòèâîïîëîæíîñòü ýòèì ðåçóëüòàòàì, èññëåäîâàíèå ôîðñòåðèòà, ëåãèðîâàííîãî èîíàìè òóëèÿ, íå ïîêàçàëî òàêîãî ïðåèìóùåñòâåííîãî ìåõàíèçìà îáðàçîâàíèÿ
äèìåðîâ. Âìåñòî ýòîãî ìû íàáëþäàëè, ïîìèìî îñíîâíîãî öåíòðà îäèíî÷íîãî èîíà, áîëüøîå êîëè÷åñòâî ìåíüøèõ ïî èíòåíñèâíîñòè ñïåêòðîâ, ïðèíàäëåæàùèõ ïàðàìàãíèòíûì öåíòðàì îäèíî÷íîãî èîíà òóëèÿ, ÷èñëî êîòîðûõ óâåëè÷èâàåòñÿ ñ ðîñòîì êîíöåíòðàöèè ïðèìåñè [9,
10]. Îáðàçîâàíèå ýòèõ öåíòðîâ, ïî-âèäèìîìó, ñâÿçàíî ñ
ïðîÿâëåíèåì ðàçëè÷íûõ òèïîâ íåëîêàëüíîé êîìïåíñàöèè
çàðÿäà ïðèìåñíîãî èîíà.
Ââåäåíèå
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ôîðñòåðèò, ëåãèðîâàííûé èîíàìè
õðîìà, õîðîøî èçâåñòåí êàê àêòèâíàÿ ëàçåðíàÿ ñðåäà
áëèæíåãî èíôðàêðàñíîãî äèàïàçîíà. Âïåðâûå â 1988 ãîäó
ëàçåðíàÿ ãåíåðàöèÿ â äèàïàçîíå 1.17–1.37 ìêì [1] áûëà
ïîëó÷åíà íà èîíàõ Cr4!, çàìåùàþùèõ êðåìíèé Si4! â
òåòðàýäðè÷åñêîé ïîçèöèè. Íåäàâíî íà èîíàõ Cr3! â ôîðñòåðèòå, ñîäîïèðîâàííîì õðîìîì è ëèòèåì, áûëà ïîëó÷åíà èìïóëüñíàÿ è íåïðåðûâíàÿ ëàçåðíàÿ ãåíåðàöèÿ â äèàïàçîíå 1.03–1.18 ìêì [2].
Ìåòîäîì âûñîêî÷àñòîòíîé ïåðåñòðàèâàåìîé ÝÏÐ
ñïåêòðîñêîïèè âïåðâûå ôîðñòåðèò áûë èññëåäîâàí â
ðàáîòàõ [3, 4]. Îêàçàëîñü, ÷òî ýòîò ìåòîä ïîçâîëÿåò íàäåæíî èäåíòèôèöèðîâàòü ïàðàìàãíèòíûå íåêðàìåðñîâûå
öåíòðû, èìåþùèå áîëüøîå íà÷àëüíîå ðàñùåïëåíèå óðîâíåé ýíåðãèè, ïðåâûøàþùåå ðàáî÷óþ ÷àñòîòó îáû÷íûõ
ÝÏÐ ñïåêòðîìåòðîâ. Ïîìèìî ýòîãî îáíàðóæèëîñü, ÷òî â
ñèíòåòè÷åñêîì ôîðñòåðèòå ìîãóò îáðàçîâûâàòüñÿ ïàðû
ïðèìåñíûõ èîíîâ ñ âûñîêèìè êîíöåíòðàöèÿìè, ñðàâíèìûìè ñ êîíöåíòðàöèåé îäèíî÷íûõ èîíîâ èëè ïðåâîñõîäÿùèìè å¸ [5]. Ìåõàíèçì, áëàãîïðèÿòñòâóþùèé àññîöèàöèè ïðèìåñíûõ èîíîâ â äèìåðû, ñâÿçàí â äàííîì ñëó÷àå ñ óñëîâèåì ñîõðàíåíèÿ ýëåêòðîíåéòðàëüíîñòè êðèñòàëëà ïðè ãåòåðîâàëåíòíîì çàìåùåíèè êàòèîíîâ ìàòðèöû ïðèìåñíûìè èîíàìè. Òð¸õâàëåíòíûå ðåäêîçåìåëüíûå
(ÐÇ) èîíû çàìåùàþò äâóõâàëåíòíûå êàòèîíû Mg2! ñ
îáðàçîâàíèåì àññîöèàòîâ [Re3!-VMg2!-Re3!] (VMg – ìàãíèåâàÿ âàêàíñèÿ â ïîäðåø¸òêå ôîðñòåðèòà), ñîâîêóïíûé
ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä êîòîðûõ ðàâåí çàðÿäó òð¸õ çàìåùàåìûõ èîíîâ Mg2!, è òàêèì îáðàçîì ýëåêòðîíåéòðàëüíîñòü
êðèñòàëëà ñîõðàíÿåòñÿ. Ýòè äàííûå ïîáóäèëè íàñ çàíÿòüñÿ èçó÷åíèåì ñèíòåòè÷åñêîãî ôîðñòåðèòà, ëåãèðîâàííîãî ÐÇ èîíàìè, ïîñêîëüêó òð¸õâàëåíòíûå ÐÇ èîíû (Ho3!,
Tm3!, Er3! è äð.) â äèýëåêòðè÷åñêèõ êðèñòàëëàõ ìîãóò
îáëàäàòü àï-êîíâåðñèîííîé ëþìèíåñöåíöèåé è ïðåäñòàâëÿòü èíòåðåñ êàê ýôôåêòèâíûå êâàíòîâûå ïðåîáðàçîâàòåëè èíôðàêðàñíîãî èçëó÷åíèÿ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ëàçåðîâ â âèäèìóþ îáëàñòü ñïåêòðà. Äðóãèì âîçìîæíûì
ïðèìåíåíèåì ôîðñòåðèòà, ëåãèðîâàííîãî ÐÇ èîíàìè,
ìîæåò áûòü îáëàñòü êâàíòîâûõ âû÷èñëåíèé, ïîñêîëüêó â
ýòîé îáëàñòè ðàññìàòðèâàåòñÿ âîïðîñ î âîçìîæíîñòè
Ýêñïåðèìåíò
 äàííîé ðàáîòå ìû èññëåäîâàëè äâà ìîíîêðèñòàëëè÷åñêèõ îáðàçöà ñèíòåòè÷åñêîãî ôîðñòåðèòà, ëåãèðîâàííûõ èîíàìè òåðáèÿ è âûðàùåííûõ ìåòîäîì ×îõðàëüñêîãî ñ êîíöåíòðàöèÿìè Tb2O3 â ðàñïëàâå 5 è 10 âåñ. %
(îáðàçåö 1 è îáðàçåö 2, ñîîòâåòñòâåííî). Îáðàçöû èìåëè
íåïðàâèëüíóþ ôîðìó ñ ïðèáëèçèòåëüíûìè ðàçìåðàìè
1%0.5%0.5 ñì è áûëè îïòè÷åñêè ïðîçðà÷íûìè.
116
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006 |
Частота (ГГц)
Èçó÷åíèå ñòðóêòóðû ïàðàìàãíèòíûõ öåíòðîâ, îáðàçîâàííûõ ïðèìåñíûìè èîíàìè Tb3! â ñèíòåòè÷åñêîì
ôîðñòåðèòå, ïðîâîäèëîñü ìåòîäîì âûñîêî÷àñòîòíîé ÝÏÐ
ñïåêòðîñêîïèè íà êâàçèîïòè÷åñêîì ñïåêòðîìåòðå [11] â
äèàïàçîíå ÷àñòîò 80–300 ÃÃö. Ýêñïåðèìåíòû ïðîâîäèëèñü ïðè òåìïåðàòóðå îáðàçöà 4.2 Ê â ãåîìåòðèè Ôîãòà,
ñîîòâåòñòâóþùåé îðòîãîíàëüíîé îðèåíòàöèè âîëíîâîãî
âåêòîðà ìèêðîâîëíîâîãî èçëó÷åíèÿ îòíîñèòåëüíî íàïðàâëåíèÿ âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ B, ñîçäàâàåìîãî ðåçèñòèâíûì ýëåêòðîìàãíèòîì â äèàïàçîíå 0–0.9 Òë. Âåêòîð
ìèêðîâîëíîâîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ B1 âî âñåõ ñëó÷àÿõ áûë
íàïðàâëåí ïàðàëëåëüíî B.
Íàìè áûëî îáíàðóæåíî íåñêîëüêî ïàðàìàãíèòíûõ
öåíòðîâ, ïðèíàäëåæàùèõ èîíàì Tb3!, ðàçëè÷àþùèõñÿ
âåëè÷èíîé ðàñùåïëåíèÿ ìåæäó ýëåêòðîííûìè óðîâíÿìè
â íóëåâîì ìàãíèòíîì ïîëå. Îñîáåííîñòè ñâåðõòîíêîé
ñòðóêòóðû ñïåêòðîâ ïîçâîëÿþò èäåíòèôèöèðîâàòü ýòè
öåíòðû êàê îäèíî÷íûé èîí Tb3! è, ïðåäïîëîæèòåëüíî,
äèìåðû òèïà Tb3!-Tb3!. Ïðè÷¸ì, èíòåíñèâíîñòü ëèíèé
“äèìåðíûõ” öåíòðîâ ñóùåñòâåííî ïðåâûøàëà èíòåíñèâíîñòü ëèíèé îäèíî÷íûõ èîíîâ.
Ïåðâûé öåíòð (öåíòð 1) ñîñòîÿë èç 4 ñðàâíèòåëüíî
óçêèõ ëèíèé øèðèíîé îêîëî 20 Ãñ, íàõîäÿùèõñÿ íà ðàâíîì ðàññòîÿíèè äðóã îò äðóãà. Óãëîâàÿ çàâèñèìîñòü äëÿ
ýòîãî öåíòðà íå âûÿâèëà ìàãíèòíî-íåýêâèâàëåíòíûõ öåíòðîâ, ïîýòîìó, èñõîäÿ òàê æå èç ñâîéñòâ ñèììåòðèè êðèñòàëëà, ìû ïðèïèñûâàåì ýòîò öåíòð îäèíî÷íîìó èîíó òåðáèÿ â ïîçèöèè Ì2. Ìàãíèòíûé ìîìåíò ýòîãî öåíòðà áûë
íàïðàâëåí âäîëü êðèñòàëëîãðàôè÷åñêîé îñè ñ è ñèãíàë îò
íåãî ìû íàáëþäàëè òîëüêî íà îáðàçöå 2. Íà ðèñ. 1 ïðåäñòàâëåí âèä ñïåêòðà è çàâèñèìîñòü ðåçîíàíñíûõ ÷àñòîò
ñâåðõòîíêèõ êîìïîíåíò ñïåêòðà îò ìàãíèòíîãî ïîëÿ äëÿ
îäèíî÷íîãî èîíà Tb3! öåíòðà 1 â îáðàçöå 2.
Ñïåêòð, ïðèíàäëåæàùèé, ïðåäïîëîæèòåëüíî, äèìåðíîìó öåíòðó, èìåë áîëåå ñëîæíóþ ñòðóêòóðó, êîòîðóþ
íåëüçÿ ïðåäñòàâèòü â âèäå ñóïåðïîçèöèè 4 ëèíèé (íàçîâ¸ì åãî öåíòð 2). Ïðèìåð òàêîãî ñïåêòðà ïðèâåä¸í íà
ðèñ. 2. Î÷åâèäíî, ÷òî äàííûé ñïåêòð èìååò áîëåå ñëîæ-
106
104
102
1.0 2.0 3.0 4.0
100
Магнитное поле (кГц)
98
96
94
92
90
88
86
84
82
80
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Магнитное поле (кГс)
2.5
3.0
3.5
4.0
Магнитное поле (кГc)
117
4.5
Ðèñ. 2. Ñïåêòð ÝÏÐ ïðåäïîëîæèòåëüíî äèìåðíîãî öåíòðà Tb3!-Tb3!:
êðóæêè – ýêñïåðèìåíò, ëèíèÿ – ñèìóëÿöèÿ ñïåêòðà äëÿ îäèíî÷íîãî
èîíà. ×àñòîòà 210 ÃÃö, Ò " 4.2 Ê, B0™B1™c.
íóþ ñòðóêòóðó, ÷åì ñïåêòð îäèíî÷íîãî èîíà. Ïîýòîìó
ìû ïîëàãàåì, ÷òî äàííûé ñïåêòð ìîæåò ïðèíàäëåæàòü
äèìåðíîìó öåíòðó. Åù¸ îäíèì êîñâåííûì ïîäòâåðæäåíèåì òîãî, ÷òî íàáëþäàåìûé íàìè ïàðàìàãíèòíûé öåíòð
ïðèíàäëåæèò äèìåðó, ñëóæèò íàáëþäàåìàÿ íàìè êàðòèíà ÷àñòîòíî-ïîëåâîé çàâèñèìîñòè âáëèçè íóëåâîãî ïîëÿ.
Íà ñïåêòðàõ ïîÿâëÿþòñÿ óçêèå ëèíèè, îáÿçàííûå, ïîâèäèìîìó, ïåðåñå÷åíèþ ñâåðõòîíêèõ êîìïîíåíò èîíîâ
òåðáèÿ (ðèñ. 3). Èçìåðåíèå îðèåíòàöèîííûõ çàâèñèìîñòåé ðåçîíàíñíûõ ïåðåõîäîâ ýòîãî öåíòðà ïîêàçàëî, ÷òî
íàïðàâëåíèå îñè z ñîâïàäàåò ñ êðèñòàëëîãðàôè÷åñêîé
îñüþ c. Ýòî õîðîøî âèäíî íà ðèñ. 4, ãäå ïðåäñòàâëåíû
îðèåíòàöèîííûå çàâèñèìîñòè, àïïðîêñèìèðîâàííûå çàâèñèìîñòüþ âèäà Bextr/cos(J). Îòìåòèì, ÷òî äëÿ ýòîãî
öåíòðà è äëÿ öåíòðà 1 îðèåíòàöèîííûå çàâèñèìîñòè
ñîâïàäàþò.
Ñëåäóþùèé öåíòð òàêæå ïðèíàäëåæèò, ïî íàøåìó
ìíåíèþ, äèìåðó èîíîâ òåðáèÿ. Îí íàáëþäàëñÿ â îáîèõ
îáðàçöàõ, íî â îáðàçöå 1 èìåë áîëåå ðàçðåø¸ííóþ ñòðóêГГц
196.8
196.4
196.2
196.0
195.8
195.6
195.4
195.2
195.0
3.0
3.5
Ðèñ. 1. Çàâèñèìîñòü ðåçîíàíñíîé ÷àñòîòû ñâåðõòîíêèõ êîìïîíåíò ñïåêòðà îò ìàãíèòíîãî ïîëÿ äëÿ îäèíî÷íîãî èîíà Tb3! öåíòðà 1 â îáðàçöå 2.
Êðóæêè – ýêñïåðèìåíò, ëèíèè – ðàñ÷¸ò. Íà âñòàâêå ïðåäñòàâëåí âèä
ñïåêòðà îäèíî÷íîãî èîíà. ×àñòîòà 100 ÃÃö. B0™B1™c.
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Магнитное поле (кГс)
2.5
Ðèñ. 3. Ñïåêòð ÝÏÐ ïðåäïîëîæèòåëüíî äèìåðíîãî öåíòðà Tb3!-Tb3!
âáëèçè íóëåâîãî çíà÷åíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ, B0™B1, B0™c.
118
|
Магнитное поле (кГс)
à
научные сообщения
8.5
8.0
7.5
7.0
6.5
6.0
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
Казанский физико–технический институт 2006
òóðó, ÷òî ìîæåò ñâèäåòåëüñòâîâàòü î âëèÿíèè êîíöåíòðàöèè ïðèìåñè íà øèðèíó ëèíèè. Ýòîò öåíòð (íàçîâ¸ì åãî
öåíòð 3) èìåë ñëîæíóþ ôîðìó ñïåêòðà, íî äëÿ íåãî, â
îòëè÷èå îò öåíòðà 2, ìû íàáëþäàëè èçìåíåíèå âèäà
ñïåêòðà ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû, îáÿçàííîå, ïî íàøåìó ìíåíèþ, íàáëþäåíèþ ïåðåõîäîâ ñ âîçáóæä¸ííûõ
óðîâíåé. Íà ðèñ. 5 ñòðåëêàìè ïîêàçàíû êîìïîíåíòû
ñïåêòðà, îòíîñèòåëüíàÿ àìïëèòóäà êîòîðûõ ïðåòåðïåâàåò èçìåíåíèÿ ñ óâåëè÷åíèåì òåìïåðàòóðû. Äëÿ ýòîãî
öåíòðà íàáëþäàëàñü, îòëè÷íàÿ îò ïðåäûäóùèõ äâóõ öåíòðîâ, îðèåíòàöèîííàÿ çàâèñèìîñòü.  ïëîñêîñòÿõ àñ è bc
ïðîåêöèÿ ìàãíèòíîãî ìîìåíòà îòêëîíåíà íà 12 è 17 ãðàäóñîâ îò êðèñòàëëîãðàôè÷åñêîé îñè ñ, ñîîòâåòñòâåííî.
B0IIc
100
120
140 160 180
Угол (град.)
200
220
Îáñóæäåíèå
Магнитное поле (кГс)
á
8.5
8.0
7.5
7.0
6.5
6.0
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
B0IIc
10
30
50
70
90 110
Угол (град.)
130
150
Ðèñ. 4. Îðèåíòàöèîííûå çàâèñèìîñòè äëÿ ñâåðõòîíêèõ êîìïîíåíò ñïåêòðà ïðåäïîëîæèòåëüíî äèìåðíîãî öåíòðà òåðáèÿ â îáðàçöå 2, àïïðîêñèìèðîâàííûå çàâèñèìîñòüþ âèäà Bextr/cos(J). à ×àñòîòà 208 ÃÃö, ïëîñêîñòü bc. á ×àñòîòà 210 ÃÃö, ïëîñêîñòü ac, ñîîòâåòñòâåííî B0™B1. Òî÷êè
– ýêñïåðèìåíò, ëèíèè – çàâèñèìîñòü âèäà Bextr/cos(J).
Òåðáèé èìååò îäèí ñòàáèëüíûé èçîòîï 159Tb ñ ÿäåðíûì
ñïèíîì I " 3/2. Ïîýòîìó ñâåðõòîíêàÿ ñòðóêòóðà ñïåêòðà
ÝÏÐ îäèíî÷íîãî èîíà Tb3! äîëæíà ñîñòîÿòü èç 4 ðàçðåø¸ííûõ ïåðåõîäîâ ìåæäó ÿäåðíûìè ïîäóðîâíÿìè ñ îäèíàêîâûìè ïðîåêöèÿìè ÿäåðíîãî ìîìåíòà íà îñü êâàíòîâàíèÿ (DmI " 0). Èç ëèòåðàòóðíûõ èñòî÷íèêîâ èçâåñòíî,
÷òî äëÿ Tb3! â ïîëå íèçêîé ñèììåòðèè îñíîâíîå ñîñòîÿíèå ðàñùåïëÿåòñÿ äî ñèíãëåòîâ è çà÷àñòóþ âíèçó îêàçûâàþòñÿ äâà áëèçêîëåæàùèõ ñèíãëåòà, ìåæäó êîòîðûìè ìîæíî íàáëþäàòü ïàðàìàãíèòíûå ðåçîíàíñíûå ïåðåõîäû [12–14].
Äëÿ îïèñàíèÿ ýíåðãèè óðîâíåé îòäåëüíîãî èîíà Tb3!
â ìàãíèòíîì ïîëå èñïîëüçîâàëñÿ ýôôåêòèâíûé ñïèíîâûé ãàìèëüòîíèàí:
0 eff = D S x + g zm B Bz S z +AS z I z .
(1)
Çäåñü ïåðâûé ÷ëåí ñîîòâåòñòâóåò íà÷àëüíîìó ðàñùåïëåíèþ ìåæäó ýëåêòðîííûìè óðîâíÿìè â íóëåâîì ìàãíèòíîì ïîëå, âòîðîé – çååìàíîâñêîé ýíåðãèè ýëåêòðîííûõ óðîâíåé, òðåòèé – ñâåðõòîíêîìó âçàèìîäåéñòâèþ
ìåæäó ýëåêòðîííûì è ÿäåðíûì ñïèíàìè.
Äëÿ îïèñàíèÿ äèìåðíûõ öåíòðîâ èñïîëüçîâàëñÿ ýôôåêòèâíûé ñïèíîâûé ãàìèëüòîíèàí:
T = 4.2 К
0 = 0 1 + 0 2 - 2 J S z1S z 2.
T = 14 К
3
4
5
Магнитное поле (кГс)
6
Ðèñ. 5. Ñïåêòð öåíòðà 3 äëÿ îáðàçöà 1. ×àñòîòà 280 ÃÃö, B0™B1™c,
ñòðåëêàìè ïîêàçàíû êîìïîíåíòû ñïåêòðà, îòíîñèòåëüíàÿ àìïëèòóäà
êîòîðûõ ïðåòåðïåâàåò èçìåíåíèÿ ñ óâåëè÷åíèåì òåìïåðàòóðû.
(2)
Çäåñü 0i – ñïèíîâûé ãàìèëüòîíèàí îäèíî÷íîãî èîíà
âèäà (1), òðåòèé ÷ëåí ñîîòâåòñòâóåò ýíåðãèè äèïîëü-äèïîëüíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó èîíàìè.
Ïðè ðàñ÷¸òå òåîðåòè÷åñêèõ ÷àñòîòíî ïîëåâûõ çàâèñèìîñòåé èñïîëüçîâàëèñü ïàðàìåòðû ñïèíîâûõ ãàìèëüòîíèàíîâ (1) è (2), ïðèâåä¸ííûå â òàáëèöå 1.
Óãëîâàÿ çàâèñèìîñòü äëÿ ïåðâîãî öåíòðà íå âûÿâèëà
ìàãíèòíî-íåýêâèâàëåíòíûõ öåíòðîâ, ïîýòîìó, èñõîäÿ òàê
æå èç ñâîéñòâ ñèììåòðèè êðèñòàëëà, ìû ïðèïèñûâàåì
ýòîò öåíòð îäèíî÷íîìó èîíó òåðáèÿ â ïîçèöèè Ì2. Öåíòð
2 èìååò ñõîæóþ óãëîâóþ çàâèñèìîñòü, ïîýòîìó ìû ìîæåì ïðåäïîëîæèòü, ÷òî äàííûé äèìåð îáðàçîâàí äâóìÿ
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006 |
Òàáëèöà 1. Ïàðàìåòðû ýôôåêòèâíîãî ñïèíîâîãî ãàìèëüòîíèàíà äëÿ
îäèíî÷íîãî èîíà è äèìåðîâ òåðáèÿ â ôîðñòåðèòå.
Ïàðàìåòð
D (ÃÃö)
gz
A (ÃÃö)
J (ÃÃö)
Oòä. èîí
Äèìåð 1
Äèìåð 2
84.2)1
195.0)1
262.5)1
16.6)0.2
16.0)0.2
14.3)0.2
5.7)0.2
5.4)0.2
5.5)0.2
#5.5)0.5
èîíàìè Tb3! â ïîçèöèÿõ Ì2. Èíòåíñèâíîñòü ýòîãî öåíòðà áîëåå ÷åì íà 2 ïîðÿäêà ïðåâûøàåò èíòåíñèâíîñòü
ñïåêòðà îäèíî÷íîãî èîíà, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò î çíà÷èòåëüíîì ïðåâûøåíèè êîíöåíòðàöèè äèìåðîâ íàä îäèíî÷íûìè èîíàìè. Äëÿ áîëåå òî÷íîãî îïèñàíèÿ ñòðóêòóðû âòîðîãî è òðåòüåãî öåíòðà íåîáõîäèìû äîïîëíèòåëüíûå èçìåðåíèÿ.
Çàêëþ÷åíèå
Òàêèì îáðàçîì, ìû âïåðâûå èññëåäîâàëè ìåòîäîì âûñîêî÷àñòîòíîé ÝÏÐ ñïåêòðîñêîïèè ñèíòåòè÷åñêèé ôîðñòåðèò, ëåãèðîâàííûé èîíàìè òåðáèÿ. Íàìè áûëî îáíàðóæåíî è èçó÷åíî íåñêîëüêî ñòðóêòóðíî-íåýêâèâàëåíòíûõ
ïàðàìàãíèòíûõ öåíòðîâ, ïðèíàäëåæàùèõ êàê îäèíî÷íûì
èîíàì, òàê è äèìåðàì. Áûëè íàéäåíû ïàðàìåòðû ñïèíîâîãî ãàìèëüòîíèàíà è ñäåëàíû âûâîäû î ìåñòîïîëîæåíèè â ðåø¸òêå ôîðñòåðèòà îäèíî÷íîãî èîíà. Ñòðóêòóðà
îñòàëüíûõ öåíòðîâ â íàñòîÿùåå âðåìÿ íóæäàåòñÿ â óòî÷íåíèè. Êðîìå ýòîãî, ïî ïðåäâàðèòåëüíûì äàííûì â ñèíòåòè÷åñêîì ôîðñòåðèòå, ëåãèðîâàííîì èîíàìè òåðáèÿ, êàê
è äëÿ èîíîâ Ho3!, íàáëþäàåòñÿ ñàìîîðãàíèçàöèÿ èîíîâ
Tb3! â äèìåðû ñ âûñîêîé êîíöåíòðàöèåé.
Àâòîðû âûðàæàþò áëàãîäàðíîñòü çà ïðåäîñòàâëåíèå
îáðàçöîâ Å. Â. Æàðèêîâó è Ê. À. Ñóááîòèíó. Îòäåëüíîå
ñïàñèáî Â. À. Øóñòîâó çà ðåíòãåíîãðàôèþ îáðàçöîâ è
Ì. Ì. Çàðèïîâó çà èíòåðåñ ê ðàáîòå è ïîëåçíûå çàìå÷àíèÿ.
Ðàáîòà áûëà ïîääåðæàíà ãðàíòàìè ÐÔÔÈ (¹ 03-0216374), ÍÈÎÊÐ ÐÒ (¹ 06-6.1-75) è ãðàíòîì Ïðåçèäåíòà
ÐÔ “Âåäóùèå íàó÷íûå øêîëû” (ÍØ-6213.2006.2).
119
Ëèòåðàòóðà
1. Petrièeviè V., Gayen S.K., Alfano R.R., et al.: Appl. Phys. Lett. 52, no.
13, 1040–1042 (1988)
2. Ãàéñòåð À.Â., Æàðèêîâ Å.Â., Ëåáåäåâ Â.Ô., Ïîäñòàâêèí À.Ñ., Òåíÿêîâ
Ñ.Þ., Øåñòàêîâ À.Â., Ùåðáàêîâ È.À.: Êâàíòîâàÿ ýëåêòðîíèêà 34,
âûï. 8, 693 (2004)
3. Òàðàñîâ Â.Ô., Øàêóðîâ Ã.Ñ., Ãàâðèëåíêî À.Í.: ÔÒÒ 37, ¹ 2, 499–
504 (1995)
4. Òàðàñîâ Â.Ô., Øàêóðîâ Ã.Ñ.: Îïòèêà è ñïåêòðîñêîïèÿ 81, ¹ 6,
962–965 (1996)
5. Gaister A.V., Konovalov A. A., Shakurov G.S., Subbotin K.A., Tarasov
V.F., Zharikov E.V.: Proc. SPIE (Ustugov V.V., ed.), vol. 5478, pp. 46–
54. Bellinghane, Washington: SPIE – The Int. Society for Optical Engineering 2004.
6. Birle J.D., Gibbs G.V., Moore G.V., Smith J.V.: Am. Mineral. 53, 807
(1968)
7. Ãàéñòåð À.Â., Æàðèêîâ Å.Â., Êîíîâàëîâ À.À., Ñóááîòèí Ê.À.,
Òàðàñîâ Â.Ô.: Ïèñüìà â ÆÝÒÔ 77, âûï. 11, 753–758 (2003)
8. Konovalov A.A., Lis D.A., Malkin B.Z., Nikitin S.I., Subbotin K.A.,
Tarasov V.F., Vorobieva E.N., Zharikov E.V., Zverev D.G.: Appl. Magn.
Reson. 28, 267 (2005)
9. Konovalov A.A., Lis D.A., Subbotin K.A., Tarasov V.F., Zharikov E.V.:
Appl. Magn. Reson. 30, 673–682 (2006)
10. Êîíîâàëîâ À.À., Òàðàñîâ Â.Ô.: Êàçàíñêèé ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé
èíñòèòóò èì. Å. Ê. Çàâîéñêîãî 2004. Åæåãîäíèê, c. 117–119. Êàçàíü:
ÔèçòåõÏðåññ 2005.
11. Tarasov V.F., Shakurov G.S.: Appl. Magn. Reson. 2, 571 (1991)
12. Êóðêèí È.Í.: Ïàðàìàãíèòíûé ðåçîíàíñ, âûï. 5, c. 31–73. Êàçàíü:
Èçä-âî Êàçàí. óí-òà 1969.
13. Àíòèïèí À.À.: Ïàðàìàãíèòíûé ðåçîíàíñ, âûï. 5, c. 74–100. Êàçàíü:
Èçä-âî Êàçàí. óí-òà 1969.
14. Øàêóðîâ Ã.Ñ.: Êàçàíñêèé ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò èì. Å. Ê. Çàâîéñêîãî 2003. Åæåãîäíèê, c. 111–114. Êàçàíü: ÔèçòåõÏðåññ 2004.
Казанский физико–технический институт 2006
Àíèçîòðîïíûå îáìåííûå âçàèìîäåéñòâèÿ â CuTe2O5
Ð. Ì. Åð¸ìèíà, Ò. Ï. Ãàâðèëîâà
Ëàáîðàòîðèÿ ðàäèîñïåêòðîñêîïèè äèýëåêòðèêîâ
Ìåòîäîì ýëåêòðîííîãî ïàðàìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà (ÝÏÐ) èçó÷åíû îáìåííûå âçàèìîäåéñòâèÿ â ìîíîêðèñòàëëå
CuTe2O5, â êîòîðîì ñîñåäíèå ñïèíû ìåäè îáúåäèíÿþòñÿ â ïàðû – äèìåðû. Èç àíàëèçà óãëîâîé çàâèñèìîñòè gôàêòîðîâ è øèðèíû ëèíèè ÝÏÐ, çàðåãèñòðèðîâàííîé íà ÷àñòîòå 160 ÃÃö, îïðåäåëåíà âåëè÷èíà ñèììåòðè÷íîãî
îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó äèìåðàìè, ðàâíàÿ îêîëî 0.5 Ê. Óñòàíîâëåíû íàïðàâëåíèÿ ëîêàëüíûõ îñåé gòåíçîðîâ.
Ââåäåíèå
òàýäðû ñîñåäíèõ ïàð ðàçâ¸ðíóòû äðóã îòíîñèòåëüíî äðóãà. Êàòèîíû Te4! èçîëèðóþò ïàðû èîíîâ ìåäè äðóã îò
äðóãà. Ìàãíèòíàÿ âîñïðèèì÷èâîñòü CuTe2O5 èìååò ìàêñèìóì ïðè òåìïåðàòóðå 56.6 Ê. Àïïðîêñèìàöèÿ õîäà òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè âîñïðèèì÷èâîñòè ïðè âûñîêèõ
òåìïåðàòóðàõ îïðåäåëÿåò òåìïåðàòóðó Êþðè q " 41 Ê.
 ðàáîòå [4] äëÿ âûÿñíåíèÿ ïðèðîäû îáìåííûõ âçàèìîäåéñòâèé â CuTe2O5 è îïèñàíèÿ òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè èñïîëüçîâàëè íåñêîëüêî ìîäåëåé. Íàèëó÷øèì îáðàçîì ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû îïèñûâàëèñü â äâóõ ïðèáëèæåíèÿõ. Ïåðâîå – ìîäåëü êâàçèîäíîìåðíîé àíòèôåððîìàãíèòíîé öåïî÷êè ñïèíîâ ñ àëüòåðíèðîâàííûì îáìåííûì âçàèìîäåéñòâèåì J1 è J2. Èç àïïðîêñèìàöèè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ïîëó÷åíî, ÷òî J1 " 93.3 K, J2 " 40.7 K. Âî
âòîðîì ñëó÷àå – ýòî ìîäèôèêàöèÿ óðàâíåíèÿ Áëèíè-Áàóýðñà [4] â ïðèáëèæåíèè ñðåäíåãî ïîëÿ, àïïðîêñèìàöèÿ
òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè â ýòîì ñëó÷àå äà¸ò J " 88.9 K – îáìåííîå âçàèìîäåéñòâèå ñïèíîâ èîíîâ ìåäè âíóòðè äèìåðà, JS " 91.4 K –
ìåæäó ñïèíàìè èîíîâ ìåäè ñîñåäíèõ äèìåðîâ. Èç àíàëèçà òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè â [4] îäíîçíà÷íî îïðåäåëèòü ïàðàìåòðû ñèììåòðè÷íîãî îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ íå óäàëîñü. ßñíî
òîëüêî, ÷òî ìàêñèìàëüíàÿ âåëè÷èíà îáìåííîãî ñèììåòðè÷íîãî âçàèìîäåéñòâèÿ îêîëî 91 Ê, íî ìåæäó êàêèìè
èîíàìè ìåäè îñóùåñòâëÿåòñÿ ýòî âçàèìîäåéñòâèå –
íåïîíÿòíî. Àâòîðàìè [4] èç àíàëèçà ïîçèöèé èîíîâ ìåäè
è áëèæàéøåãî îêðóæåíèÿ ðàññ÷èòàíû ïàðàìåòðû ñèììåòðè÷íîãî îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ. Óñòàíîâëåíî,
÷òî õîòÿ áëèæàéøåå ðàññòîÿíèå ìåæäó èîíàìè ìåäè
3.18 Å (ðèñ. 2à), ðàññ÷èòàííàÿ âåëè÷èíà ñèììåòðè÷íîãî îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ âíóòðè ýòîé ïàðû ñîñòàâëÿåò òîëüêî 59% îò ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ, ÷òî ñîñòàâëÿåò ïðèìåðíî J1a " 54 Ê. Ñòðóêòóðà ïàð èîíîâ
ìåäè, ðàñïîëîæåííûõ íà êðàò÷àéøåì ðàññòîÿíèè, ïðèâåäåíà íà ðèñ. 2a. Ñàìàÿ áîëüøàÿ ðàññ÷èòàííàÿ âåëè÷èíà êîñâåííîãî îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ïîëó÷àåòñÿ
äëÿ ñïèíîâ èîíîâ ìåäè, âçàèìîäåéñòâóþùèõ ÷åðåç èîíû
êèñëîðîäà è òåëëóðà (ñì. ðèñ. 2á) J1á " 91.4 K. Ìåòîä
ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè ÿâëÿåòñÿ èíòåãðàëüíûì, îñ-
Íàáëþäåíèå ñïèí-ïàéåðëñîâñêîãî ïåðåõîäà â CuGeO3 [1]
ñòèìóëèðîâàëî èíòåíñèâíûå èññëåäîâàíèÿ íèçêîðàçìåðíûõ âåùåñòâ. Òàê, â CuTe2O5 ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû íàáëþäàëîñü, òàêæå êàê è â CuGeO3, óìåíüøåíèå
ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè âäîëü òð¸õ êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ íàïðàâëåíèé [2]. Ýòî ãîâîðèò î òîì, ÷òî îñíîâíîå ñîñòîÿíèå ìåäè íåìàãíèòíîå ñî ñïèíîì S " 0.
Àíàëèç ñòðóêòóðíûõ äàííûõ ïîçâîëÿåò ïðåäïîëîæèòü,
÷òî â CuTe2O5 ïðîèñõîäèò äèìåðèçàöèÿ ñïèíîâ ìåäè, òî
åñòü îáðàçóåòñÿ äèìåð ñî ñïèíîì S " 0 â îñíîâíîì è
S " 1 â âîçáóæä¸ííîì ñîñòîÿíèÿõ. Êðèñòàëëè÷åñêàÿ
ñòðóêòóðà CuTe2O5 ïðèíàäëåæèò ê ïðîñòðàíñòâåííîé
ãðóïïå P21/ñ. Ýëåìåíòàðíàÿ ÿ÷åéêà âêëþ÷àåò ÷åòûðå ôîðìóëüíûå åäèíèöû, åå ðàçìåðû à " 6.871 Å, b " 9.322 Å,
c " 7.602 Å, b " 109.08° [3]. Èîíû ìåäè îêðóæåíû
øåñòüþ àòîìàìè êèñëîðîäà, êîòîðûå ôîðìèðóþò ñèëüíî
èñêàæ¸ííûé îêòàýäð. Äâà îêòàýäðà, ñîåäèí¸ííûõ îáùèì
ðåáðîì, îïðåäåëÿþò ìàãíèòíûå ñâîéñòâà âåùåñòâà. Ðàññòîÿíèå ìåæäó ñîñåäíèìè èîíàìè ìåäè â ïàðå ñîñòàâëÿåò 3.18 Å, ðàññòîÿíèå ìåæäó ñîñåäíèìè ïàðàìè 5.28 Å.
Èîí ìåäè ðàñïîëîæåí íà ðàññòîÿíèè 1.95 Å îò èîíà
êèñëîðîäà Î5, íà 1.961 Å îò Î4, íà 1.953 Å îò Î1, íà
1.969 Å îò Î3; êèñëîðîä Î5S ðàñïîëîæåí íà ðàññòîÿíèè
2.303 Å îò èîíà ìåäè è ÿâëÿåòñÿ êèñëîðîäîì Î5 äëÿ
ñîñåäíåãî îêòàýäðà (ðèñ. 1). Äâà ñîñåäíèõ îêòàýäðà, ñîåäèíåííûõ îáùèì ðåáðîì, ìàãíèòíî ýêâèâàëåíòíû. Îêa
á
â
О1
О2
О5S
О3
О5S
О5
О4
О4
О5
О4
О1
О3
О5
О3
О
О1
О3
О1
Cu
Te
Ðèñ. 1. Ýëåìåíòàðíûå åäèíèöû, ôîðìèðóþùèå ñòðóêòóðó CuTe2O5:
a CuO5, á TeO4, â Cu2O8.
120
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006 |
a
á
â
a*
c
b
121
a*
Cu2
Cu1
Cu1
Cu3
600
600
400
400
Cu4
Cu
Te
Ðèñ. 2. Ïàðû èîíîâ ìåäè: ðàñïîëîæåííûå íàèáîëåå áëèçêî íà ðàññòîÿíèè 3.18 Å (à), âçàèìîäåéñòâèå ìåæäó êîòîðûìè ìàêñèìàëüíî (á),
âçàèìîäåéñòâèå ìåæäó êîòîðûìè ìèíèìàëüíî (â).
íîâíîé âêëàä â òåìïåðàòóðíóþ çàâèñèìîñòü ìàãíèòíîé
âîñïðèèì÷èâîñòè äàþò íàèáîëåå ñèëüíûå îáìåííûå âçàèìîäåéñòâèÿ, òîãäà êàê ìåòîä ýëåêòðîííîãî ïàðàìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà (ÝÏÐ) ïîçâîëÿåò èçó÷èòü ïðèðîäó àíèçîòðîïíûõ îáìåííûõ âçàèìîäåéñòâèé íà îñíîâå àíàëèçà
óãëîâîé çàâèñèìîñòè øèðèíû ëèíèè ÝÏÐ â òð¸õ âçàèìíî-ïåðïåíäèêóëÿðíûõ êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ ïëîñêîñòÿõ.
Äëÿ èçó÷åíèÿ ïðèðîäû îáìåííûõ âçàèìîäåéñòâèé â ìîíîêðèñòàëëå CuTe2O5 áûëè ïðîâåäåíû èçìåðåíèÿ ÷àñòîòíîé è óãëîâîé çàâèñèìîñòåé ñïåêòðîâ ÝÏÐ èîíîâ ìåäè â
äàííîì ñîåäèíåíèè. Òàêæå ìåòîä ÝÏÐ ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü âåëè÷èíó ñèììåòðè÷íîãî îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ
ìåæäó ìàãíèòíî-íåýêâèâàëåíòíûìè èîíàìè ìåäè, ïîñêîëüêó íàëè÷èå ìàãíèòíîé íåýêâèâàëåíòíîñòè èîíîâ
ìåäè âûçûâàåò âîçíèêíîâåíèå àíèçîòðîïíîãî ýôôåêòà
Çååìàíà, êîòîðûé ïðèâîäèò ê óøèðåíèþ ëèíèè ÝÏÐ.
Ýêñïåðèìåíò
Èññëåäóåìûé îáðàçåö CuTe2O5 ïðåäñòàâëÿë ñîáîé ìîíîêðèñòàëë 0.2%1%1 ìì, ïðîçðà÷íûé, öâåòà ìîðñêîé âîëíû. Äàííûé îáðàçåö áûë ïðåäîñòàâëåí Ï. Ëåììåíñîì
(Óíèâåðñèòåò ã. Áðàóíøâåéãà, Ãåðìàíèÿ). Ýêñïåðèìåíòàëüíîå èññëåäîâàíèå ñïåêòðîâ ÝÏÐ ïðîâîäèëîñü íà
ñïåêòðîìåòðå Áðóêåð EleXsys E500 CW â íåñêîëüêèõ
÷àñòîòíûõ äèàïàçîíàõ â òåìïåðàòóðíîé îáëàñòè îò 5 äî
300 Ê. Èçìåðåíèÿ ñïåêòðîâ ÝÏÐ íà âûñîêîé ÷àñòîòå ïðîâîäèëèñü êâàçèîïòè÷åñêèìè ìåòîäàìè. Ïðè òåìïåðàòóðàõ îò 25 äî 300 Ê ñïåêòð ÝÏÐ èîíîâ ìåäè â CuTe2O5
ñîñòîèò èç îäíîé ëèíèè, èìåþùåé ëîðåíöåâó ôîðìó. Òåìïåðàòóðíûé õîä èíòåãðàëüíîé èíòåíñèâíîñòè ëèíèè ÝÏÐ
ñîîòâåòñòâóåò òåìïåðàòóðíîìó ïîâåäåíèþ ìàãíèòíîé
âîñïðèèì÷èâîñòè. Ñ ïîíèæåíèåì òåìïåðàòóðû èíòåãðàëüíàÿ èíòåíñèâíîñòü ëèíèè óìåíüøàåòñÿ.  ðàéîíå 25
Ê ëèíèÿ ðàñùåïëÿåòñÿ íà íåñêîëüêî êîìïîíåíò. Ìû ñâÿçûâàåì ïîÿâëåíèå ýòèõ ñèãíàëîâ â ñïåêòðå ÝÏÐ ñ íàëè÷èåì äåôåêòîâ â êðèñòàëëå CuTe2O5, â ðåçóëüòàòå ÷åãî
÷àñòü ïàð èîíîâ ìåäè íå äèìåðèçóåòñÿ. Ïðèðîäà ïàðàìàãíèòíûõ öåíòðîâ, ïðîÿâëÿþùèõñÿ â ñïåêòðå ÝÏÐ ïðè
íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ, áóäåò òåìîé ïîñëåäóþùèõ èññëåäîâàíèé. Â äàííîé ñòàòüå íàìè ðàññìàòðèâàåòñÿ ëîðåíöåâà îáìåííî-ñóæåííàÿ ëèíèÿ ÝÏÐ èîíîâ ìåäè â CuTe2O5
ïðè òåìïåðàòóðå 200 Ê. Èññëåäîâàíèå óãëîâîé çàâèñè-
1б
200
200
1a
0
90
1в
0 0
90 90
Угол (град.)
0
0
Ðèñ. 3. Óãëîâûå çàâèñèìîñòè øèðèíû ëèíèè ÝÏÐ â ÑuTe2O5 â äâóõ
äèàïàçîíàõ ÷àñòîò: 9.4 ÃÃö (C) è 160 ÃÃö (T) â òð¸õ êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ ïëîñêîñòÿõ ïðè Ò " 200 Ê. Ïóíêòèðîì ïîêàçàí âêëàä â øèðèíó ëèíèè
ÝÏÐ ñïèí-ñïèíîâûõ âçàèìîäåéñòâèé ìåæäó èîíàìè ìåäè âíóòðè äèìåðà – êðèâàÿ 1à. Øòðèõîâîé ëèíèåé ïîêàçàí âêëàä ñïèí-ñïèíîâûõ âçàèìîäåéñòâèé ìåæäó èîíàìè ìåäè èç ñîñåäíèõ äèìåðî⠖ êðèâàÿ 1á. Øòðèõïóíêòèðíîé ëèíèåé îáîçíà÷åí âêëàä àíèçîòðîïíîãî ýôôåêòà Çååìàíà íà
÷àñòîòå 160 ÃÃö – êðèâàÿ 1â. Ñïëîøíàÿ ëèíèÿ – ñóììà âñåõ âêëàäîâ.
a*
c
180
b
2.3
g фактор
О
∆H (Э)
Cu1
a*
90
2.3
2.2
2.2
2.1
2.1
2.0
0
90 90
0 0
90
Угол (град.)
Ðèñ. 4. Óãëîâûå çàâèñèìîñòè ïîëîæåíèÿ ëèíèè ÝÏÐ â ÑuTe2O5 â Xäèàïàçîíå â òð¸õ êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ ïëîñêîñòÿõ: C – (à*b), T –
(bc), B – (a*c) ïðè òåìïåðàòóðå 300 Ê. Ïóíêòèðîì ïîêàçàíû óãëîâûå
çàâèñèìîñòè ïîëîæåíèÿ ëèíèè ÝÏÐ äëÿ êàæäîãî èç äâóõ ìàãíèòíîíåýêâèâàëåíòíûõ èîíîâ ïî îòäåëüíîñòè. Ñïëîøíàÿ ëèíèÿ – òåîðåòè÷åñêèé ðàñ÷¸ò.
ìîñòè øèðèíû äàííîé ëèíèè ïðè òåìïåðàòóðå 200 Ê
ïðîâîäèëîñü â äâóõ äèàïàçîíàõ ÷àñòîò: 9.4 è 160 ÃÃö
(ñì. ðèñ. 3). Ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû øèðèíà ëèíèè
ÝÏÐ âäîëü îñè b ðàñò¸ò çíà÷èòåëüíî, à âäîëü îñåé a è ñ
ïðàêòè÷åñêè íå ìåíÿåòñÿ.  ñïåêòðå ÝÏÐ, çàðåãèñòðèðîâàííîì íà âûñîêîé ÷àñòîòå, íàáëþäàåòñÿ ðåçêîå óâåëè÷åíèå øèðèíû ëèíèè ÝÏÐ òîëüêî âäîëü îñè b êðèñòàëëà. Óãëîâàÿ çàâèñèìîñòü g-ôàêòîðà ëèíèè ÝÏÐ â CuTe2O5
ïðè òåìïåðàòóðå 300 Ê ïðèâåäåíà íà ðèñ. 4. Àíèçîòðîïèÿ ïîëîæåíèÿ ëèíèè ïðàêòè÷åñêè íå çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû è ÷àñòîòû, ïðè êîòîðîé ïðîâîäèëñÿ ýêñïåðèìåíò.
122
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
Îáñóæäåíèå
Ñïèíîâûé ãàìèëüòîíèàí âêëþ÷àåò îáìåííûå âçàèìîäåéñòâèÿ âíóòðè äèìåðà ìåäè (èíäåêñû 1, 2), J1a – ïàðàìåòð
îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ äëÿ ïàðû èîíîâ ìåäè íà ðèñ.
2à, ìåæäó ñîñåäíèìè äèìåðàìè (èíäåêñû 1, 3), J1á – ïàðàìåòð îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ äëÿ ïàðû èîíîâ ìåäè íà
ðèñ. 2á, J1ñ – âåëè÷èíà ñèììåòðè÷íîãî îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó ìàãíèòíî-íåýêâèâàëåíòíûìè èîíàìè ìåäè
íà ðèñ. 2â è âçàèìîäåéñòâèå Çååìàíà:
å
0 = J1à ( S1 S 2 ) +
J1àab S1a S 2b + J1á ( S1 S3 )
a , b = x, y, z
+
å
ab a b
J1á
S1 S3 +
a , b = x, y, z
å ggab mB Hga Sgb
a , b = x, y, z
g =1,3
+ J1c ( S1S4 ). (1)
Ðàíåå áûëî ïðîâåäåíî èññëåäîâàíèå óãëîâîé çàâèñèìîñòè øèðèíû ëèíèè ÝÏÐ ïðè Ò " 200 Ê â X-äèàïàçîíå, ðåçóëüòàòû äàííûõ èññëåäîâàíèé îïóáëèêîâàíû â [5].
 äàííîé ñòàòüå àíàëèçèðóåòñÿ âêëàä â øèðèíó ëèíèè
ÝÏÐ, êîòîðûé ñèëüíî çàâèñèò îò ÷àñòîòû âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Èç àíàëèçà ñòðóêòóðíûõ äàííûõ ñëåäóåò,
÷òî â ýëåìåíòàðíîé ÿ÷åéêå ñóùåñòâóþò äâà ìàãíèòíîíåýêâèâàëåíòíûõ îêòàýäðà èîíîâ êèñëîðîäà, îêðóæàþùèõ ïàðàìàãíèòíûå èîíû ìåäè, îò êîòîðûõ íàáëþäàåòñÿ
ñèãíàë ÝÏÐ. Òàê êàê â ñïåêòðå ÝÏÐ íàáëþäàåòñÿ îäíà
ëèíèÿ, òî å¸ ýôôåêòèâíûé g-ôàêòîð åñòü ñðåäíåå çíà÷åíèå g-ôàêòîðîâ äâóõ öåíòðîâ ìåäè, ðàñïîëîæåííûõ â
íåýêâèâàëåíòíûõ ïîçèöèÿõ. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, êâàäðàò
ðàçíèöû ìåæäó äâóìÿ g-ôàêòîðàìè âõîäèò â âûðàæåíèå
äëÿ øèðèíû ëèíèè ÝÏÐ, ÷òî ïðèâîäèò ê çíà÷èòåëüíîìó
óøèðåíèþ ëèíèè íà âûñîêèõ ÷àñòîòàõ, ýòî åñòü ïðîÿâëåíèå àíèçîòðîïíîãî ýôôåêòà Çååìàíà. Âêëàä â øèðèíó
ëèíèè ÝÏÐ èç-çà àíèçîòðîïíîãî ýôôåêòà Çååìàíà ðàññ÷èòûâàåòñÿ ïî ôîðìóëå:
2
2
æ Dg ö g mB H res
DH AZ = ç
÷
J1c
è g ø
[6], ãäå Dg – ðàçíîñòü ýôôåêòèâíûõ g-ôàêòîðîâ èîíîâ 1
è 3, J1c – âåëè÷èíà ñèììåòðè÷íîãî îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó ìàãíèòíî-íåýêâèâàëåíòíûìè èîíàìè
ìåäè.
Êàê ñëåäóåò èç óãëîâîé çàâèñèìîñòè øèðèíû ëèíèè
ÝÏÐ, çàðåãèñòðèðîâàííîé ïðè ÷àñòîòå âíåøíåãî ÑÂ×
ïîëÿ 160 ÃÃö, ðàçíîñòü ìåæäó äâóìÿ g-ôàêòîðàìè äâóõ
íåýêâèâàëåíòíûõ îêòàýäðîâ ìàêñèìàëüíà âäîëü îñè b
êðèñòàëëà è ìèíèìàëüíà âäîëü äðóãèõ íàïðàâëåíèé.
Ïîñêîëüêó ãåîìåòðè÷åñêèå ðàçìåðû äâóõ ìàãíèòíî-íåýêâèâàëåíòíûõ îêòàýäðîâ îäèíàêîâû, òî â ëîêàëüíîé
ñèñòåìå êîîðäèíàò îêòàýäðîâ çíà÷åíèÿ g-ôàêòîðîâ òàêæå äîëæíû áûòü ðàâíû. Ëîêàëüíûå ñèñòåìû êîîðäèíàò
g-òåíçîðîâ ñèììåòðè÷íî ðàçâ¸ðíóòû îòíîñèòåëüíî êðèñòàëëîãðàôè÷åñêîé ñèñòåìû êîîðäèíàò. Íàìè ñîâìåñòíî
ïðîàíàëèçèðîâàíû óãëîâûå çàâèñèìîñòè g-ôàêòîðîâ è
øèðèíû ëèíèè ÝÏÐ èîíîâ ìåäè â CuTe2O5, îáà ýêñïåðèìåíòà ïðîâîäèëèñü ïðè òåìïåðàòóðå 200 Ê è ÷àñòîòå
âíåøíåãî ÑÂ× ïîëÿ 160 ÃÃö. Èñïîëüçóÿ ðåçóëüòàòû àïïðîêñèìàöèè øèðèíû ëèíèè ÝÏÐ â Õ-äèàïàçîíå ïðè
Ò " 200 Ê, ïðîàíàëèçèðîâàíû íîâûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå
äàííûå. Óñòàíîâëåíî, ÷òî ýêñïåðèìåíòàëüíûå óãëîâûå
çàâèñèìîñòè g-ôàêòîðà è øèðèíû ëèíèè ÝÏÐ ïðè ÷àñòîòå ýêñïåðèìåíòà 160 ÃÃö äîñòàòî÷íî õîðîøî îïèñûâàþòñÿ äâóìÿ g-òåíçîðàìè, g-òåíçîðû èìåþò äèàãîíàëüíûé âèä g(1) " {2.055; 2.10; 2.30} è g(2) " {2.056; 2.12;
2.30} â ëîêàëüíîé ñèñòåìå êîîðäèíàò. Íàìè ïîëó÷åíû
íàïðàâëåíèÿ îñåé â ëîêàëüíîé ñèñòåìå êîîðäèíàò ñ òî÷íîñòüþ ïîðÿäêà îäíîãî ãðàäóñà:
æ -0.4289 0.0093 -0.9033 ö
ç
÷
ç 0.0554 0.9983 -0.0161÷ è
ç 0.9017 -0.0569 -0.4287 ÷
è
ø
æ -0.4278 -0.0252 0.9035 ö
ç
÷
ç -0.0523 -0.9972 -0.0526 ÷ .
ç 0.9024 -0.0698 0.4253 ÷
è
ø
Îñü, âäîëü êîòîðîé çíà÷åíèå g ìàêñèìàëüíî, ïðàêòè÷åñêè ñîâïàäàåò ñ íàïðàâëåíèåì Cu-O5S, äðóãèå äâå ãëàâíûå îñè g-òåíçîðà ïðàêòè÷åñêè ëåæàò â áàçàëüíîé ïëîñêîñòè îêòàýäðà CuO6 , îäíà èç íèõ ñîâïàäàåò ñ íàïðàâëåíèåì, ïåðïåíäèêóëÿðíûì ñâÿçè Î1-Î3, âòîðàÿ – ñ íàïðàâëåíèåì, ïåðïåíäèêóëÿðíûì ñâÿçè Î1-Î5.
Âåëè÷èíà ñèììåòðè÷íîãî îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ
ìåæäó ñïèíàìè èîíîâ ìåäè èç ñîñåäíèõ ìàãíèòíî-íåýêâèâàëåíòíûõ îêòàýäðîâ ñîñòàâèëà âåëè÷èíó J1ñ ; 0.5
Ê. Íà ðèñ. 2â ïðåäñòàâëåíà ïàðà èîíîâ ìåäè, äëÿ êîòîðîé ðàññ÷èòàííàÿ âåëè÷èíà èçîòðîïíîãî ñèììåòðè÷íîãî îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ÷åðåç áëèæàéøèå ëèãàíäû êèñëîðîäà è òåëëóðà ñîñòàâëÿåò 1% îò ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ. Òàê êàê äëÿ äâóõ ìîäåëåé, îïèñûâàþùèõ òåìïåðàòóðíóþ çàâèñèìîñòü ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè, ìàêñèìàëüíàÿ âåëè÷èíà èçîòðîïíîãî ñèììåòðè÷íîãî îáìåíà ïðàêòè÷åñêè ñîâïàäàåò [4] J1 " 93.3 K,
a JS " 91.4 Ê, òî äëÿ îöåíêè âåëè÷èí àíèçîòðîïíîãî
îáìåíà èñïîëüçîâàëè âåëè÷èíó J " (J1 ! JS)/2 " 92.4 Ê.
Òåîðåòè÷åñêè ðàññ÷èòàííàÿ âåëè÷èíà ñèììåòðè÷íîãî
îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ äëÿ ïàðû, ïðèâåä¸ííîé íà
ðèñ. 2â, ñîñòàâëÿåò ïîðÿäêà 0.9 K è ïðàêòè÷åñêè ñîâïàäàåò ñ J1ñ ; 0.5 Ê – çíà÷åíèåì, ïîëó÷åííûì èç ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ.
 [7] ïðèâåäåíû âûðàæåíèÿ (7.110) äëÿ ãëàâíûõ çíà÷åíèé g-òåíçîðà èîíîâ êîíôèãóðàöèè d9 â îêòàýäðè÷åñêîì îêðóæåíèè â ñëó÷àå òðèãîíàëüíûõ èñêàæåíèé èç-çà
ýôôåêòà ßíà-Òåëëåðà:
2
g1 = 2 -
2l æ
1
1 ö
cos f - 3 sin f ÷ ,
D çè
2
2 ø
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006 |
2
2l æ
1
1 ö
g2 = 2 cos f + 3 sin f ÷ ,
D çè
2
2 ø
g3 = 2 -
8l
1
cos 2 f ,
D
2
(2)
ãäå l/D – îòíîøåíèå âåëè÷èíû ñïèí-îðáèòàëüíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ê ðàññòîÿíèþ ìåæäó îñíîâíûì è âîçáóæä¸ííûì ñîñòîÿíèÿìè. Ñîáñòâåííàÿ ôóíêöèÿ îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿ èìååò âèä:
1
1
cos f x 2 - y 2 + sin f 3 z 2 - r 2 .
2
2
123
òàõ 9.4 è 160 ÃÃö îïðåäåëåíà âåëè÷èíà ñèììåòðè÷íîãî
îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó ñïèíàìè ìåäè ñîñåäíèõ äèìåðîâ, êîòîðàÿ ñîñòàâèëà îêîëî 0.5 Ê. Îïðåäåëåíû íàïðàâëåíèÿ ëîêàëüíûõ îñåé g-òåíçîðà äâóõ ìàãíèòíî-íåýêâèâàëåíòíûõ îêòàýäðîâ.
Ðàáîòà âûïîëíåíà ïðè ïîääåðæêå ãðàíòà ÐÔÔÈ
(¹ 06-02-17401).
Ðàáîòà âûïîëíåíà ñîâìåñòíî ñ Õ.-À. Êðóã ôîí Íèääà, À. Ïèìåíîâûì, È. Äàéçåíõîôåðîì è À. Ëîéäëîì èç
Óíèâåðñèòåòà ã. Àóãñáóðãà (Ãåðìàíèÿ).
Ëèòåðàòóðà
(3)
Èç àíàëèçà ïîëó÷åííûõ ãëàâíûõ çíà÷åíèé g-òåíçîðà
ñëåäóåò, ÷òî #l/D " 0/038, cos1/2f À 0.99.  ýòîì ñëó÷àå ñîáñòâåííàÿ ôóíêöèÿ îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿ èìååò âèä
|x2 #y 2ñ â áàçàëüíîé ïëîñêîñòè îêòàýäðà O1-O3-O5-O4.
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå óãëîâûå çàâèñèìîñòè g-ôàêòîðà
ïðåêðàñíî îïèñûâàþòñÿ òåîðåòè÷åñêèìè êðèâûìè, ïðåäñòàâëåííûìè íà ðèñ. 4.
Çàêëþ÷åíèå
Ïðîâåäåíî èçó÷åíèå ìàãíèòíûõ âçàèìîäåéñòâèé â ìîíîêðèñòàëëå CuTe2O5 ìåòîäîì ÝÏÐ. Èç àíàëèçà óãëîâûõ
çàâèñèìîñòåé g-ôàêòîðîâ è øèðèí ëèíèé ÝÏÐ íà ÷àñòî-
1.
2.
3.
4.
Hase M., Terasaki I., Uchinokura K.: Phys. Rev. Lett. 70, 3651 (1993)
Lemmens P., Guntherodt G., Gros C.: Phys. Reports 375 (2003)
Hanke K., Kupcik V., Lindqvist O.: Acta Cryst. B 29, 963 (1973)
Deisenhofer J., Eremina R.M., Pimenov A., Gavrilova T., Berger H.,
Johnsson M., Lemmens P., Krug von Nidda H.-A., Loidl A., Lee K.-S.,
Whangbo M.-H.: Phys. Rev. B 74, 174421 (2006)
5. Åð¸ìèíà Ð.Ì.: Êàçàíñêèé ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò èì. Å. Ê.
Çàâîéñêîãî 2004. Åæåãîäíèê, ñ. 127. Êàçàíü: ÔèçòåõÏðåññ 2005.
6. Heinrich M., Krug von Nidda H.-A., Krimmel A., Loidl A., Eremina
R.M., Ineev A.D., Kochelaev B.I., Prokofiev A.V., Assmus W.: Phys.
Rev. B 67, 224418 (2003)
7. Àáðàãàì A., Áëèíè Á.: Ýëåêòðîííûé ïàðàìàãíèòíûé ðåçîíàíñ
ïåðåõîäíûõ èîíîâ, ò. 1. Ì.: Ìèð 1972. 672 ñ.
Казанский физико–технический институт 2006
!
Ìàãíèòîîïòè÷åñêàÿ ñïåêòðîñêîïèÿ ïàðàìàãíèòíûõ öåíòðîâ êóáè÷åñêîé ñèììåòðèè Yb3!
â êðèñòàëëàõ ñòðóêòóðíîãî ðÿäà ôëþîðèòà
Ê. È. Ãåðàñèìîâ, Ì. Ë. Ôàëèí
Ëàáîðàòîðèÿ ðàäèîñïåêòðîñêîïèè äèýëåêòðèêîâ
 êðèñòàëëàõ òèïà ôëþîðèòà MeF2 (Me " Cd, Ca, Pb) ïðîâåäåíî èññëåäîâàíèå ïàðàìàãíèòíûõ öåíòðîâ êóáè÷åñêîé ñèììåòðèè, îáðàçóåìûõ ïðèìåñíûì èîíîì Yb3!, ìåòîäàìè ìàãíèòíîãî öèðêóëÿðíîãî äèõðîèçìà è öèðêóëÿðíîé ïîëÿðèçàöèè ëþìèíåñöåíöèè, çååìàíîâñêèõ ðàñùåïëåíèé îïòè÷åñêèõ ëèíèé ïîãëîùåíèÿ è ëþìèíåñöåíöèè. Îïðåäåëåíû g-ôàêòîðû íèæíåãî ñîñòîÿíèÿ â âîçáóæä¸ííîì ìóëüòèïëåòå 2F5/2 è ñâîéñòâà ñèììåòðèè
âñåõ ýíåðãåòè÷åñêèõ óðîâíåé Yb3! â MeF2. Âû÷èñëåíû ïàðàìåòðû êðèñòàëëè÷åñêîãî ïîëÿ â èññëåäóåìûõ êðèñòàëëàõ.
çååìàíîâñêîãî ðàñùåïëåíèÿ ëèíèé ïîãëîùåíèÿ è ëþìèíåñöåíöèè ðåãèñòðèðîâàëèñü íà ñàìîäåëüíîì ìíîãîôóíêöèîíàëüíîì ñïåêòðîìåòðå [7] ïðè Ò " 2, 77 è 300 Ê.
Íà ðèñ. 1 ïðåäñòàâëåíû ñïåêòðû ëþìèíåñöåíöèè è
âîçáóæäåíèÿ MeF2:Yb3!. Ñïåêòðû ëþìèíåñöåíöèè ðåãèñòðèðîâàëèñü ïðè ñåëåêòèâíîì âîçáóæäåíèè íà ÷àñòîòàõ
10392, 10381 è 10346 ñì#1 äëÿ CdF2, CaF2 è PbF2, ñîîòâåòñòâåííî. Óãëîâûå çàâèñèìîñòè âåëè÷èí ðàñùåïëåíèÿ
ëèíèé ïîãëîùåíèÿ è ëþìèíåñöåíöèè ñ äàííûìè ÷àñòîòàìè â ìàãíèòíîì ïîëå, àíàëîãè÷íî ðàáîòå [8], èìåþò
èçîòðîïíûé õàðàêòåð, ÷òî äîêàçûâàåò ïðèíàäëåæíîñòü
äàííûõ ëèíèé Òê è ïåðåõîäó 1Ã7G2Ã7.
Âåëè÷èíû ðàñùåïëåíèé è èíòåíñèâíîñòè ëèíèé, ïîëÿðèçîâàííûõ ïàðàëëåëüíî è ïåðïåíäèêóëÿðíî íàïðàâëåíèþ ìàãíèòíîãî ïîëÿ (p è s-êîìïîíåíòû, ñîîòâåòñòâåííî), â çååìàíîâñêèõ ñïåêòðàõ (ðèñ. 2) ïîçâîëèëè îïðåäåëèòü g-ôàêòîðû íèæíåãî ñîñòîÿíèÿ â âîçáóæä¸ííîì
ìóëüòèïëåòå è óñòàíîâèòü, ÷òî äàííûå ëèíèè ñîîòâåòñòâóþò ìàãíèòíûì äèïîëüíûì ïåðåõîäàì. Äâå íàèáîëåå
èíòåíñèâíûå ëèíèè ëþìèíåñöåíöèè â îáëàñòè ÷àñòîò
9600–9800 ñì#1 ìîæíî ñîîòíåñòè ñ ïåðåõîäàìè 2Ã7D1Ã8
è 2Ã7DÃ6. Íàèáîëåå èíòåíñèâíóþ èç äàííûõ ëèíèé â
CaF2 àâòîðû ðàáîòû [9] ñîïîñòàâèëè ñ ïåðåõîäîì 2Ã7D1Ã8,
îäíàêî ïåðåõîä 2Ã7DÃ6 îñòàëñÿ íåîïðåäåë¸ííûì. Äëÿ
îäíîçíà÷íîãî ñîïîñòàâëåíèÿ ëèíèé ëþìèíåñöåíöèè ïåðåõîäàì íà óðîâíè 1Ã8 è Ã6 áûëè èññëåäîâàíû óãëîâûå
çàâèñèìîñòè çååìàíîâñêîãî ðàñùåïëåíèÿ äàííûõ ëèíèé.
Äëÿ CaF2 ôðàãìåíòû ñïåêòðîâ ëþìèíåñöåíöèè äëÿ òð¸õ
îñíîâíûõ îðèåíòàöèé êðèñòàëëà îòíîñèòåëüíî ïîñòîÿííîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ Í ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 3 è 4, â
íèæíåé ÷àñòè ðèñ. 3 ñõåìàòè÷åñêè ïîêàçàíû ïðàâèëà
îòáîðà ïî ïîëÿðèçàöèè äëÿ ïåðåõîäîâ â ìàãíèòíîì ïîëå.
Âåëè÷èíû ðàñùåïëåíèé è èíòåíñèâíîñòè çååìàíîâñêèõ
êîìïîíåíò ëèíèè íà ÷àñòîòå 9737 ñì#1 (ðèñ. 3) èìåþò
ÿâíóþ óãëîâóþ çàâèñèìîñòü, ÷òî ïîëíîñòüþ ïîäòâåðæäàåò ïðåäïîëîæåíèå î òîì, ÷òî äàííàÿ ëèíèÿ ñîîòâåòñòâóåò ïåðåõîäó 2Ã7D1Ã8, ïîñêîëüêó ðàñùåïëåíèå êâàðòåòà 1Ã8 â ìàãíèòíîì ïîëå íå èçîòðîïíî [10]. Äëÿ ëèíèè
Ââåäåíèå
Êðèñòàëëû ñòðóêòóðíîãî ðÿäà ôëþîðèòà (CdF2, CaF2, SrF2,
PbF2, BaF2) èìåþò êóáè÷åñêóþ êðèñòàëëè÷åñêóþ ðåø¸òêó è ëåãêî àêòèâèðóþòñÿ ðåäêîçåìåëüíûìè èîíàìè (ÐÇÈ).
Ïðè ýòîì òð¸õâàëåíòíûé ïðèìåñíûé èîí çàìåùàåò äâóõâàëåíòíûé êàòèîí Me2! ðåø¸òêè ôëþîðèòà, à êîìïåíñàöèÿ èçáûòî÷íîãî ïîëîæèòåëüíîãî çàðÿäà ÷àùå âñåãî
îñóùåñòâëÿåòñÿ èîíàìè F#, âíåäðÿþùèõñÿ â öåíòðû ïóñòûõ êóáîâ àíèîííîé ïîäðåø¸òêè. Åñëè ýòî ìåæäîóçëèå,
áëèæàéøåå ê ÐÇÈ, òî îáðàçóþòñÿ ïàðàìàãíèòíûå öåíòðû (ÏÖ) òåòðàãîíàëüíîé (Òòåòð) èëè òðèãîíàëüíîé (Òòðèã)
ñèììåòðèé.  ñëó÷àå íåëîêàëüíîé êîìïåíñàöèè çàðÿäà
òð¸õâàëåíòíûé ïðèìåñíûé èîí îáðàçóåò ÏÖ êóáè÷åñêîé
ñèììåòðèè – Òê.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ÏÖ Yb3! äîñòàòî÷íî
õîðîøî èçó÷åíû ìåòîäàìè ÝÏÐ, ÄÝßÐ è îïòè÷åñêîé
ñïåêòðîñêîïèè [1–6]. Òåì íå ìåíåå, äî íàñòîÿùåãî ìîìåíòà äëÿ Tê îòñóòñòâîâàëî äîñòàòî÷íîå êîëè÷åñòâî ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ äëÿ îïðåäåëåíèÿ íàä¸æíûõ
ïàðàìåòðîâ êðèñòàëëè÷åñêîãî ïîëÿ. À èìåííî, â PbF2 è
CaF2 âåðõíèé øòàðêîâñêèé óðîâåíü îñíîâíîãî ìóëüòèïëåòà 2F7/2 îñòàâàëñÿ íåîïðåäåë¸ííûì ýêñïåðèìåíòàëüíî
è îòñóòñòâîâàëà îäíîçíà÷íîñòü â îïðåäåëåíèè ñâîéñòâ
ñèììåòðèè äâóõ óðîâíåé â íèæíåì ìóëüòèïëåòå (1Ã8 è
Ã6), â CdF2 ýêñïåðèìåíòàëüíî íå îïðåäåëåíû äâà ýíåðãåòè÷åñêèõ óðîâíÿ â íèæíåì ìóëüòèïëåòå. Äëÿ ðåøåíèÿ
äàííîé ïðîáëåìû áûëè ïðîâåäåíû èññëåäîâàíèÿ Òê â
êðèñòàëëàõ CdF2, CaF2 è PbF2 ìåòîäàìè ìàãíèòîîïòè÷åñêîé ñïåêòðîñêîïèè.
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû è îáñóæäåíèå
Êðèñòàëëû MeF2:Yb3! (Me " Cd, Ca, Pb) áûëè âûðàùåíû ìåòîäîì Áðèäæìåíà-Ñòîêáàðãåðà â ãðàôèòîâûõ òèãëÿõ â àòìîñôåðå ôòîðà. Îïòè÷åñêèå ñïåêòðû è ñïåêòðû
ìàãíèòíîãî öèðêóëÿðíîãî äèõðîèçìà (ÌÖÄ) è ìàãíèòíîé öèðêóëÿðíîé ïîëÿðèçàöèè ëþìèíåñöåíöèè (ÌÖÏË),
124
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006 |
125
λ (нм)
1050
1000
950
1Γ
Γ7→1Γ8(?)
2
7↔
2Γ
7
900
1Γ
7→
Γ8
2
ä
Γ7→Γ6(?)
2
ã
1
Γ7↔2Γ7
1
Γ7→2Γ8
2Γ →1Γ (?)
7
8
â
2
Γ7→Γ6(?)
2
2Γ
8
F5/2
2Γ
7
á
à
9500
10000
10500
Γ6
1Γ
8
2
F7/2
1
Γ7
11000
ν (см 1)
Ðèñ. 1. Ñïåêòðû ëþìèíåñöåíöèè (à, á, ã) è âîçáóæäåíèÿ (â, ä) Yb3! â CdF2 (à), CaF2 (á, â), PbF2 (ã, ä) ïðè Ò " 2 Ê. Íà âñòàâêå ðèñóíêà ïîêàçàíà
ñõåìà ýíåðãåòè÷åñêèõ óðîâíåé Òê.
íà ÷àñòîòå 9603 ñì#1 òàêîé çàâèñèìîñòè íå íàáëþäàåòñÿ,
÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò â ïîëüçó òîãî, ÷òî îíà íå ÿâëÿåòñÿ
ýëåêòðîííî-êîëåáàòåëüíûì ñïóòíèêîì ëèíèè íà ÷àñòîòå
9737 ñì#1 è, ñëåäîâàòåëüíî, ñîîòâåòñòâóåò ïåðåõîäó 2Ã7DÃ6.
Îäíàêî ëèíèÿ ëþìèíåñöåíöèè íà ÷àñòîòå 9603 ñì#1 èìååò áîëüøóþ øèðèíó è èçìåíåíèÿ çååìàíîâñêèõ ñïåêòðîâ
π, H=2.2 T
σ, H=2.2 T
H=0
10375
10380
10385
ν (см )
1
Ðèñ. 2. Ñïåêòð çååìàíîâñêîãî ðàñùåïëåíèÿ ëèíèè ëþìèíåñöåíöèè íà
n " 10381 ñì#1 (2Ã7D1Ã7) Yb3! â CaF2 ïðè Ò " 2 Ê.
ïðè âðàùåíèè êðèñòàëëà îòíîñèòåëüíî íàïðàâëåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ ìîãóò áûòü ñêðûòû â ýòîé øèðèíå ëèíèè.
Ñïåêòðû àíàëîãè÷íîãî õàðàêòåðà íàáëþäàëèñü òàêæå è äëÿ CdF2, è PbF2. Äëÿ ïîäòâåðæäåíèÿ ïðåäïîëîæåíèÿ î òîì, ÷òî ëèíèÿ ñ ìåíüøåé èíòåíñèâíîñòüþ â îáëàñòè ÷àñòîò 9600–9800 ñì#1 ñîîòâåòñòâóåò ïåðåõîäó
2
Ã7DÃ6, à íå ÿâëÿåòñÿ ýëåêòðîííî-êîëåáàòåëüíûì ñïóòíèêîì ïåðåõîäà 2Ã7D1Ã8, áûëè ïðîâåäåíû èçìåðåíèÿ
ñïåêòðîâ ÌÖÏË. Òåîðåòè÷åñêèå çíà÷åíèÿ g-ôàêòîðîâ
óðîâíåé 1Ã7, Ã6, 2Ã7 !3.43, #2.67 è #1.4, ñîîòâåòñòâåííî. Òàêèì îáðàçîì, ïåðåõîäû 2Ã7D1Ã7 è 2Ã7DÃ6 ïðîèñõîäÿò ñ îäíîãî è òîãî æå óðîâíÿ íà óðîâíè ñ ðàçíûìè
çíàêàìè g-ôàêòîðîâ.  ñïåêòðàõ ÌÖÏË, ïðåäñòàâëÿþùèõ ñîáîé ðàçíîñòü èíòåíñèâíîñòåé ëåâî- è ïðàâîöèðêóëÿðíî ïîëÿðèçîâàííîé ëþìèíåñöåíöèè (Is#–Is!), äëÿ
ìàãíèòíûõ äèïîëüíûõ ïåðåõîäîâ ýòî áóäåò ïðîÿâëÿòüñÿ
â òîì, ÷òî äëÿ ïåðåõîäà 2Ã7D1Ã7 ïîëîæèòåëüíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ ÌÖÏË áóäåò íèæå ïî ÷àñòîòå, ÷åì îòðèöàòåëüíàÿ, à äëÿ ïåðåõîäà 2Ã7DÃ6, íàîáîðîò. Òàêîå ïîâåäåíèå
ëèíèé ÌÖÏË ïîäòâåðæäàåòñÿ ýêñïåðèìåíòàëüíî (ðèñ.
5), ÷òî äîêàçûâàåò ïðåäïîëîæåíèå î òîì, ÷òî ëèíèè ëþìèíåñöåíöèè ñ ÷àñòîòàìè 9637, 9603, 9704 ñì#1 â CdF2,
CaF2 è PbF2, ñîîòâåòñòâåííî, ïðèíàäëåæàò ýëåêòðîííîìó
ïåðåõîäó 2Ã7DÃ6.
Òàêèì îáðàçîì, â ðåçóëüòàòå ïðîâåä¸ííûõ èññëåäîâàíèé îïðåäåëåíû g-ôàêòîðû íèæíåãî ñîñòîÿíèÿ â âîç-
126
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
π, H=2.2 T
π, H=2.2 T
H||[100]
H||[100]
H||[111]
H||[111]
H||[110]
H||[110]
σ, H=2.2 T
H||[100]
σ, H=2.2 T
H||[100]
H||[111]
H||[111]
H||[110]
H||[110]
H=0
H=0
9720
9730
9740
9595
9750
9600
ν (см 1)
9610
Ðèñ. 4. Ñïåêòðû çååìàíîâñêîãî ðàñùåïëåíèÿ ëèíèè ëþìèíåñöåíöèè íà
n = 9603 ñì#1 (2Ã7DÃ6) Yb3! â CaF2 äëÿ òð¸õ îñíîâíûõ îðèåíòàöèé
êðèñòàëëà îòíîñèòåëüíî íàïðàâëåíèÿ Í ïðè Ò " 2 Ê.
2Γ
8
1/2
+1/2
2Γ
7
πσ
π σ
πσ
Γ6
Òàáëèöà 2. Ïàðàìåòðû (â cì#1) ÊÏ B4, B6 è ñïèí-îðáèòàëüíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ x äëÿ Òê Yb3! â MeF2. a0 – ïîñòîÿííàÿ êðèñòàëëè÷åñêîé
ðåø¸òêè.
1/2
+1/2
+3/2
+1/2
1/2
3/2
1Γ
8
1
9605
ν (см 1)
+1/2
Γ7
1/2
Ðèñ. 3. Ñïåêòðû çååìàíîâñêîãî ðàñùåïëåíèÿ ëèíèè ëþìèíåñöåíöèè íà
n = 9737 ñì#1 (2Ã7D1Ã8) Yb3! â CaF2 äëÿ òð¸õ îñíîâíûõ îðèåíòàöèé
êðèñòàëëà îòíîñèòåëüíî íàïðàâëåíèÿ Í ïðè Ò " 2 Ê. Íà âñòàâêå ïîêàçàíà ñõåìà ýíåðãåòè÷åñêèõ óðîâíåé Òê è ïðàâèëà îòáîðà ïî ïîëÿðèçàöèè äëÿ ìàãíèòíûõ äèïîëüíûõ ïåðåõîäîâ ïðè ðåãèñòðàöèè ëþìèíåñöåíöèè â íàïðàâëåíèè ïåðïåíäèêóëÿðíîì Í.
Êðèñòàëë
a0 (Å)
x
B4
B6
CdF2
CaF2
PbF2
5.362
5.446
5.904
2906
2904
2907
#229
#230
#196
32
25
24.8
ïðåäñòàâëåíû ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû, êîòîðûå
ñîïîñòàâëåíû ñ ðàñ÷¸òíûìè, âû÷èñëåííûìè íà îñíîâå
ïîëó÷åííûõ ïàðàìåòðîâ ÊÏ.
áóæä¸ííîì ìóëüòèïëåòå Òê è ñâîéñòâà ñèììåòðèè âñåõ
ýíåðãåòè÷åñêèõ óðîâíåé äàííîãî ÏÖ â MeF2. Ïîëó÷åííûå äàííûå, â äîïîëíåíèå ê ðàíåå îïóáëèêîâàííûì [1–
5], ïîçâîëèëè îïðåäåëèòü áîëåå íàä¸æíûå è òî÷íûå ïàðàìåòðû êðèñòàëëè÷åñêîãî ïîëÿ (ÊÏ).  òàáëèöàõ 1 è 2
Áëàãîäàðíîñòè
Äàííàÿ ðàáîòà ïîääåðæàíà Ðîññèéñêèì ôîíäîì ôóíäàìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé (¹ 06-02-17481), ôîíäîì CRDF
(REC-007) è ãðàíòîì Ïðåçèäåíòà ÐÔ (ÌÊ-3475.2006.2).
Òàáëèöà 1. Óðîâíè ýíåðãèè (â ñì#1) è g-ôàêòîðû äëÿ Òê Yb3! â MeF2.
CdF2
F5/2
2
F7/2
2
Ã8
Ã7
g (2Ã7)
Ã6
1
Ã8
1
Ã7
g (1Ã7)
2
2
CaF2
PbF2
Ýêñïåðèìåíò
Ðàñ÷¸ò
Ýêñïåðèìåíò
Ðàñ÷¸ò
Ýêñïåðèìåíò
Ðàñ÷¸ò
10867
10392
Ž1.42Ž
755
676
0
Ž3.436Ž
10871
10374
#1.396
741
669
0
3.484
10840
10381
Ž1.42Ž
778
644
0
Ž3.438Ž
10848
10343
#1.401
749
629
0
3.48
10761
10346
Ž1.43Ž
642
561
0
Ž3.434Ž
10764
10333
#1.403
632
556
0
3.476
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006 |
127
λ (нм)
1060
1040
1020
2Γ
2Γ
7→
1000
980
1Γ
8
960
2Γ
7→
Γ7
1
7→Γ6
â
9700
9750
9800
á
9850
10345
10335
10355
Γ7→1Γ7
2
à
9400
9600
9800
10000
ν (см
2Γ
8
2Γ
7
1/2
+1/2
σ+ σ
σ σ+
σ σ+
g= 2.7
+3/2
+1/2
1/2
3/2
Γ8
1Γ
10400
g= 1.4
1/2
+1/2
Γ6
1
10200
1)
+1/2
7
g=3.4
1/2
Ισ _ Ισ+
Ðèñ. 5. Ñïåêòð ëþìèíåñöåíöèè (a) è ôðàãìåíòû ñïåêòðîâ ÌÖÏË (á, â) Yb3! â PbF2 ïðè Ò " 77 Ê, H " 0.8 T. Íà âñòàâêå ïîêàçàíà ñõåìà ýíåðãåòè÷åñêèõ óðîâíåé Òê, ïðàâèëà îòáîðà ïî ïîëÿðèçàöèè äëÿ ìàãíèòíûõ äèïîëüíûõ ïåðåõîäîâ ïðè ðåãèñòðàöèè ëþìèíåñöåíöèè â íàïðàâëåíèè
ïàðàëëåëüíîì Í è îæèäàåìûé âèä ñïåêòðà ÌÖÏË.
Ëèòåðàòóðà
1. Baker J.M.: Crystal with fluorine structure (Hayes W., ed.). Clarendon:
Oxford 1974. 341 p.
2. Ãåðàñèìîâ Ê.È., Ëåóøèí À.Ì., Ôàëèí Ì.Ë.: ÔÒÒ 43, ¹ 9, 1609–
1612 (2001)
3. Falin M.L., Gerasimov K.I., Leushin A.M., Bill H., Lovy D., Sanadze
T.I.: J. Alloys Compd. 323–324, 692–695 (2001)
4. Falin M.L., Gerasimov K.I., Latypov V.A., Leushin A.M., Bill H., Lovy
D.: J. Luminescence 102–103, 239–242 (2003)
5. Falin M.L., Gerasimov K.I., Latypov V.A., Leushin A.M.: J. Phys.:
Condens. Matter. 15, no. 17, 2833–2847 (2003)
6. Falin M.L., Gerasimov K.I., Latypov V.A., Leushin A.M.: Appl. Magn.
Reson. 26, no. 4, 617–632 (2004)
7. Falin M.L., Gerasimov K.I., Kazakov B.N., Yakshin M.A.: Appl. Magn.
Reson. 17, no. 1, 103–112 (1999)
8. Kirton J., White A. M.: Phys. Rev. 178, no. 2, 543–547 (1969)
9. Kiro D., Low W.: Magnetic resonance (Coogan C.K., Ham N.S., Stuart
S.N., Pilbrow J.R., Wilson G.V.H., eds.). New York: Plenum 1970. 247 p.
10. Bleaney B.: Proc. Roy. Soc. 73, 939–942 (1959)
Казанский физико–технический институт 2006
Ìàãíèòíûå ñâîéñòâà ïîëè(ïðîïèëåí èìèí) äåíäðîìåçîãåííûõ êîìïëåêñîâ ìåäè:
ÝÏÐ èññëåäîâàíèå
Í. Å. Äîìðà÷åâà
Ëàáîðàòîðèÿ ìîëåêóëÿðíîé ðàäèîñïåêòðîñêîïèè
Ìåòîäîì ÝÏÐ èçó÷åíû íîâûå íàíîñòðóêòóðíûå ìàòåðèàëû – æèäêîêðèñòàëëè÷åñêèå êîìïëåêñû ìåäè(II) ñ
ïîëè(ïðîïèëåí èìèí) äåíäðèìåðíûì ëèãàíäîì (L) ïåðâîé (êîìïëåêñ 1) è âòîðîé (êîìïëåêñ 2) ñòåïåíè ãåíåðàöèè, îáëàäàþùèå êîëîí÷àòîé ìåçîôàçîé è èìåþùèå ðàçëè÷íîå ñîäåðæàíèå ìåäè (x " Cu/L). Èññëåäîâàíî âëèÿíèå ìîëåêóë âîäû è íèòðàò ïðîòèâîèîíîâ íà ìàãíèòíûå ñâîéñòâà êîìïëåêñà 2 (x " 7.3). Ïîêàçàíî, ÷òî ìîëåêóëû âîäû ñïîñîáíû ýêñòðàãèðîâàòü ÷àñòü èîíîâ ìåäè èç äåíäðèìåðíûõ êîìïëåêñîâ è îáðàçîâûâàòü ñî ñâîáîäíûìè èîíàìè ãåêñà-àêâà-êîìïëåêñû ìåäè. Äëÿ ïîëíîñòüþ ãèäðàòèðîâàííîãî îáðàçöà 2 óäàëîñü íàáëþäàòü (ïðè
Ò < 10 K) ñïåêòð äèìåðà, èäåíòèôèöèðîâàòü åãî ñòðóêòóðó, îïðåäåëèòü ðàññòîÿíèå ìåæäó èîíàìè ìåäè è ïîêàçàòü, ÷òî íèòðàò ïðîòèâîèîí âûïîëíÿåò ðîëü ìîñòèêà ìåæäó ãåêñà-àêâà è Cu(II)-äåíäðèìåðíûì êîìïëåêñîì.
Âïåðâûå â äåíäðèìåðíûõ êîìïëåêñàõ 1 (ãîëóáîãî öâåòà), èìåþùèõ äèìåðíóþ ñòðóêòóðó, îáíàðóæåí àêòèâèðîâàííûé òåìïåðàòóðîé ýôôåêò âàëåíòíîé òàóòîìåðèçàöèè, ñîïðîâîæäàþùèéñÿ ýëåêòðîííûì òðàíñïîðòîì, îöåíåíà ýíåðãèÿ àêòèâàöèè ïðîöåññà ýëåêòðîííîãî òðàíñïîðòà, ðàâíàÿ 0.35 ìýÂ. Îïðåäåëåíà êîîðäèíàöèÿ óçëà
èîíà ìåäè (NO4) è ñòðóêòóðíàÿ îðãàíèçàöèÿ êîìïëåêñîâ 1 (çåë¸íîãî öâåòà) â êîëîí÷àòîé ìåçîôàçå. Ïîêàçàíî,
÷òî êîìïëåêñû äàííîãî òèïà îáðàçóþò ëèíåéíûå öåïî÷êè, â êîòîðûõ íèòðàò ïðîòèâîèîíû âûïîëíÿþò ðîëü
ìîñòèêîâ ìåæäó öåíòðàìè ìåäè. Îáíàðóæåíà ñïîñîáíîñòü êîìïëåêñîâ 1 (çåë¸íîãî öâåòà), ðàñòâîð¸ííûõ â
èçîòðîïíûõ èíåðòíûõ ðàñòâîðèòåëÿõ, îðèåíòèðîâàòüñÿ â ìàãíèòíîì ïîëå ( ^ 8000 Ãñ). Íàéäåíî, ÷òî èõ ñòåïåíü îðèåíòèðîâàíèÿ (S " 0.76) äîñòàòî÷íî âûñîêà è áëèçêà äëÿ ñèñòåì ñ ïîëíûì óïîðÿäî÷åíèåì (S " 1) â
ìàãíèòíîì ïîëå.
ñî ñòåïåíüþ ãåíåðàöèè äåíäðèìåðíîãî ëèãàíäà (L) áóäåì îáîçíà÷àòü èññëåäóåìûå ñîåäèíåíèÿ êàê êîìïëåêñ 1
è 2, à ñîäåðæàíèå èîíà ìåäè â íèõ õàðàêòåðèçîâàòü ïàðàìåòðîì x " Cu/L. Ïîëÿðèçàöèîííàÿ îïòè÷åñêàÿ ìèêðîñêîïèÿ, äèôôåðåíöèàëüíàÿ ñêàíèðóþùàÿ êàëîðèìåòðèÿ è ðåíòãåíîäèôðàêöèîííûå èçìåðåíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî
âñå êîìïëåêñû ìåäè îáëàäàþò ãåêñàãîíàëüíîé êîëîí÷àòîé ìåçîôàçîé.
 ïðåäøåñòâóþùåé ðàáîòå [4] ìû èäåíòèôèöèðîâàëè ëîêàëüíóþ ñòðóêòóðó è ãåîìåòðèþ ðàçëè÷íûõ ìåñò
êîìïëåêñàöèè èîíîâ Cu(II) â ïîëè(ïðîïèëåí èìèí) äåíäðèìåðíîì ëèãàíäå. Ê ñîæàëåíèþ, íàøà ïîïûòêà îïðåäåëèòü êîîðäèíàöèîííûé óçåë Cu(II) â êîìïëåêñå 1
(x " 1.9) (çåë¸íîãî öâåòà) îêàçàëàñü áåçóñïåøíîé – ñóïåðñâåðõòîíêóþ ñòðóêòóðó îò àòîìîâ äåíäðèìåðíîãî ëèãàíäà íàáëþäàòü íå óäàëîñü.  íàñòîÿùåé ðàáîòå ìû
ðàññìîòðèì íîâûå àñïåêòû è äàäèì îòâåòû íà ñëåäóþùèå âîïðîñû: ìîãóò ëè ìîëåêóëû âîäû è íèòðàò ïðîòèâîèîíû, âõîäÿùèå â ñîñòàâ êîìïëåêñîâ (ñîãëàñíî
äàííûì ýëåìåíòíîãî àíàëèçà), âëèÿòü íà îáìåííûå âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó èîíàìè ìåäè; âîçìîæíî ëè íàáëþäåíèå ýëåêòðîííîãî òðàíñïîðòà äëÿ äàííîãî òèïà äåíäðèìåðîâ. Êðîìå òîãî, ìû óñòàíîâèì ëîêàëüíóþ ñòðóêòóðó èîíà Cu(II) â êîìïëåêñå 1 (x " 1.9) (çåë¸íîãî öâåòà), à òàêæå ñòðóêòóðíóþ îðãàíèçàöèþ ýòèõ êîìïëåêñîâ â êîëîí÷àòîé ìåçîôàçå. Äëÿ ýòîãî çåë¸íûé êîìïëåêñ 1 ïîëó÷èì äðóãèì ñïîñîáîì, à äëÿ èäåíòèôèêàöèè åãî ñòðóêòóðû èñïîëüçóåì îðèåíòèðóþùèé ýôôåêò
ìàãíèòíîãî ïîëÿ.
Ââåäåíèå
Ìåòàëëîêîìïëåêñû äåíäðèìåðîâ â ïîñëåäíèå íåñêîëüêî
ëåò ïðèâëåêàþò ê ñåáå èíòåðåñ èññëåäîâàòåëåé. Ýòî
îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî îíè ñîäåðæàò áîëüøîå ÷èñëî ïîòåíöèàëüíûõ êîîðäèíàöèîííûõ ìåñò è ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû êàê êàòàëèçàòîðû, à òàêæå êàê êîìïîíåíòû
ìîëåêóëÿðíûõ ýëåêòðîííûõ è ôîòîõèìè÷åñêèõ óñòðîéñòâ
[1]. Ïðîñòðàíñòâåííûå âíóòðèìîëåêóëÿðíûå ïîëîñòè,
îáðàçóþùèåñÿ çà ñ÷¸ò ðàçâåòâë¸ííîé ñòðóêòóðû äåíäðèìåðíîé ìîëåêóëû, ìîæíî èñïîëüçîâàòü êàê âàêàíòíûå
ìåñòà äëÿ ïðÿìîãî êîìïëåêñîîáðàçîâàíèÿ. Â ñâÿçè ñ ýòèì
ñòàíîâèòñÿ èíòåðåñíûì ïîëó÷åíèå è èññëåäîâàíèå ìåòàëëñîäåðæàùèõ äåíäðèìåðîâ.
Èíòåðåñ ê ìåòàëëîäåíäðèìåðàì âûçâàí íå òîëüêî èõ
ïðàêòè÷åñêèì ïðèìåíåíèåì. Îíè ìîãóò ñëóæèòü ìîäåëüíûìè îáúåêòàìè áèîëîãè÷åñêèõ ñèñòåì [2] è ñïîñîáíû
ïðîÿâëÿòü ðÿä âàæíåéøèõ áèîôóíêöèé, òàêèõ êàê ýëåêòðîííûé òðàíñïîðò, âîçìîæíîñòü ïðèñîåäèíÿòü ìîëåêóëû êèñëîðîäà [3]. Êðîìå òîãî, äåíäðèìåðíàÿ ìàòðèöà
ìîäèôèöèðóåò îïòè÷åñêèå, êàòàëèòè÷åñêèå èëè îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëüíûå ñâîéñòâà èîíà ìåòàëëà èíêàïñóëèðîâàííîãî â ýòó ìàòðèöó, à êèíåòèêà ýëåêòðîííîãî
òðàíñïîðòà â òàêîé ñèñòåìå ñóùåñòâåííî çàìåäëÿåòñÿ
(îñîáåííîñòü, òàêæå ïðèñóùàÿ ïðîòåèíàì).
 íàñòîÿùåé ðàáîòå èçó÷àþòñÿ ìåòàëëîêîìïëåêñû
ìåäè, â êîòîðûõ â êà÷åñòâå äåíäðèìåðíîãî ëèãàíäà èñïîëüçóþòñÿ æèäêîêðèñòàëëè÷åñêèå ïîëè(ïðîïèëåí èìèíû) ïåðâîé è âòîðîé ñòåïåíè ãåíåðàöèè.  ñîîòâåòñòâèè
128
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006 |
Ðåçóëüòàòû è îáñóæäåíèå
Âëèÿíèå ìîëåêóë âîäû è íèòðàò ïðîòèâîèîíîâ íà
ôîðìèðîâàíèå ìîñòèêîâûõ ñòðóêòóð
â êîìïëåêñå 2 (x " 7.3)
Äëÿ âûÿñíåíèÿ ïðèðîäû ìåæìîëåêóëÿðíûõ âçàèìîäåéñòâèé è âèäà ìîñòèêîâûõ ñòðóêòóð â Cu(II)-äåíäðèìåðíûõ
êîìïëåêñàõ áûëè ïðèãîòîâëåíû è èçó÷åíû îáðàçöû ñîåäèíåíèÿ 2 (x " 7.3) ñ ðàçëè÷íûì ñîäåðæàíèåì âîäû.
Ñïåêòðû ÝÏÐ äëÿ ñóõîãî è íàñûùåííîãî âîäîé (â òå÷åíèå 2, 4 è 6 äíåé) îáðàçöîâ ïðèâåäåíû íà ðèñ. 1à. Êàê
âèäíî, ïðè íàñûùåíèè êîìïëåêñà 2 âîäîé ïðîèñõîäèò
ñäâèã ïîëîæåíèÿ ðåçîíàíñíîé ëèíèè ÝÏÐ â îáëàñòü
íèçêèõ ïîëåé è çíà÷åíèå g-ôàêòîðà óâåëè÷èâàåòñÿ ñ 2.17
(ñóõîé îáðàçåö) äî 2.19 äëÿ ïîëíîñòüþ ãèäðàòèðîâàííîãî (âûäåðæàííîãî â àòìîñôåðå âîäû â òå÷åíèå 6 äíåé)
îáðàçöà. Íàáëþäàåìàÿ òåíäåíöèÿ èçìåíåíèÿ g-ôàêòîðà
(ñîãëàñíî [5]) ñâÿçàíà ñ çàìåíîé â õåëàòíîì óçëå ìåäè
àòîìîâ àçîòà íà àòîìû êèñëîðîäà. ×òîáû ïîíÿòü, êàê ïðîèñõîäèò äàííàÿ ìîäèôèêàöèÿ óçëà, áûëè èññëåäîâàíû
òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ñïåêòðîâ ÝÏÐ äëÿ ñóõîãî è
ïîëíîñòüþ ãèäðàòèðîâàííîãî îáðàçöîâ. Òåìïåðàòóðíàÿ
âàðèàöèÿ ñïåêòðîâ ïîñëåäíåãî ïðèâåäåíà íà ðèñ. 1á.
Àíàëèç ïîêàçûâàåò, ÷òî ñïåêòð, íàáëþäàåìûé ïðè Ò 7 208
K, ÿâëÿåòñÿ ñóïåðïîçèöèåé äâóõ òèïîâ: ñèììåòðè÷íîé
ëèíèè è àíèçîòðîïíîãî ñïåêòðà. Ïîëîæåíèå è ôîðìà
а
2400
2800
3200
3600
B (Гс)
б
T=208 K
T=240 K
T=260 K
T=298 K
2400
2800
3200
3600
B (Гс)
Ðèñ. 1. à Ñïåêòðû ÝÏÐ êîìïëåêñà 2 äëÿ ðàçëè÷íûõ ñòåïåíåé ãèäðàòàöèè îáðàçöà ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå. Cïëîøíàÿ ëèíèÿ ñîîòâåòñòâóåò ñóõîìó êîìïëåêñó; øòðèõ-ïóíêòèðíàÿ – îáðàçöó, íàñûùåííîìó
âîäîé â òå÷åíèå 2 äíåé; øòðèõîâàÿ ëèíèÿ ñîîòâåòñòâóåò êîìïëåêñó 2,
âûäåðæàííîìó â àòìîñôåðå âîäû â òå÷åíèå 4 è 6 äíåé; á òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ñïåêòðà ÝÏÐ äëÿ ïîëíîñòüþ ãèäðàòèðîâàííîãî îáðàçöà (íàñûùåííîãî âîäîé â òå÷åíèå 6 äíåé).
129
ñèììåòðè÷íîé ëèíèè ñîâïàäàþò ñ ëèíèåé, õàðàêòåðèçóþùåé ñóõîé êîìïëåêñ 2. Ìàãíèòíûå ïàðàìåòðû àíèçîòðîïíîãî ñïåêòðà èìåþò ñëåäóþùèå çíà÷åíèÿ: gx " gy " 2.085,
gz " 2.40, Az " 0.014 ñì#1 è ïîëíîñòüþ ñîîòâåòñòâóþò
ìàãíèòî-ðåçîíàíñíûì ïàðàìåòðàì ãåêñà-àêâà (Cu(H2O)62!)
êîìïëåêñà ìåäè(II) [6]. Òàêèì îáðàçîì, ìîëåêóëû âîäû
äåìîíñòðèðóþò ñâîþ ñïîñîáíîñòü ýêñòðàãèðîâàòü ÷àñòü
èîíîâ ìåäè èç Cu(II)-äåíäðèìåðíûõ êîìïëåêñîâ è îáðàçîâûâàòü ãåêñà-àêâà-êîìïëåêñû ìåäè ñî ñâîáîäíûìè, âàêàíòíûìè èîíàìè.
Êàêîâû ìàãíèòíûå ñâîéñòâà ýòèõ ñîåäèíåíèé è ðàçëè÷àþòñÿ ëè îíè? Äëÿ îòâåòà íà ïîñòàâëåííûé âîïðîñ
ìû èçìåðèëè òåìïåðàòóðíóþ çàâèñèìîñòü èíòåãðàëüíîé
èíòåíñèâíîñòè ëèíèé ÝÏÐ (êîòîðàÿ ïðîïîðöèîíàëüíà
ñòàòè÷åñêîé ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè) äëÿ ñóõîãî è
ïîëíîñòüþ ãèäðàòèðîâàííîãî êîìïëåêñîâ. Îêàçàëîñü, ÷òî
ýòà çàâèñèìîñòü îïèñûâàåòñÿ çàêîíîì Êþðè-Âåéññà
I " C/(T # q) äëÿ îáîèõ ñîåäèíåíèé, îäíàêî çíà÷åíèÿ êîíñòàíò q ñóùåñòâåííî ðàçëè÷íû: â ïåðâîì ñëó÷àå, äëÿ
ñóõîãî äåíäðèìåðíîãî êîìïëåêñà q " #0.59 K, â òî âðåìÿ êàê äëÿ âòîðîãî, ïîëíîñòüþ ãèäðàòèðîâàííîãî îáðàçöà q " #20.2 K. Ïî÷åìó ïðè íàñûùåíèè îáðàçöà âîäîé
çíà÷åíèå q ñòîëü ðåçêî âîçðàñòàåò? Èçâåñòíî, ÷òî ìàãíèòíûå âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó ãåêñà-àêâà Cu(H2O)62! êîìïëåêñàìè ìåäè ìàëû è ïîðÿäêà 0.045 ñì#1 [7]. Ìàëîå
çíà÷åíèå ïàðàìåòðà q äëÿ ñóõîãî îáðàçöà 2 òàêæå ñâèäåòåëüñòâóåò î íåáîëüøîé âåëè÷èíå îáìåíà â í¸ì. Ðàçóìíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ê çàìåòíîìó ðîñòó êîíñòàíòû q
ìîãóò ïðèâåñòè ëèøü âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó íåèäåíòè÷íûìè êîìïëåêñàìè ìåäè(II). Ýòî ïðåäïîëîæåíèå ïîäòâåðæäàåòñÿ ðåçóëüòàòàìè íèçêîòåìïåðàòóðíûõ èçìåðåíèé, âûïîëíåííûõ äëÿ ïîëíîñòüþ ãèäðàòèðîâàííîãî
îáðàçöà 2.
Äëÿ íåãî íèæå 10 K íàáëþäàåòñÿ íîâûé òèï ñïåêòðà,
ïðåäñòàâëåííûé íà ðèñ. 2á. Ýòîò íîâûé ñïåêòð îïèñûâàåòñÿ ñïèí-ãàìèëüòîíèàíîì âèäà:
0 " b B{g}S ! S{De}S,
(1)
ãäå De – òåíçîð òîíêîé ñòðóêòóðû, à ñàì ñïåêòð òèïè÷åí
äëÿ äèìåðîâ (S " 1). Ñèãíàë, ñîîòâåòñòâóþùèé çàïðåù¸ííûì ïåðåõîäàì (DMs " )2), òàêæå ðåãèñòðèðóåòñÿ
(ðèñ. 2à), ÷òî äîïîëíèòåëüíî ïîäòâåðæäàåò íàëè÷èå äèìåðîâ â îáðàçöå. Ðàñ÷¸òû ïîêàçûâàþò, ÷òî íàèëó÷øåå
ñîãëàñèå ñ ýêñïåðèìåíòîì ðåàëèçóåòñÿ äëÿ ñëåäóþùèõ
ïàðàìåòðîâ: ðàññòîÿíèå r ìåæäó äâóìÿ íåèäåíòè÷íûìè
èîíàìè ìåäè(II) â äèìåðå ðàâíî 4.5 Å; ïàðàìàãíèòíûå
öåíòðû Cu1 è Cu2 èìåþò g-ôàêòîðû: g1 " 2.17 è g2X =
g2Y " 2.085, g2Z " 2.40, à ìåæäó òåíçîðàìè g è De ñóùåñòâóåò óãîë íåñîâïàäåíèÿ ïîðÿäêà 40°. Íàéäåííîå çíà÷åíèå r äîñòàòî÷íî âåëèêî è ñâèäåòåëüñòâóåò î ïðîòÿæ¸ííîì ìîñòèêå ìåæäó Cu-Cu èîíàìè.  äèìåðíûõ ñîåäèíåíèÿõ ìåäè ñ àíàëîãè÷íûì [8] ðàññòîÿíèåì r ýòîò ïðîòÿæ¸ííûé ìîñòèê îáðàçóåòñÿ ÷åðåç àòîìû êèñëîðîäà,
îäèí èç êîòîðûõ ïðèíàäëåæèò ìîëåêóëå âîäû, à âòîðîé –
íèòðàò àíèîíó (Cu-NO3#-H2O-Cu). Â ñîîòâåòñòâèè ñ èìåþùèìèñÿ ëèòåðàòóðíûìè äàííûìè [8] ìû ïîëàãàåì, ÷òî
130
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
а
O
H
x 100
N
N
1250
1500
1750
Cu
N
H 2O
O
O
H 2O
O
O
3200
3600
B (Гс)
Ðèñ. 2. Íèçêîïîëåâàÿ (à) è âûñîêîïîëåâàÿ (á) ÷àñòè ñïåêòðà ÝÏÐ ïîëíîñòüþ ãèäðàòèðîâàííîãî êîìïëåêñà 2 (x " 7.3) ïðè Ò 7 10 K. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå çíà÷åíèÿ – ñïëîøíàÿ ëèíèÿ; ñèìóëèðîâàííûå – ïóíêòèðíàÿ.
c S " 1/2, ICu " 3/2 è IN " 1; îí òèïè÷åí äëÿ èçîëèðîâàííûõ êîìïëåêñîâ ìåäè è õàðàêòåðèçóåòñÿ ñëåäóþùèìè ìàãíèòíûìè ïàðàìåòðàìè: gz " 2.336, gx " 2.06, gy
" 2.065, Az " 168$10#4 ñì#1, Ax " 38.4$10#4 cì#1, Ay "
19.3$10#4 cì#1. Àíàëèç ñóïåðñâåðõòîíêîé ñòðóêòóðû
ñâèäåòåëüñòâóåò î òîì, ÷òî èîí ìåäè â ãîëóáîì êîìïëåêñå 1 èìååò êîîðäèíàöèîííûé óçåë Cu(N2O2), îáðàçîâàííûé äâóìÿ àìèäíûìè àçîòàìè (aNz " 36$10#4 cì#1)
è äâóìÿ êèñëîðîäàìè ïåðèôåðèéíûõ êàðáîíèëüíûõ
ãðóïï.
Íèæå 30 K äëÿ èññëåäóåìîãî îáðàçöà íàáëþäàåòñÿ
íåîáû÷íàÿ òðàíñôîðìàöèÿ ñïåêòðà, ïðîèñõîäÿùàÿ ïðåèìóùåñòâåííî â îáëàñòè ïåðïåíäèêóëÿðíîé êîìïîíåíòû
(ðèñ. 4). Ýòà êîìïîíåíòà ðàñùåïëÿåòñÿ íà äâå ëèíèè,
â íàáëþäàåìîì íàìè äèìåðå èîí ìåäè â Cu(II)-äåíäðèìåðíîì êîìïëåêñå äîïîëíèòåëüíî (ê N2O2 îêðóæåíèþ)
êîîðäèíèðóåòñÿ îäíèì èç àòîìîâ êèñëîðîäà íèòðàò àíèîíà, â òî âðåìÿ êàê äðóãîé àòîì êèñëîðîäà ýòîãî àíèîíà
÷åðåç âîäîðîäíóþ ñâÿçü âçàèìîäåéñòâóåò ñ àòîìîì êèñëîðîäà ìîëåêóëû âîäû, âõîäÿùåé â ñîñòàâ ãåêñà-àêâà
êîìïëåêñà ìåäè (ñì. ñõåìó 1). Òàêèì îáðàçîì, íèòðàò
ïðîòèâîèîí âûñòóïàåò â ðîëè ñîåäèíèòåëüíîãî ìîñòèêà
ìåæäó ãåêñà-àêâà êîìïëåêñîì ìåäè è Cu(II)-äåíäðèìåðíûì êîìïëåêñîì.
Âûÿñíèâ ðîëü íèòðàò ïðîòèâîèîíà â ìåæìîëåêóëÿðíûõ
îáìåííûõ âçàèìîäåéñòâèÿõ, èññëåäóåì ìàãíèòíûå ñâîéñòâà èíäèâèäóàëüíûõ ìåäü(II)-ñîäåðæàùèõ äåíäðèìåðîâ.
Äëÿ ýòîé öåëè ðàññìîòðèì ïîâåäåíèå êîìïëåêñà 1 ãîëóáîãî öâåòà. Ñïåêòð ÝÏÐ äàííîãî ïîðîøêîâîîáðàçíîãî
îáðàçöà ïðåäñòàâëåí íà ðèñ. 3à äëÿ ðàçëè÷íûõ òåìïåðàòóð. Ðàíåå áûëî ïîêàçàíî [4], ÷òî íàáëþäàåìûé ñïåêòð
(Ò ` 30 K) îïèñûâàåòñÿ ñïèí-ãàìèëüòîíèàíîì âèäà:
0 = b B{g}S + I Cu { ACu }S + å IiN { ANi }S
i =1
(2)
а
40 K
60 K
80 K
100 K
125 K
2400
Интегральная интенсивность (отн. ед.)
Ìàãíèòíûå ñâîéñòâà è ìåõàíèçì ýëåêòðîííîãî
òðàíñïîðòà â êîìïëåêñå 1 (x " 1.9) ãîëóáîãî öâåòà
2
OH 2
Ñõåìà 1. Äèìåðíûé ôðàãìåíò áëèæàéøåãî ëîêàëüíîãî îêðóæåíèÿ
èîíîâ ìåäè äëÿ ïîëíîñòüþ ãèäðàòèðîâàííîãî îáðàçöà 2: ìîñòèê CuNO3#-H2O-Cu ñâÿçûâàåò äâà íåèäåíòè÷íûõ èîíà ìåäè(II).
б
2800
OH 2
Cu
OH 2
B (Гс)
2400
H
O
2800
3200
3600
B (Гс)
б
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0
20
40
60
80
100
120
T (K)
Ðèñ. 3. à Ñïåêòð ÝÏÐ ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîãî ãîëóáîãî êîìïëåêñà 1 ïðè
ðàçëè÷íûõ òåìïåðàòóðàõ; á òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü èíòåãðàëüíîé
èíòåíñèâíîñòè ëèíèé ÝÏÐ ýòîãî êîìïëåêñà 1. Òî÷êè – ýêñïåðèìåíòàëüíûå çíà÷åíèÿ, ñïëîøíàÿ ëèíèÿ – ñèìóëèðîâàííûå.
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006 |
а
б
131
N
O
30 K
Cu
30 K
20 K
O
N
20 K
0.234 нм
10 K
10 K
O
N
O
6K
6K
0.7 нм
O
0.234 нм
N
2800
3200
B (Гс)
3600
2400
2800
3200
O
Cu
3600
B (Гс)
Ðèñ. 4. Ñïåêòðû ÝÏÐ ãîëóáîãî êîìïëåêñà 1 â âèäå ïåðâîé ïðîèçâîäíîé (à) è ñèãíàëà ïîãëîùåíèÿ (á) ïðè Ò ^ 30 K.
êîòîðûå ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû ñìåùàþòñÿ â ïðîòèâîïîëîæíûõ íàïðàâëåíèÿõ îò çíà÷åíèÿ ðåçîíàíñíîãî
ìàãíèòíîãî ïîëÿ Â^. Êàê ðåçóëüòàò, ïðè 6 K âîçíèêàþò
äâà òèïà ñïåêòðîâ: óçêàÿ ñèììåòðè÷íàÿ ëèíèÿ ñ g0 " 2.025
â ñèëüíîì ìàãíèòíîì ïîëå è íîâûé àíèçîòðîïíûé ñïåêòð
ìåäè(II). Çíà÷åíèå èçîòðîïíîãî g0-ôàêòîðà ñèììåòðè÷íîé ëèíèè (ñîãëàñíî [9]) ñîîòâåòñòâóåò NO3• ðàäèêàëó.
Ïîïûòàåìñÿ ïîíÿòü, êàêèå ñòðóêòóðíûå ïðåîáðàçîâàíèÿ â êîìïëåêñàõ ìîãóò âûçâàòü íàáëþäàåìóþ òðàíñôîðìàöèþ ñïåêòðà è íå ñâÿçàíû ëè îíè ñ ìåæìîëåêóëÿðíûìè âçàèìîäåéñòâèÿìè? Äëÿ ýòîãî áûëà èññëåäîâàíà òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü èíòåãðàëüíîé èíòåíñèâíîñòè ëèíèé ÝÏÐ (ðèñ. 3á). Îêàçàëîñü, ÷òî å¸ ïîâåäåíèå îïèñûâàåòñÿ çàêîíîì Êþðè-Âåéññà ñ êîíñòàíòîé
q " #11.4 K, ò.å. ìåæäó èîíàìè ìåäè â ãîëóáîì êîìïëåêñå 1 ñóùåñòâóþò àíòèôåððîìàãíèòíûå îáìåííûå âçàèìîäåéñòâèÿ. Ïðåäïîëîæèì, ÷òî (NO3#) àíèîí (àíàëîãè÷íî ðàññìîòðåííîìó âûøå) âûïîëíÿåò ðîëü ñîåäèíèòåëüíîãî ìîñòèêà ìåæäó äâóìÿ äåíäðèìåðíûìè êîìïëåêñàìè ìåäè. Åñëè ýòîò àíèîí êîîðäèíèðóåòñÿ â àêñèàëüíûå ïîçèöèè ê èîíàì ìåäè, òî Cu-Cu ðàññòîÿíèå
â òàêîì äèìåðíîì ôðàãìåíòå áóäåò ðàâíî 6.92 Å [10,
11] (ñì. ñõåìó 2).
Ïðàâèëüíîñòü ïðåäïîëàãàåìîé ìîäåëè ïîäòâåðæäàþò äàííûå ðåíòãåíîäèôðàêöèîííûõ èçìåðåíèé: ðåíòãåíäèôðàêòîãðàììà â ìåçîôàçå (ðèñ. 5à) ðåãèñòðèðóåò íàëè÷èå äâóõ ðåôëåêñîâ q1 = 6.36° è q2 = 12.86° â îáëàñòè
“ãàëëî” (ðèñ. 5á), êîòîðûå îäíîçíà÷íî óêàçûâàþò íà
ñóùåñòâîâàíèå âíóòðèìîëåêóëÿðíîãî ïîðÿäêà â êîëîíêå
7 è 3.5 Å, ñîîòâåòñòâåííî.
Ðàññìîòðèì äðóãîé àñïåêò ýëåêòðîííîé ñòðóêòóðû
êîìïëåêñîâ: çà ñ÷¸ò ÷åãî â äàííîì äèìåðå ìîæåò âîçíèêàòü NO3• ðàäèêàë? Èçâåñòíî [12], ÷òî êîìïëåêñû
ìåäè(II) ñ êàòàëèòè÷åñêè-àêòèâíûìè ëèãàíäàìè (÷óâñòâèòåëüíûìè ê îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëüíûì ïðî-
O
N
Ñõåìà 2. Ïðåäñòàâëåíèå äèìåðíîé ñòðóêòóðû áëèæàéøåãî ëîêàëüíîãî îêðóæåíèÿ èîíîâ ìåäè â ãîëóáîì êîìïëåêñå 1.
öåññàì) îáðàçóþò âàëåíòíûå òàóòîìåðû, êîòîðûå íàõîD
äÿòñÿ ìåæäó ñîáîé â ïîäâèæíîì ðàâíîâåñèè (L2#)CuII C
(L•#)CuI. Íèòðàò àíèîí òàêæå ÿâëÿåòñÿ òàêèì êàòàëèòè÷åñêè-àêòèâíûì ëèãàíäîì [13]. Íà îñíîâàíèè ýòèõ
äàííûõ ìû ïîëàãàåì, ÷òî òðàíñôîðìàöèÿ ñïåêòðà ÝÏÐ
íèæå 30 K ñâÿçàíà ñ ôîðìèðîâàíèåì íåîáû÷íîãî äèìåðíîãî ôðàãìåíòà ìåäè CuIIL-NO3•-CuIL, â êîòîðîì
а
c ~ 0.7 нм
r = 4.63 нм
1.11
Интенсивность (отн. ед.)
2400
б
6.36
1.89
2.21
0
2
4
6
8
θ (град.)
12.86
10
12
14
Ðèñ. 5. à Ñõåìàòè÷åñêîå ïðåäñòàâëåíèå ãåêñàãîíàëüíîé êîëîí÷àòîé
ñòðóêòóðû äåíäðèìåðíûõ êîìïëåêñîâ ìåäè(II); á ðåíòãåí-äèôðàêòîãðàììà ãåêñàãîíàëüíîé êîëîí÷àòîé ìåçîôàçû ãîëóáûõ êîìïëåêñîâ 1.
132
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
CuIL/NO3• ôîðìà îáðàçóåòñÿ áëàãîäàðÿ òðàíñïîðòó îäíîãî ýëåêòðîíà è âîññòàíîâëåíèþ îäíîãî èç äâóõ èîíîâ
CuII â äèìåðå. Íàáëþäåíèå ñèãíàëîâ îò CuII è NO3• ðàäèêàëà ïîçâîëÿåò íàì ìåòîäîì ÝÏÐ íàïðÿìóþ ðåãèñòðèðîâàòü (ñì. ðèñ. 4) èíäóöèðîâàííûé òåìïåðàòóðîé ñäâèã
ýëåêòðîíà âäîëü ñâÿçè (CuII-NO3•-CuI) è âàëåíòíûé òàóòîìåðèçì ìåäè. Îöåíêà ýíåðãèè àêòèâàöèè DÅà íàáëþäàåìîãî ïðîöåññà ýëåêòðîííîãî òðàíñïîðòà ïîêàçûâàåò, ÷òî å¸ âåëè÷èíà ïîðÿäêà 0.35 ìýÂ. Íàéäåííîå çíà÷åíèå DÅà ñâèäåòåëüñòâóåò î íèçêîýíåðãåòè÷åñêîé çàðÿäîâîé äèíàìèêå è òóííåëüíîì ìåõàíèçìå ïðîöåññà
ýëåêòðîííîãî òðàíñïîðòà.
Ìàãíèòíûå ñâîéñòâà è îðèåíòèðóþùèé ýôôåêò
ìàãíèòíîãî ïîëÿ â êîìïëåêñå 1 (x = 1.9)
çåë¸íîãî öâåòà
Ïåðåéä¸ì ê ðàññìîòðåíèþ ïîâåäåíèÿ êîìïëåêñà 1 (x " 1.9)
çåë¸íîãî öâåòà. Îí (â îòëè÷èå îò îïèñàííîãî ðàíåå ìåòîäà [4]) ìîæåò áûòü ïîëó÷åí äðóãèì ñïîñîáîì: íàãðåâîì
ãîëóáîãî êîìïëåêñà 1 äî 130 °Ñ. Ïîïûòàåìñÿ èäåíòèôèöèðîâàòü êîîðäèíàöèîííûé óçåë Cu(II) â ýòîì íîâîì
ñîåäèíåíèè, èñïîëüçóÿ îðèåíòèðóþùèé ýôôåêò ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Äëÿ ýòîãî çåë¸íûé êîìïëåêñ ðàñòâîðÿëñÿ â
ñìåñè èçîòðîïíûõ ðàñòâîðèòåëåé (õëîðîôîðì/òîëóîë),
çàòåì îáðàçåö âûäåðæèâàëñÿ â ñèëüíîì (Â0 " 8000 Ãñ)
ìàãíèòíîì ïîëå è ðåçêî îõëàæäàëñÿ â ïðèñóòñòâèè äàííîãî ïîëÿ. Ñïåêòðû ÝÏÐ òàêîãî îáðàçöà ïðåäñòàâëåíû
íà ðèñ. 6à. Âèäíî, ÷òî ïðè âðàùåíèè îáðàçöà â ìàãíèòíîì ïîëå (èçìåíåíèè óãëà x) íàáëþäàåòñÿ íåîáû÷íàÿ
òðàíñôîðìàöèÿ ñïåêòðà: êðîìå èçìåíåíèÿ èíòåíñèâíîñòè ëèíèé, âñå ÷åòûðå ïàðàëëåëüíûå êîìïîíåíòû ñïåêòðà
íà÷èíàþò “äâèãàòüñÿ” êàê ëèíèè â ìîíîêðèñòàëëå îò
çíà÷åíèé ðåçîíàíñíîãî ïîëÿ ™ ê Â^. Ñîãëàñíî òåîðåòè÷åñêèì ðàñ÷¸òàì, òàêîé òèï äâèæåíèÿ ëèíèé ñâèäåòåëü-
0°
15°
30°
45°
60°
0°
15°
30°
45°
75°
75°
90°
90°
60°
а
2400
2800
б
3200
B (Гс)
3600 2400
2800
3200
3600
B (Гс)
Ðèñ. 6. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå ïðè 20 Ê (à) è ñèìóëèðîâàííûå (á) ñïåêòðû ÝÏÐ çàñòåêëîâàííîãî ðàñòâîðà çåë¸íîãî êîìïëåêñà 1, îðèåíòèðîâàííîãî ïðåäâàðèòåëüíî ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå â ìàãíèòíîì ïîëå
Â0 " 8000 Ãñ. Öèôðàìè ïîêàçàíû çíà÷åíèÿ óãëà x â ãðàäóñàõ.
ñòâóåò î ñîâïàäåíèè ãëàâíûõ ìàãíèòíûõ è ìîëåêóëÿðíûõ îñåé êîìïëåêñà.
Íà ðèñ. 6á ïðèâåäåíû ñèìóëèðîâàííûå ñïåêòðû,
ðàññ÷èòàííûå äëÿ ñëåäóþùèõ çíà÷åíèé îðèåíòàöèîííûõ Rx " Ry " 8 " R è ìàãíèòíûõ gz " 2.363, gx "
gy " 2.065, Az " 164.7$10#4 cì#1, Ax " Ay " 9$10#4 cì#1
ïàðàìåòðîâ. Íàèëó÷øåå ñîãëàñèå òåîðåòè÷åñêèõ ñïåêòðîâ ñ ýêñïåðèìåíòàëüíûìè ïîëó÷åíî äëÿ ýëëèïñîèäàëüíîé ôóíêöèè [4] îðèåíòàöèîííîãî ðàñïðåäåëåíèÿ ìîëåêóëÿðíûõ îñåé. Ðàñ÷¸ò òàêæå ïîêàçûâàåò, ÷òî ñòåïåíü
îðèåíòèðîâàíèÿ â ìàãíèòíîì ïîëå ìîëåêóëÿðíûõ z-îñåé
êîìïëåêñîâ 1 (çåë¸íîãî öâåòà) ðàâíà Sz " 0.76. Íàéäåííàÿ âåëè÷èíà Sz äîñòàòî÷íî âåëèêà è áëèçêà äëÿ ñèñòåì
ñ ïîëíûì óïîðÿäî÷åíèåì (Sz " 1) â ìàãíèòíîì ïîëå.
Àíàëèç ðàçðåø¸ííîé ñóïåðñâåðõòîíêîé ñòðóêòóðû ñïåêòðà ñâèäåòåëüñòâóåò î òîì, ÷òî â êîîðäèíàöèîííûé óçåë
Cu(II) âõîäèò ëèøü îäèí àòîì àìèäíîãî àçîòà (aN z "
36$10#4 cì#1 ), êîòîðûé íåïîñðåäñòâåííî ñâÿçàí ñî ñâîèì áëèæàéøèì àòîìîì âîäîðîäà (aHz " 36$10#4 cì#1).
Óâåëè÷åíèå ïàðàìåòðà gz äëÿ çåë¸íîãî êîìïëåêñà, ïî ñðàâíåíèþ ñ ãîëóáûì, òàêæå ñâèäåòåëüñòâóåò â ïîëüçó ýòîãî. Òàêèì îáðàçîì, êîîðäèíàöèîííûé óçåë ìåäè(II) ìåíÿåòñÿ ñ Cu(N2O2) íà Cu(NO3) ïðè ïåðåõîäå îò ãîëóáîãî êîìïëåêñà ê çåë¸íîìó.
Êàêîâû ìàãíèòíûå ñâîéñòâà è ñòðóêòóðíàÿ îðãàíèçàöèÿ ýòèõ íîâûõ çåë¸íûõ êîìïëåêñîâ 1? Äëÿ îòâåòà íà
ïîñòàâëåííûé âîïðîñ áûëà èññëåäîâàíà òåìïåðàòóðíàÿ
çàâèñèìîñòü èíòåãðàëüíîé èíòåíñèâíîñòè ëèíèé ÝÏÐ
ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîãî îáðàçöà. Îêàçàëîñü, ÷òî êîíñòàíòà Êþðè-Âåéññà q " #11.9 Ê, ÷òî óêàçûâàåò íà íàëè÷èå
àíòèôåððîìàãíèòíûõ îáìåííûõ âçàèìîäåéñòâèé ìåæäó
èîíàìè ìåäè â çåë¸íîì êîìïëåêñå 1.  ðåíòãåí-äèôðàêòîãðàììå äàííîãî ñîåäèíåíèÿ ðåãèñòðèðóþòñÿ òå æå
ðåôëåêñû â îáëàñòè “ãàëëî” (êàê íà ðèñ. 5á), ñâèäåòåëüñòâóþùèå î ñóùåñòâîâàíèè âíóòðèìîëåêóëÿðíîãî ïîðÿäêà â êîëîíêå 7 è 3.5 Å, ò.å. (NO3#) àíèîíû êîîðäèíèðóþòñÿ âíîâü â àêñèàëüíûå ïîçèöèè ê èîíàì ìåäè è âûïîëíÿþò ðîëü ñîåäèíèòåëüíûõ ìîñòèêîâ ìåæäó äåíäðèìåðíûìè êîìïëåêñàìè. Îäíàêî, âûñîêàÿ ñòåïåíü îðèåíòèðîâàíèÿ (Sz " 0.76) çåë¸íûõ êîìïëåêñîâ 1 â ìàãíèòíîì
ïîëå äà¸ò íàì îñíîâàíèå ñ÷èòàòü, ÷òî ýòè êîìïëåêñû
èìåþò öåïî÷å÷íóþ ñòðóêòóðó, èáî òîëüêî îäíîìåðíàÿ
öåïî÷å÷íàÿ ñòðóêòóðà ñïîñîáíà îáåñïå÷èòü ñòîëü âûñîêóþ ñòåïåíü îðèåíòèðîâàíèÿ (ñì. ñõåìó 3). Íàïîìíèì,
÷òî ñòåïåíü îðèåíòèðîâàíèÿ ìîëåêóëÿðíûõ z-îñåé ãîëóáûõ êîìïëåêñîâ 1 â ìàãíèòíîì ïîëå ðàâíà Sz " 0.37
[4].
Èíòåðåñíà è òðàíñôîðìàöèÿ ñïåêòðà ÝÏÐ çåë¸íîãî
êîìïëåêñà 1 íèæå 20 K (ðèñ. 7). Âèäíî, ÷òî â ñïåêòðàõ
íàáëþäàþòñÿ òå æå ñàìûå îñîáåííîñòè, õàðàêòåðíûå
äëÿ ãîëóáîãî ñîåäèíåíèÿ: ïîÿâëÿåòñÿ ñèãíàë îò NO3• ðàäèêàëà è íîâûé ñïåêòð ìåäè(II). Îäíàêî ôîðìà ëèíèé
ÝÏÐ ýòèõ äâóõ ïàðàìàãíèòíûõ öåíòðîâ íåîáû÷íà. Òàê,
íàïðèìåð, ëèíèÿ NO3• ðàäèêàëà àñèììåòðè÷íà è ïî ôîðìå àíàëîãè÷íà ëèíèè Äàéñîíà [14]. Îäíîé èç ïðè÷èí
íåîáû÷íîé ôîðìû ëèíèé ìîæåò áûòü íàëè÷èå ýëåêòðî-
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006 |
133
17.5 K
O
O
N
13.6 K
O
O
10 K
Cu O
O
OC10 H21
NH
OC10 H21
7.5 K
N
N
OC10H21
4.5 K
NH
Cu
O
O
OC10H21
O
O
O
N
2400
O
Cu
OC10H21
OC10H21
N
OC10H21
NH
O
3600
Ðèñ. 7. Ñïåêòðû ÝÏÐ ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîãî çåë¸íîãî êîìïëåêñà 1 ïðè
Ò ^ 20 K.
O
NH
N
3200
B (Гс)
O
O
2800
OC10H21
Cu O
O
O
N
O
O
Ñõåìà 3. 1/2 ÷àñòü ñòðóêòóðû äåíäðèìåðíîãî êîìïëåêñà 1 çåë¸íîãî
öâåòà. Cu–NO3#–Cu–NO3#–Cu ìîñòèêè ôîðìèðóþò öåïî÷å÷íóþ ñòðóêòóðó èîíîâ ìåäè â êîëîíêå.
íîâ ïðîâîäèìîñòè â îáðàçöå [14]. Èçó÷åíèþ ýòîãî âîïðîñà áóäóò ïîñâÿùåíû íàøè áóäóùèå èññëåäîâàíèÿ.
Ðàáîòà âûïîëíåíà ñîâìåñòíî ñ ãðóïïàìè ïðîô. Ì.
Øâ¸ðåðà è Ã. Ëàòòåðìàííà èç Óíèâåðñèòåòà ã. Áàéðîéòà
(Ãåðìàíèÿ) ïðè ôèíàíñîâîé ïîääåðæêå Íåìåöêîãî íàó÷íî-èññëåäîâàòåëüñêîãî îáùåñòâà DFG (ïðîåêò B6, SFB
481) è ãðàíòà ÐÔÔÈ (¹ 06-03-32387).
Ëèòåðàòóðà
1. Frechet J.M.J.: Science 263, 1710–1715 (1994)
2. Elsevier C.J., Reedijk J., Walton P.H., Ward M.D.: Dalton Trans. 10,
1869–1880 (2003)
3. Gebbink R.J.M.K., Bosman A.W., Feiters M.C., Meijer E.W., Nolte
R.J.M.: Chem. Eur. J. 5, 65–69 (1999)
4. Domracheva N., Mirea A., Schwoerer M., Torre-Lorente L., Lattermann
G.: Chem. Phys. Chem. 6, 110–119 (2005)
5. Hathaway B.J., Billing D.E.: Coord. Chem. Rev. 5, 143–207 (1970)
6. Poppl A., Kevan L.: J. Phys. Chem. Soc. 100, 3387–3390 (1996)
7. Zhou D., Kreilick R.W.: J. Phys. Chem. 97, 9304–9310 (1993)
8. Prins R., Birker P.J., Haasnoot J.G., Verschoor G.C., Reedijk J.: Inorg.
Chem. 24, 4128-4133 (1985)
9. Atkins P.W., Symons M.C.R.: The structure of inorganic radicals: an
application of electron spin resonance to the study of molecular structure. Amsterdam-London-New York: Elsevier 1967. 150 p.
10. Feyerherm R.: J. MMM 256, 328–333 (2003)
11. Kraft B.J., Eppley H.J., Huffman J.C., Zalski J.M.: J. Am. Chem. Soc.
124, 272–280 (2002)
12. Razuvaev G.A., Cherkasov V.K., Abakumov G.A.: J. Organomet. Chem.
160, 361–371 (1978); Abakumov G.A., Razuvaev G.A., Nevodchikov
V.K., Cherkasov V.K.: J. Organomet. Chem. 341, 485–494 (1988)
13. Rigaut S., Delville M.-H., Losada J., Astruc D.: Inorg. Chim. Acta 334,
225–242 (2002)
14. Poole C.P.: Electron spin resonance b comprehensive treatise on
experimental techniques. New York-London-Sydney: John Wiley & Sons
1967. 331 p.
Казанский физико–технический институт 2006
Ñîñòîÿíèå èîíîâ Gd3! â óíèâåðñàëüíûõ ñóëüôîñîäåðæàùèõ èîíîîáìåííûõ ïîëèìåðàõ
ïî äàííûì ÝÏÐ
Ã. Ï. Âèøíåâñêàÿ, Å. Í. Ôðîëîâà, À. Ð. Ôàõðóòäèíîâ
Ëàáîðàòîðèÿ ìîëåêóëÿðíîé ðàäèîñïåêòðîñêîïèè;
îòäåë ìåäèöèíñêîé ôèçèêè, ëàáîðàòîðèÿ ìåòîäîâ ìåäèöèíñêîé ôèçèêè
Ìåòîäîì ÝÏÐ ïîêàçàíî, ÷òî ïî îòíîøåíèþ ê ðåäêîçåìåëüíîìó èîíó Gd3!, â îòëè÷èå îò èçó÷åííûõ ðàíåå èîíîâ
3d-ïåðåõîäíûõ ãðóïï, óíèâåðñàëüíûå ñóëüôîñìîëû ÷àñòè÷íî ïðîÿâëÿþò ñåëåêòèâíûå ñâîéñòâà. Îáíàðóæåíî,
÷òî â íèõ îáðàçóþòñÿ íå òîëüêî àêâàêîìïëåêñû, íî è êîìïëåêñû, â ôîðìèðîâàíèè áëèæàéøåãî îêðóæåíèÿ
êîòîðûõ ó÷àñòâóþò ôóíêöèîíàëüíûå SO3#-ãðóïïû. Ïðîâåäåíû êîëè÷åñòâåííûå îöåíêè ïàðàìåòðîâ òîíêîé ñòðóêòóðû ñïåêòðîâ ÝÏÐ äëÿ îáîèõ òèïîâ êîìïëåêñîâ è âðåì¸í êîððåëÿöèè âðàùàòåëüíîãî äâèæåíèÿ äëÿ àêâàêîìïëåêñîâ ãàäîëèíèÿ. Èññëåäîâàíèå äèïîëü-äèïîëüíûõ âçàèìîäåéñòâèé ìåæäó èîíàìè ãàäîëèíèÿ ïîçâîëèëî îïðåäåëèòü ëîêàëüíûå êîíöåíòðàöèè ñîðáèðîâàííûõ èîíîâ (Cëîê ` Ñ0), îáðàçóþùèåñÿ â ïîðàõ áîëüøèõ ðàçìåðîâ.
íîëüíûå ãðóïïèðîâêè, àêòèâíîñòü êîòîðûõ ïðîÿâëÿåòñÿ
ëèøü â ùåëî÷íîé ñðåäå [1, 2].
Óíèâåðñàëüíûå ñìîëû ñîðáèðóþò èîíû ìåòàëëîâ â
îñíîâíîì ïî èîíîîáìåííîìó ìåõàíèçìó áåç ó÷àñòèÿ
êîîðäèíàöèîííûõ âçàèìîäåéñòâèé ñ àêòèâíûìè ãðóïïèðîâêàìè. Ðàíåå áûëî ïîêàçàíî (ñì., íàïðèìåð, [1–8]), ÷òî
â ìàêñèìàëüíî ãèäðàòèðîâàííûõ óíèâåðñàëüíûõ êàòèîíèòàõ ñèãíàëû ÝÏÐ îò èîíîâ Cu2!, VO2!, Mn2!, Cr3! è
Fe3! àíàëîãè÷íû íàáëþäàåìûì â ÷èñòî âîäíûõ ðàñòâîðàõ, è ëèøü ïðè ïðàêòè÷åñêè ïîëíîì óäàëåíèè ñâîáîäíîé âîäû èç ìàòðèöû ïîëèìåðà, à òàêæå ñëàáîñâÿçàííîé
âîäû èç ãèäðàòíûõ îáîëî÷åê èîíîâ, â êîìïëåêñîîáðàçîâàíèè ìîãóò ïðèíèìàòü ó÷àñòèå è ôèêñèðîâàííûå SO3#ãðóïïû.
Ïðè èññëåäîâàíèè âîäíûõ ðàñòâîðîâ Gd(NO3)3 ìû
îáíàðóæèëè èíòåðåñíûå îñîáåííîñòè, êîòîðûå íå íàáëþäàëèñü äëÿ àêâàêîìïëåêñîâ äðóãèõ ïàðàìàãíèòíûõ èîíîâ,
à èìåííî, ïðîÿâëåíèå ôèçè÷åñêîé è õèìè÷åñêîé àäñîðáöèè àêâàèîíîâ ãàäîëèíèÿ íà ïîâåðõíîñòè èçìåðèòåëüíûõ êàïèëëÿðîâ [9, 10].  ïîñëåäíåì ñëó÷àå èîíû Gd3!
âçàèìîäåéñòâîâàëè íå òîëüêî ñ êèñëîðîäàìè ìîëåêóë
âîäû, íî è êèñëîðîäàìè ñàìîãî ñòåêëà. Ìîæíî îæèäàòü,
÷òî â ñóëüôîñìîëàõ (à ýòî îäíè èç ñàìûõ äîñòóïíûõ äëÿ
ïðàêòè÷åñêîãî ïðèìåíåíèÿ èîíèòîâ) èîíû ãàäîëèíèÿ
áóäóò áîëåå àêòèâíî, ïî ñðàâíåíèþ ñ äðóãèìè ïàðàìàãíèòíûìè èîíàìè, âçàèìîäåéñòâîâàòü ñ êèñëîðîäàìè
ôóíêöèîíàëüíûõ SO3#-ãðóïï, ÷òî äîëæíî ïðèâåñòè ê
ïîâûøåíèþ ñåëåêòèâíûõ ñâîéñòâ ñóëüôîêàòèîíèòîâ ïî
îòíîøåíèþ ê Gd3!.
Îñíîâíàÿ çàäà÷à íàñòîÿùåé ðàáîòû ñîñòîèò â ïðèìåíåíèè ìåòîäà ÝÏÐ äëÿ óñòàíîâëåíèÿ îñîáåííîñòåé âçàèìîäåéñòâèÿ ñîðáèðîâàííûõ èîíîâ ãàäîëèíèÿ ñ ìîëåêóëàìè âîäû è àêòèâíûìè ãðóïïèðîâêàìè êàòèîíèòîâ ÊÓ2%8 è ÊÓ-1 ïðè ðàçëè÷íîì ñîäåðæàíèè âëàãè â ìàòðèöàõ ïîëèìåðîâ è âûÿñíåíèè ïðîÿâëåíèÿ ñåëåêòèâíûõ
ñâîéñòâ ïî îòíîøåíèþ ê èîíó Gd3!.
Ââåäåíèå
Èîíîîáìåííûå ïîëèìåðû íàõîäÿò ñàìîå øèðîêîå ïðèìåíåíèå â ïðàêòèêå: íàïðèìåð, äëÿ î÷èñòêè ïèòüåâîé,
ïðîìûøëåííûõ è ñòî÷íûõ âîä îò âðåäíûõ ïðèìåñåé; â
ìåäèöèíå – äëÿ î÷èñòêè êðîâè è äëÿ î÷èñòêè è âûäåëåíèÿ áèîëîãè÷åñêè àêòèâíûõ âåùåñòâ; äëÿ ðàçäåëåíèÿ è
êîíöåíòðèðîâàíèÿ öâåòíûõ è ðåäêèõ ìåòàëëîâ; àêòèâíî
èñïîëüçóþòñÿ â êà÷åñòâå ãåòåðîãåííûõ êàòàëèçàòîðîâ, à
òàêæå âî ìíîãèõ äðóãèõ îáëàñòÿõ íàóêè è òåõíèêè. Âñå
ýòî ïðåäîïðåäåëÿåò íåîáõîäèìîñòü èõ âñåñòîðîííåãî
èññëåäîâàíèÿ ðàçëè÷íûìè ôèçè÷åñêèìè è õèìè÷åñêèìè
ìåòîäàìè.
Åñëè ñîðáèðóþòñÿ ïàðàìàãíèòíûå èîíû, òî äëÿ èññëåäîâàíèÿ ìåòàëëñîäåðæàùèõ ïîëèìåðîâ íàèáîëåå èíôîðìàòèâíûì ìåòîäîì ÿâëÿåòñÿ ìåòîä ýëåêòðîííîãî ïàðàìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà (ÝÏÐ), ïîçâîëÿþùèé èçáèðàòåëüíî ðåãèñòðèðîâàòü âñå ñèãíàëû, îòëè÷àþùèåñÿ ïàðàìåòðàìè ñïåêòðîâ, ò.å. âûÿâëÿòü êîìïëåêñû, èìåþùèå ðàçëè÷íûé ñîñòàâ è ñòðóêòóðó, ôèêñèðîâàòü èõ èíäèâèäóàëüíóþ èëè êëàñòåðíóþ ïðèðîäó è îñîáåííîñòè ïåðåñòðîéêè ïðè âíåøíèõ âîçäåéñòâèÿõ.
Íàèáîëåå “ïîïóëÿðíûì” èîíîì, èñïîëüçóåìûì äëÿ
èññëåäîâàíèÿ ìåòîäîì ÝÏÐ ñòðóêòóðû è ïîäâèæíîñòè
ìåòàëëîêîìïëåêñîâ â èîíèòàõ, ÿâëÿåòñÿ èîí äâóõâàëåíòíîé ìåäè ñî ñïèíîì S " 1/2, ïîñêîëüêó àíàëèç ñïåêòðîâ
ýòîãî èîíà ðàçðàáîòàí â äåòàëÿõ. Èîíû ñî ñïèíîì S ` 1/2
â ìàòðèöàõ ïîëèýëåêòðîëèòîâ èçó÷åíû ìåòîäîì ÝÏÐ
çíà÷èòåëüíî ñëàáåå. Èîíèòû ñ ñîðáèðîâàííûì ðåäêîçåìåëüíûì èîíîì Gd3! (S " 7/2), íàñêîëüêî íàì èçâåñòíî,
âîîáùå íå èçó÷àëèñü ìåòîäîì ÝÏÐ.
 íàñòîÿùåé ðàáîòå ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû ïî
èññëåäîâàíèþ ñïåêòðîâ ÝÏÐ èîíîâ Gd3!, ñîðáèðîâàííûõ èç âîäíûõ ðàñòâîðîâ Gd(NO3)3 óíèâåðñàëüíûìè
ñóëüôî- (ÊÓ-2%8) è ñóëüôîôåíîë- (ÊÓ-1) ñîäåðæàùèìè
êàòèîíèòàìè, â êîòîðûõ àêòèâíûìè ãðóïïèðîâêàìè ÿâëÿþòñÿ SO3#-ãðóïïû. Â ñìîëå ÊÓ-1 èìåþòñÿ åù¸ è ôå134
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006 |
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû è îáñóæäåíèå
Ñîðáöèþ èîíîâ ãàäîëèíèÿ íà êàòèîíèòàõ ÊÓ-2 è ÊÓ-1
ïðîâîäèëè â ñòàòè÷åñêèõ óñëîâèÿõ èç âîäíûõ ðàñòâîðîâ
Gd(NO3)3 ïðè ðÍ ^ 6. Ñîäåðæàíèå ãàäîëèíèÿ â èîíèòàõ
ñîñòàâëÿëî îò 0.0015 äî 3.1 è 4.1 ììîëü/ã äëÿ ÊÓ-1 è
ÊÓ-2%8, ñîîòâåòñòâåííî.
Óêàçàííûå èîíèòû èññëåäîâàëèñü â âîçäóøíî-ñóõîì
(ÂÑ), ìàêñèìàëüíî íàáóõøåì ãèäðàòèðîâàííîì (Ã) è
äåãèäðàòèðîâàííîì (ÄÃ) ñîñòîÿíèÿõ. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ ÂÑ
îáðàçöîâ èîíèò ïîñëå ñîðáöèè âûäåðæèâàëñÿ íà âîçäóõå
äî ïîñòîÿíñòâà âåñà (ñîäåðæàíèå ñâîáîäíîé âîäû â ìàòðèöå ñîñòàâëÿëî 10–15%). Äà îáðàçöû ïîëó÷àëè ïóòåì
òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêè ÂÑ èîíèòîâ ïðè 380 K â òå÷åíèè 6 ÷, ïîñëå ÷åãî ñðàçó æå çàïàèâàëè â èçìåðèòåëüíûå
àìïóëû. Ñïåêòðû ÝÏÐ ðåãèñòðèðîâàëè íà ñïåêòðîìåòðå
JES-3BS-X â Õ-äèàïàçîíå äëèí âîëí â îáëàñòè òåìïåðàòóð îò 170 äî 440 K.
 ìàêñèìàëüíî ãèäðàòèðîâàííûõ ñìîëàõ ÊÓ-2 è ÊÓ1 ïðè íèçêîé òåìïåðàòóðå (170 K) è îòíîñèòåëüíî ìàëûõ ñòåïåíÿõ ñîðáöèè ãàäîëèíèÿ íàáëþäàþòñÿ èäåíòè÷íûå ñïåêòðû ÝÏÐ, îñíîâíàÿ ëèíèÿ â êîòîðûõ ñîãëàñóåòñÿ ñî ñïåêòðîì ÝÏÐ âîäíûõ çàñòåêëîâàííûõ ðàñòâîðîâ Gd(NO3)3 (ðèñ. 1à è á). Çàìåòèì, ÷òî â èîíèòàõ
â ïðîöåññå îõëàæäåíèÿ íå ïðîèñõîäèò âûìîðàæèâàíèÿ
ñâîáîäíîé âîäû, è ñóëüôîñìîëû ÷àñòî èñïîëüçóþòñÿ â
êà÷åñòâå óäîáíûõ ìàòðèö äëÿ ïîëó÷åíèÿ íèçêîòåìïåðàòóðíûõ ñïåêòðîâ àêâàêîìïëåêñîâ ãàäîëèíèÿ, õàðàê-
г
в
б
a
1000
2000
3000
4000
5000
Н (Гс)
Ðèñ. 1. Ñïåêòðû ÝÏÐ èîíîâ Gd3! à â çàñòåêëîâàííîì ïðè 77 K 0.2
ìîëü/ë âîäíîì ðàñòâîðå Gd(NO3)3 ñ äîáàâëåíèåì 15 îáú¸ìíûõ % ãëèöåðèíà; á â ãèäðàòèðîâàííîì êàòèîíèòå ÊÓ-2%8; â â âîçäóøíî-ñóõîì
êàòèîíèòå ÊÓ-2%8; ã â äåãèäðàòèðîâàííîì êàòèîíèòå ÊÓ-2%8. Êîíöåíòðàöèÿ ñîðáèðîâàííûõ èîíîâ Gd3! â êàòèîíèòàõ ñîñòàâëÿëà 0.08
ììîëü/ã. Òåìïåðàòóðà èçìåðåíèÿ 170 K.
135
òåðíûõ äëÿ çàñòåêëîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ [2]. Îñíîâíàÿ
ëèíèÿ, îáÿçàííàÿ àêâàêîìïëåêñàì ãàäîëèíèÿ, ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé îãèáàþùóþ ñèãíàëîâ äëÿ íåñêîëüêèõ ïåðåõîäîâ, ñâÿçàííûõ ñ òîíêîé ñòðóêòóðîé ñïåêòðîâ ÝÏÐ
[11]. Ñïåêòð îïèñûâàåòñÿ ñïèí-ãàìèëüòîíèàíîì
1
é
ù
0 = g b HS + D ê S z2 - S ( S + 1) ú + E ( S x2 - S y2 )
3
ë
û
(1)
ñ D ? hn è D @ E. Çäåñü D è E – ïàðàìåòðû òîíêîé
ñòðóêòóðû, õàðàêòåðèçóþùèå âåëè÷èíó è ñèììåòðèþ ëîêàëüíûõ êðèñòàëëè÷åñêèõ ïîëåé íà öåíòðàëüíîì èîíå.
Ñèìóëÿöèÿ ñïåêòðà äà¸ò âåëè÷èíó D " 180 ) 10 Ãñ.
Ïîìèìî èíòåíñèâíîé ëèíèè ïðè g " 2, îáÿçàííîé àêâàêîìïëåêñàì ãàäîëèíèÿ, â ñïåêòðàõ ÝÏÐ ïðèñóòñòâóþò
ëèíèè ñ gýô " 2.8 ) 0.05, gýô " 5.55 ) 0.05, à òàêæå ñëàáûé ñèãíàë ñ gýô " 1.3 ) 0.1; ïîñëåäíèé ñèãíàë íàáëþäàåòñÿ ïðè ìàëûõ ñòåïåíÿõ ñîðáöèè, êîãäà îí íå ìàñêèðóåòñÿ ñèãíàëîì îò àêâàêîìïëåêñîâ ãàäîëèíèÿ. Èíòåíñèâíîñòü ëèíèé, íå ñâÿçàííûõ ñ ñèãíàëîì ÝÏÐ îò àêâàêîìïëåêñîâ ãàäîëèíèÿ, ðàñò¸ò ïî ìåðå óäàëåíèÿ âîäû èç
ìàòðèöû ïîëèìåðà (ðèñ. 1á, â, ã).
Ìû ïðîâåëè êîëè÷åñòâåííóþ îöåíêó îòíîøåíèÿ èíòåíñèâíîñòè ëèíèé I1/I2 ïðè g " 2 (I1) è g " 5.55 (I2) â
çàâèñèìîñòè îò ñòåïåíè ãèäðàòàöèè. Ïîñëåäíÿÿ ëèíèÿ
áûëà âûáðàíà â ñèëó òîãî, ÷òî îíà ÿâëÿåòñÿ äîñòàòî÷íî
èíòåíñèâíîé è â òî æå âðåìÿ, â îòëè÷èå îò ëèíèè c
g " 2.8, íå ïåðåêðûâàåòñÿ ñ ñèãíàëîì îò àêâàêîìïëåêñîâ
ãàäîëèíèÿ. Ðàñ÷¸ò èíòåíñèâíîñòåé ïðîâîäèëñÿ ïî ñîîòíîøåíèþ I " dH 2h, ãäå dH – øèðèíà ëèíèè, h – åå àìïëèòóäà. Îêàçàëîñü, ÷òî äëÿ ãèäðàòèðîâàííîãî êàòèîíèòà ÊÓ-2 I1/I2 " 13.7, à äëÿ âîçäóøíî-ñóõîãî – I1/I2 " 9. Â
êàòèîíèòå ÊÓ-1 ýòè çíà÷åíèÿ ñîñòàâëÿþò ñîîòâåòñòâåííî 10.9 è 6.7.  äåãèäðàòèðîâàííîì îáðàçöå ÊÓ-2 èíòåíñèâíîñòü ëèíèè I2 ïî îòíîøåíèþ ê ãèäðàòèðîâàííîìó
îáðàçöó âîçðîñëà â 9 ðàç, à â ÊÓ-1 – â 7 ðàç. Ýòè îöåíêè
ïîêàçûâàþò, ÷òî â ïðîöåññå äåãèäðàòàöèè ðàñòåò êîëè÷åñòâî êîìïëåêñîâ ãàäîëèíèÿ, â ôîðìèðîâàíèè êîòîðûõ,
ïîìèìî ìîëåêóë âîäû, ó÷àñòâóþò è àêòèâíûå SO#3 -ãðóïïèðîâêè, ò.å. ýòè êîìïëåêñû íåïîñðåäñòâåííî ñâÿçàíû ñ
ìàòðèöåé ïîëèìåðà. Íåó÷àñòèå â êîìïëåêñîîáðàçîâàíèè
ôåíîëüíûõ ãðóïïèðîâîê ÊÓ-1 ïðè óñëîâèÿõ ýêñïåðèìåíòà ïîäòâåðæäàåòñÿ íàáëþäåíèåì èäåíòè÷íûõ ëèíèé â
ñïåêòðàõ ÝÏÐ Gd3! â ÊÓ-2 è ÊÓ-1 êàòèîíèòàõ.
Ñèãíàëû ñ ýôôåêòèâíûìè g-ôàêòîðàìè 2.8; 5.5 è 1.3
íå ìîãóò áûòü îáúÿñíåíû äåéñòâèåì êðèñòàëëè÷åñêèõ
ïîëåé òîëüêî àêñèàëüíîé ñèììåòðèè ñ D ? hn èëè
D @ hn. Äëÿ ïðàâèëüíîãî èõ îòíåñåíèÿ áûëî èñïîëüçîâàíî ïðèáëèæåíèå ñèëüíûõ êðèñòàëëè÷åñêèõ ïîëåé ñ
D @ hn è ïðèñóòñòâèåì íå òîëüêî àêñèàëüíûõ, íî è ðîìáè÷åñêèõ êîìïîíåíò [12].
 [12] áûë ââåä¸í ïàðàìåòð l " E/D. Ðàñ÷¸òû ïðîâîäèëèñü äëÿ ñïèíà S " 5/2 è ñïèí-ãàìèëüòîíèàíà, çàïèñàííîãî â åäèíèöàõ l:
1
é
ù
0 = ê S z2 - S ( S + 1) ú + l ( S x2 - S y2 ).
3
ë
û
(2)
136
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
 íàñòîÿùåé ðàáîòå ïîäîáíûå ðàñ÷¸òû âûïîëíåíû äëÿ
S " 7/2.
Ðåøåíèÿ óðàâíåíèÿ äëÿ ìàòðèöû ýíåðãèè ñîîòâåòñòâóþò ÷åòûð¸ì äâàæäû âûðîæäåííûì óðîâíÿì ýíåðãèè
(êðàìåðñîâûì äóáëåòàì) ñ ýôôåêòèâíûìè ñïèíàìè S "
1/2, êîòîðûå ïðîíóìåðîâàíû èíäåêñîì i " 1, 2, 3, 4. Äóáëåò ñ èíäåêñîì 1 ÿâëÿåòñÿ íèæíèì ïðè óñëîâèè, ÷òî D
ïîëîæèòåëüíî. Íà ðèñ. 2 ãðàôè÷åñêè ïðåäñòàâëåíû çàâèñèìîñòè ýôôåêòèâíûõ g-ôàêòîðîâ îò ïàðàìåòðà l äëÿ
êàæäîãî èç ÷åòûð¸õ äóáëåòîâ.
Ïîñêîëüêó ïîëèìåðíûå êîìïëåêñû, êàê, íàïðèìåð, è
êîìïëåêñû â âûñîêîòåìïåðàòóðíûõ ñò¸êëàõ è â äðóãèõ
íåóïîðÿäî÷åííûõ èëè ÷àñòè÷íî óïîðÿäî÷åííûõ ñèñòåìàõ, èìåþò ðàçáðîñ â ñèììåòðèÿõ áëèæàéøåãî îêðóæåíèÿ îòäåëüíûõ ïàðàìàãíèòíûõ öåíòðîâ, â ñïåêòðàõ ÝÏÐ
ìû íàáëþäàåì íå îäíó ëèíèþ, à îãèáàþùóþ ñîâîêóïíîñòè ëèíèé ñ áëèçêèìè, íî îòëè÷àþùèìèñÿ äðóã îò äðóãà
ïàðàìåòðàìè. Ïîýòîìó, äëÿ îïèñàíèÿ ýòîé ëèíèè íåîáõîäèìî, ÷òîáû l èçìåíÿëîñü â îïðåäåë¸ííûõ ïðåäåëàõ.
Íàáëþäàåìûå ñèãíàëû â ñïåêòðå çàêðåïë¸ííûõ êîìïëåê-
gэф
E4
15
gz
10
gx
5
ñîâ õîðîøî ñîãëàñóþòñÿ ñî çíà÷åíèÿìè gx " 2.8, gz " 1.3
îò ïåðâîãî äóáëåòà äëÿ l " 0.125 ) 0.025 (ñèãíàë, ñîîòâåòñòâóþùèé gy, íå ïðîïèñûâàåòñÿ èç-çà ñëèøêîì ñëàáûõ ìàãíèòíûõ ïîëåé) è gx À gy À gz À 5.5 îò âòîðîãî
äóáëåòà.
Ïðîöåññû äåãèäðàòàöèè, ïðèâîäÿùèå ê óìåíüøåíèþ
ñâîáîäíîé è ñëàáîñâÿçàííîé âîäû è ñáëèæåíèþ ïîëèìåðíûõ öåïåé, ñïîñîáñòâóþò ðîñòó êîëè÷åñòâà êîìïëåêñîâ, âçàèìîäåéñòâóþùèõ ñ SO3#-ãðóïïàìè ïî îòíîøåíèþ
ê àêâàêîìïëåêñàì.
Ïðè êîìíàòíîé è áîëåå âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ ñïåêòðû ÝÏÐ äëÿ ìàëûõ êîíöåíòðàöèé ñîðáèðîâàííûõ èîíîâ
ãàäîëèíèÿ â ãèäðàòèðîâàííûõ è âîçäóøíî-ñóõèõ èîíèòàõ íàãëÿäíî îòðàæàþò ïðèñóòñòâèå êàê ñâîáîäíûõ, òàê
è çàêðåïë¸ííûõ êîìïëåêñîâ (ðèñ. 3), ïîñêîëüêó òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè øèðèí ëèíèé ñïåêòðîâ ÝÏÐ ýòèõ
öåíòðîâ ðàçëè÷íû.  âîäíûõ ðàñòâîðàõ è â ïîëèìåðíûõ ìàòðèöàõ, ãäå èìååòñÿ ñâîáîäíàÿ âîäà, øèðèíû
ëèíèé ñïåêòðîâ ÝÏÐ àêâàêîìïëåêñîâ ãàäîëèíèÿ äîëæíû îïðåäåëÿòüñÿ ìåõàíèçìîì ýëåêòðîííîé ðåëàêñàöèè,
ñâÿçàííûì ñ ìîäóëÿöèåé êîìïîíåíò òåíçîðà òîíêîãî
ðàñùåïëåíèÿ âðàùàòåëüíûì (“êóâûðêàòåëüíûì”) äâèæåíèåì êîìïëåêñîâ [13–15]. Äåéñòâèòåëüíî, õàðàêòåð
çàâèñèìîñòè dÍ(Ò) äëÿ àêâàêîìïëåêñîâ Gd3! â âîäíûõ
ðàñòâîðàõ è ãèäðàòèðîâàííûõ èîíèòàõ (ðèñ. 3) èäåíòè÷åí (ëèíèè ñóæàþòñÿ ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû), íî
øèðèíû ëèíèé ÝÏÐ â èîíèòàõ áîëüøå, ÷åì â âîäíûõ
ðàñòâîðàõ, ïðè÷¸ì èõ çíà÷åíèÿ äëÿ ÊÓ-1 è ÊÓ-2 ëî-
gy
0
15
550
10
E3
gz
5
500
gx
450
gy
0
400
15
E2
gx
5
gz
0
15
δH (Гс)
350
gy
10
300
250
200
E1
gy
150
10
100
5
0
0
gx
50
gz
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
l
Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòü âåëè÷èí ýôôåêòèâíûõ g-ôàêòîðîâ äóáëåòîâ Å1–
Å4 äëÿ S " 7/2 îò l " Å/D. Çà èñêëþ÷åíèåì ïîðÿäêà ðàñïîëîæåíèÿ
óðîâíåé ýíåðãèè, îáëàñòü 1/3 7 l 7 1 ÿâëÿåòñÿ èçáûòî÷íîé. Ñèììåòðèÿ îòíîñèòåëüíî òî÷êè l " 1/3 äîñòèãàåòñÿ èçìåíåíèåì çíàêà D, ïðåîáðàçîâàíèåì y G z è ïîäñòàíîâêîé lS " (1 # l)/(3l ! 1) âìåñòî l [12].
300
330
360
390
420
450
480
Т (К)
Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòü øèðèí ëèíèé ÝÏÐ îò òåìïåðàòóðû äëÿ àêâàêîìïëåêñîâ ãàäîëèíèÿ â âîäíûõ ðàñòâîðàõ (c), â ãèäðàòèðîâàííûõ êàòèîíèòàõ ÊÓ-1 (T) è ÊÓ-2 (U), à òàêæå äëÿ çàêðåïë¸ííîãî êîìïëåêñà (B),
â îáðàçîâàíèè êîòîðîãî ó÷àñòâóþò SO3#-ãðóïïû (ëèíèÿ ïðè gýô " 5.5).
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006 |
dÍää " ÀÑ,
(3)
A = 30.4 × 1020 g b S ( S + 1) .
(4)
ãäå
Äëÿ ñïèíà S " 7/2 À " 223.7 Ãñ/ìîëü.
400
350
300
δHдд (Гс)
æàòñÿ íà îäíó êðèâóþ. Ìû ïðîâåëè îöåíêó çíà÷åíèé
âðåìåí êîððåëÿöèè tr, èñõîäÿ èç ôîðìóë, ïðèâåä¸ííûõ
â ðàáîòàõ [14, 15], è ñ èñïîëüçîâàíèåì âåëè÷èíû ïàðàìåòðà òîíêîé ñòðóêòóðû, ïîëó÷åííîé â [9] èç àíàëèçà
øèðèí ëèíèé âîäíûõ ðàñòâîðîâ. Îêàçàëîñü, ÷òî âðåìåíà êîððåëÿöèè äëÿ àêâàêîìïëåêñîâ Gd3! â ãèäðàòèðîâàííûõ èîíèòàõ â 1.5–3 ðàçà äëèííåå âðåìåí êîððåëÿöèè â âîäíûõ ðàñòâîðàõ. Íàïðèìåð, â ãèäðàòèðîâàííûõ èîíèòàõ tr " 1.3$10#11 ñ (Ò " 285 K); 0.84$10#11 ñ
(Ò " 350 K); 0.44$10#11 ñ (Ò " 450 K), à â âîäíûõ ðàñòâîðàõ ïðè òåõ æå òåìïåðàòóðàõ tr " 0.88$10#11, 0.4%
10#11 è 0.12$10#11 ñ, ñîîòâåòñòâåííî.  âîçäóøíî-ñóõèõ èîíèòàõ ñâîáîäíàÿ âîäà ïðèñóòñòâóåò, íî â íåáîëüøèõ êîëè÷åñòâàõ, è ïîëèìåðíûå öåïè íå òàê ñèëüíî
ðàñòÿíóòû, êàê â ãèäðàòèðîâàííûõ èîíèòàõ. Ïîýòîìó
âðàùàòåëüíîå äâèæåíèå êîìïëåêñîâ çàòîðìîæåíî ïî
ñðàâíåíèþ ñ ãèäðàòèðîâàííûìè èîíèòàìè. Òàê, ïðè èçìåíåíèè òåìïåðàòóðû îò 293 äî 370 K øèðèíà ëèíèè
â âîçäóøíî-ñóõîì èîíèòå èçìåíÿåòñÿ îò 775 äî 650 Ãñ,
ò.å. dÍ óìåíüøèëàñü â 1.2 ðàçà. À â ãèäðàòèðîâàííûõ
èîíèòàõ â òîì æå äèàïàçîíå òåìïåðàòóð dÍ èçìåíèëàñü
â 1.8 ðàçà.
Øèðèíû ëèíèé ñèãíàëîâ ÝÏÐ äëÿ çàêðåïë¸ííûõ
êîìïëåêñîâ íå çàâèñÿò îò òåìïåðàòóðû èëè çàâèñÿò îò
íå¸ ÷ðåçâû÷àéíî ñëàáî äàæå â ìàêñèìàëüíî ãèäðàòèðîâàííûõ èîíèòàõ (ñì. ðèñ. 3), ïîñêîëüêó íåïîñðåäñòâåííàÿ ñâÿçü èîíîâ Gd3! ñ ôóíêöèîíàëüíûìè SO3#-ãðóïïàìè ïîëèìåðíîé ìàòðèöû ïðåïÿòñòâóåò ñâîáîäíîìó äâèæåíèþ. Îòñþäà íàëè÷èå èëè îòñóòñòâèå çàâèñèìîñòè
dÍ(Ò) â ãèäðàòèðîâàííûõ èîíèòàõ ÿâëÿåòñÿ êà÷åñòâåííûì òåñòîì äëÿ âûäåëåíèÿ ñâîáîäíûõ è çàêðåïë¸ííûõ
êîìïëåêñîâ â ïîëèìåðíîé ìàòðèöå.
Ïðè óâåëè÷åíèè êîíöåíòðàöèè ñîðáèðîâàííûõ èîíîâ
Gd3! íàáëþäàåòñÿ óøèðåíèå ëèíèé ÝÏÐ, ïðè÷¸ì íàèáîëåå ñèëüíî îíî ïðîÿâëÿåòñÿ â ïðîöåññå äåãèäðàòàöèè
èîíèòîâ, â ðåçóëüòàòå êîòîðîãî êàê àêâàêîìïëåêñû, òàê è
êîìïëåêñû ñ SO3#-ãðóïïàìè ñáëèæàþòñÿ è ìåæäó íèìè
óñèëèâàþòñÿ äèïîëü-äèïîëüíûå âçàèìîäåéñòâèÿ. Íà
ðèñ. 4 ïðèâåäåíà çàâèñèìîñòü dÍää(Ñ) " dÍ # dÍ0 äëÿ àêâàêîìïëåêñà Gd3! â ìàòðèöå âîçäóøíî-ñóõîãî ïîëèìåðà
ÊÓ-1 ïðè 170 K. Çäåñü dÍ – èçìåðÿåìàÿ øèðèíà ëèíèè;
dÍ0 – âêëàä, íå çàâèñÿùèé îò êîíöåíòðàöèè; Ñ – êîíöåíòðàöèÿ â ìîëü/ë. Äëÿ äàííîãî èîíèòà âåëè÷èíà dÍ0 ïîëó÷åíà ïðè ìàëûõ êîíöåíòðàöèÿõ ñîðáèðîâàííûõ èîíîâ
(0.04 è 0.08 ììîëü/ã) è ñîñòàâëÿåò 100 Ãñ. Îòìåòèì, ÷òî
îíà ñîãëàñóåòñÿ ñ âåëè÷èíîé dÍ0 â çàñòåêëîâàííûõ ðàñòâîðàõ Gd(NO3)3 [16].
Äëÿ äèïîëü-äèïîëüíûõ âçàèìîäåéñòâèé â òâ¸ðäîòåëüíîì ïðèáëèæåíèè è ëîðåíöîâîé ôîðìû ëèíèè [11, 17]:
137
250
200
150
100
50
0
0
1
2
С (ммоль/г)
3
Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòü äèïîëü-äèïîëüíîé øèðèíû ëèíèè îò êîíöåíòðàöèè ñîðáèðîâàííûõ èîíîâ äëÿ ñèãíàëà, îáÿçàííîãî àêâàêîìïëåêñàì
ãàäîëèíèÿ â âîçäóøíî-ñóõîì êàòèîíèòå ÊÓ-1 ïðè 170 K.
Àíàëèç çàâèñèìîñòè dÍää(Ñ) ïîêàçàë, ÷òî â îáëàñòè
êîíöåíòðàöèé 0.08–0.8 ììîëü/ã íàáëþäàåòñÿ áîëåå ðåçêèé ðîñò øèðèí ëèíèé ïî ñðàâíåíèþ ñ ðîñòîì êîíöåíòðàöèè. Òàê, ïðè èçìåíåíèè êîíöåíòðàöèè ïðèìåðíî â
ïÿòü ðàç (îò 0.08 äî 0.415 ììîëü/ã) dÍää âîçðàñòàåò â 9–
10 ðàç, ò.å. àêòèâíî ïðîèñõîäèò çàïîëíåíèå ïîð, â êîòîðûõ èìåþòñÿ óñëîâèÿ äëÿ îáðàçîâàíèÿ ïîâûøåííûõ
ëîêàëüíûõ êîíöåíòðàöèé ãàäîëèíèÿ. Ïðè Ñ ` 1.66
ììîëü/ã çàâèñèìîñòü dÍää(Ñ) âûõîäèò íà ïëàòîîáðàçíûé ó÷àñòîê ñ dÍää " 380 Ãñ. Ñîãëàñíî óðàâíåíèÿì (3)
è (4), ìàêñèìàëüíàÿ ëîêàëüíàÿ êîíöåíòðàöèÿ, ñîîòâåòñòâóþùàÿ ýòîé øèðèíå, ñîñòàâëÿåò Ñëîê " 1.7 ìîëü/ë è
îáÿçàíà êîìïëåêñàì, îáúåäèí¸ííûì â êëàñòåðû â ïîðàõ ñ óâåëè÷åííûìè ðàçìåðàìè. Ðàññòîÿíèå íàèáîëüøåãî ñáëèæåíèÿ ìåæäó èîíàìè ãàäîëèíèÿ â òàêèõ êëàñòåðàõ ìîæíî îïðåäåëèòü èç ñîîòíîøåíèÿ:
d =
3
1
À 10.2 Å.
Cëîê
Ïîñêîëüêó â èîíèòàõ ñ ãåëåâîé ñòðóêòóðîé áîëüøèå ïîðû
äîñòèãàþò ðàçìåðîâ íåñêîëüêèõ ñîòåí àíãñòðåì, â íèõ
ìîãóò îáðàçîâàòüñÿ êëàñòåðû, ñîäåðæàùèå äî íåñêîëüêèõ äåñÿòêîâ êîìïëåêñîâ.
Èíòåðåñíî îòìåòèòü ñëåäóþùèé ôàêò: ïðè êîíöåíòðàöèÿõ ñîðáèðîâàííûõ èîíîâ Gd3! äî 0.8 ììîëü/ã øèðèíû ëèíèé ñïåêòðîâ ÝÏÐ â ÊÓ-2 è ÊÓ-1 èîíèòàõ ïðàêòè÷åñêè ñîâïàäàþò; â òî æå âðåìÿ ïðåäåëüíûå âåëè÷èíû
dÍ, ñîîòâåòñòâóþùèå ìàêñèìàëüíûì ëîêàëüíûì êîíöåíòðàöèÿì ãàäîëèíèÿ, îòëè÷àþòñÿ äëÿ èîíèòîâ ÊÓ-2 è ÊÓ1.  ÊÓ-1 ýòè øèðèíû è ñîîòâåòñòâóþùèå èì ëîêàëüíûå êîíöåíòðàöèè èîíîâ ñîñòàâëÿþò 70–75% îò àíàëîãè÷íûõ âåëè÷èí â ÊÓ-2 èîíèòå. Ïîñêîëüêó SO3H-ãðóïïû îïðåäåëÿþò ïðîöåññ ñîðáöèè êàê ïî èîíîîáìåííîìó ìåõàíèçìó, òàê è â ðåçóëüòàòå êîîðäèíàöèîííîãî
âçàèìîäåéñòâèÿ, èç äàííûõ ïî øèðèíàì ëèíèé ÝÏÐ
ñîîòâåòñòâóþùèõ öåíòðîâ ìû ìîæåì îöåíèòü îòíîñèòåëüíîå êîëè÷åñòâî SO3#-ãðóïï â ïðèìåíÿåìûõ íàìè èîíèòàõ. Ïî íàøèì äàííûì SO3#-ãðóïï â ñìîëå ÊÓ-2 â 1.3
138
|
научные сообщения
ðàçà áîëüøå, ÷åì â ÊÓ-1, ÷òî ñîãëàñóåòñÿ ñ õèìè÷åñêèìè
äàííûìè (â 1.25 ðàçà) [2].
Ëèòåðàòóðà
1. Âèøíåâñêàÿ Ã.Ï., Ñàôèí Ð.Ø., Ëèïóíîâ È.Í., Êàçàíöåâ Å.È.: Òåîð.
è ýêñïåðèì. õèìèÿ 12, ¹ 5, 707 (1976)
2. Âèøíåâñêàÿ Ã.Ï., Ìîëî÷íèêîâ Ë.Ñ., Ñàôèí Ð.Ø.: ÝÏÐ â èîíèòàõ.
Ì.: Íàóêà 1992. 165 ñ.
3. Vishnevskaja G.P., Saphin R.Sh., Molotshnikov L.S., et al.: Mol. Phys.
34, no. 5, 1329 (1977)
4. Âèøíåâñêàÿ Ã.Ï., Ñàôèí Ð.Ø., Ðàìàçàíîâ Ð.Ò., Ãîðîæàíèí Â.À.: Òåîð.
è ýêñïåðèì. õèìèÿ 16, ¹ 5, 688 (1980)
5. Âèøíåâñêàÿ Ã.Ï., Ñàôèí Ð.Ø., Ôðîëîâà Å.Í.: Æóðí. ôèç. õèìèè 70,
¹ 12, 2209 (1996)
6. Ìàíê Â.Â., Ãîðîõîâàòñêàÿ Í.Â., Àòàìàíåíêî È.Ä., Êóðèëåíêî Î.Ä.:
Êîëëîèä. æóðí. 38, ¹ 3, 467 (1976)
Казанский физико–технический институт 2006
7. Àñòàíèíà À.Í., Âîëêîâ Â.È., Ñìèðíîâà Ã.Ë. è äð.: Æóðí. ôèç. õèìèè
61, ¹ 10, 2802 (1987)
8. Naderi M., Dale J.A., Parkes G.M.B., Brown D.R.: React. Funct. Polym.
51, 25 (2002)
9. Âèøíåâñêàÿ Ã.Ï., Ôðîëîâà Å.Í., Ôàõðóòäèíîâ À.Ð.: Æóðí. ôèç.
õèìèè 76, ¹ 5, 874 (2002)
10. Âèøíåâñêàÿ Ã.Ï., Ôðîëîâà Å.Í., Ãàòàóëëèí À.Ì.: ÔÒÒ 45, ¹ 5, 817
(2003)
11. Àáðàãàì À., Áëèíè Á.: Ýëåêòðîííûé ïàðàìàãíèòíûé ðåçîíàíñ
ïåðåõîäíûõ èîíîâ, ò. 1. Ì.: Ìèð 1972. 652 ñ.
12. Wickman H.H., Klein M.P., Shirly D.A.: J. Chem. Phys. 42, 2113 (1965)
13. Mc. Garvey B.R.: J. Chem. Phys. 61, no. 9, 1232 (1957)
14. Mc. Lachlan A.D.: Proc. Roy. Soc. (L) A 280, no. 1381, 271 (1964)
15. Powell D.H., Merbach A.E., Gonzales G., et al.: Helv. Chim. Acta 76,
2129 (1993)
16. Âèøíåâñêàÿ Ã.Ï., Ôðîëîâà Å.Í., Ãàòàóëëèí À.Ì.: ÔÒÒ 45, ¹ 7,
1263 (2003)
17. Ëåáåäåâ ß.Ñ., Ìóðîìöåâ Â.È.: ÝÏÐ è ðåëàêñàöèÿ ñòàáèëèçèðîâàííûõ ðàäèêàëîâ. Ì.: Õèìèÿ 1972. 255 ñ.
Казанский физико–технический институт 2006
Âëèÿíèå âíåøíåñôåðíîãî àíèîíà íà ñâîéñòâà cïèíîâîãî ïåðåõîäà
" PF6, NO3
â Fe(4-OCH3-SalEen)2Y, Y "
Ò. À. Èâàíîâà, È. Â. Îâ÷èííèêîâ, À. Í. Òóðàíîâ
Ëàáîðàòîðèÿ ìîëåêóëÿðíîé ðàäèîñïåêòðîñêîïèè
 ñîåäèíåíèÿõ Fe(4-OCH3-SalEen)2Y ñ Y " PF6, NO3 ìåòîäîì ÝÏÐ íàáëþäàëñÿ ñïèíîâûé ïåðåõîä èîíîâ Fe(III)
èç âûñîêîñïèíîâîãî â íèçêîñïèíîâîå ñîñòîÿíèå. Óñòàíîâëåíî, ÷òî ñîåäèíåíèå ñ NO3, â îòëè÷èå îò ñîåäèíåíèÿ
ñ PF6, îáíàðóæèâàåò òåìïåðàòóðíûé ãèñòåðåçèñ ñïèí-ïåðåõîäíûõ ñâîéñòâ. Íà îñíîâàíèè äàííûõ ÝÏÐ îïðåäåëåíû òåðìîäèíàìè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ñïèíîâûõ ïåðåõîäîâ. Îñîáåííîñòè òåìïåðàòóðíîé äèíàìèêè âîçíèêíîâåíèÿ íèçêîñïèíîâûõ êîìïëåêñîâ ñîîòâåòñòâóþò äîìåííîé ìîäåëè ðàçâèòèÿ ñïèíîâîãî ïåðåõîäà.
Ââåäåíèå
Ìåòîäèêà ýêñïåðèìåíòà
 îêòàýäðè÷åñêèõ êîìïëåêñàõ èîíû Fe(III) ìîãóò ñóùåñòâîâàòü ëèáî â âûñîêîñïèíîâîì (ÂÑ) (6A1, S " 5/2),
ëèáî â íèçêîñïèíîâîì (ÍÑ) (2T2, S " 1/2) ñîñòîÿíèÿõ
â çàâèñèìîñòè îò ñîîòíîøåíèÿ ìåæäó âåëè÷èíàìè ðàñùåïëåíèÿ óðîâíåé ýíåðãèè d-ýëåêòðîíà â êóáè÷åñêîì
êðèñòàëëè÷åñêîì ïîëå è ýíåðãèè ñïàðèâàíèÿ ñïèíîâ.
Åñëè ýòè âåëè÷èíû ñðàâíèìû, òî ïîä âëèÿíèåì òåìïåðàòóðû, äàâëåíèÿ èëè îáëó÷åíèÿ ñâåòîì ìîæåò áûòü
èíäóöèðîâàí ñïèíîâûé ïåðåõîä ÍÑ G ÂÑ. Èíòåðåñíûìè äëÿ ïðàêòè÷åñêîãî ïðèìåíåíèÿ (â êà÷åñòâå ïåðåêëþ÷àåìûõ ìîëåêóëÿðíûõ óñòðîéñòâ) ÿâëÿþòñÿ ñîåäèíåíèÿ, â êîòîðûõ íàáëþäàåòñÿ ðåçêèé ñïèíîâûé ïåðåõîä, îáëàäàþùèé òåìïåðàòóðíûì ãèñòåðåçèñîì ìàãíèòíûõ è/èëè îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ, îïðåäåëÿåìûõ îòíîñèòåëüíûì ñîäåðæàíèåì ÂÑ è ÍÑ ôðàêöèé K "
ÕÂÑ/XÍÑ [1, 2]. Âîçìîæíîñòü íàáëþäåíèÿ ñïèíîâîãî ïåðåõîäà â ñîåäèíåíèÿõ êëàññà Fe(Z-SalEen)2Y ñ Z " 3OCH3 è 5-OCH3 ïðîäåìîíñòðèðîâàíà â [3, 4]. Ïîêàçàíî, ÷òî ñâîéñòâà ñïèíîâîãî ïåðåõîäà ñóùåñòâåííî çàâèñÿò êàê îò ñîñòàâà ñîåäèíåíèÿ (âèäà èñïîëüçóåìîãî
ôðàãìåíòà Z è âíåøíåñôåðíîãî àíèîíà Y), òàê è îò
ïðåäûñòîðèè ìàòåðèàëà (îíè ìåíÿþòñÿ ïîñëå ïðîöåäóðû ðàñòèðàíèÿ èëè äîïèðîâàíèÿ èîíàìè äðóãîãî ñîðòà). Â ðÿäó èññëåäîâàííûõ ñîåäèíåíèé ëèøü â îäíîì
áûë îáíàðóæåí ñïèíîâûé ïåðåõîä ñ ãèñòåðåçèñîì ìàãíèòíûõ ñâîéñòâ øèðèíîé ;3°. Â óêàçàííûõ ðàáîòàõ
ïàðàìåòðû ñïèíîâîãî ïåðåõîäà îïðåäåëÿëèñü èç èçìåðåíèé òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè èëè ì¸ññáàóýðîâñêèõ ñïåêòðîâ.  íàñòîÿùåé ðàáîòå îáíàðóæåí òåìïåðàòóðíûé ãèñòåðåçèñ ìàãíèòíûõ ñâîéñòâ øèðèíîé 11° êîìïëåêñîâ Fe(III) â ñîåäèíåíèè Fe(4-OCH3-SalEen)2NO3 è îáñóæäåíî âëèÿíèå âíåøíåñôåðíîãî àíèîíà Y íà ýòè ñâîéñòâà.  îòëè÷èå îò [3, 4] òåðìîäèíàìè÷åñêèå ñâîéñòâà ïåðåõîäà
îïðåäåëåíû èç äàííûõ ÝÏÐ.
Ñîåäèíåíèÿ Fe(4-OCH3-SalEen)2Y ñ Y " PF6, NO3 (ñîåäèíåíèÿ I è II ñîîòâåòñòâåííî) ñèíòåçèðîâàíû ïî ìåòîäèêå, àíàëîãè÷íîé îïèñàííîé â [3]. Èçìåðåíèÿ ÝÏÐ
âûïîëíåíû â X-äèàïàçîíå â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 10–
300 K, ïðè÷¸ì èäåíòè÷íîñòü óñëîâèé èçìåðåíèÿ â òåìïåðàòóðíîì öèêëå “300 D 10 D 300 K” êîíòðîëèðîâàëàñü ïî ïîêàçàíèÿì ñîîòâåòñòâóþùèõ ïðèáîðîâ è ñèãíàëó ýòàëîíà.
Ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé ÝÏÐ
 îáîèõ ñîåäèíåíèÿõ ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå íàáëþäàåòñÿ àíèçîòðîïíûé ñïåêòð ÝÏÐ, ïðåäñòàâëÿþùèé
ñóïåðïîçèöèþ ïî êðàéíåé ìåðå äâóõ òèïîâ ñèãíàëîâ: â
ñîåäèíåíèè I ýòî øèðîêèé ñëàáîïîëåâîé ñèãíàë ñ gýôô ;
3.6 è ñèãíàë ñ gýôô ; 2.11, ïî ôîðìå áëèçêèé ê èçîòðîïíîìó (ðèñ. 1à); â ñîåäèíåíèè II ýòî ñîîòâåòñòâåííî øèðîêèé ñëàáîïîëåâîé ñèãíàë ñ gýôô ; 3.45 è ñèãíàë ñ
gýôô ; 2.15 (ðèñ. 1á). Óêàçàííûå âåëè÷èíû gýôô îïðåäåëÿëèñü â òî÷êå ïåðåñå÷åíèÿ ñ íóëåâîé ëèíèåé. Íàáëþäàåìûå ñèãíàëû ïðèíàäëåæàò èîíàì Fe(III) â ÂÑ ñîñòîÿíèè
è îïèñûâàþòñÿ ñïèí-ãàìèëüòîíèàíîì:
0 " gb HS ! D[SZ2 # (1/3)S(S ! 1)] ! E(SX2 # SY2).
(1)
Ïðè óñëîâèè hn ? D ýíåðãåòè÷åñêèå óðîâíè ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé òðè îòäåëüíûõ äóáëåòà, è ñïåêòð ÝÏÐ âíóòðè êàæäîãî èç íèõ îïèñûâàåòñÿ Sýôô " 1/2 [5, 6]. Ïàðàìåòðû íàáëþäàåìîãî â ñîåäèíåíèè I ñëàáîïîëåâîãî ñèãíàëà ñîîòâåòñòâóþò ýôôåêòèâíûì g-ôàêòîðàì ñðåäíåãî
äóáëåòà ïðè D ` 0.3 ñì#1 è Å/D ; 0.22. Ñèãíàë â II ìîæåò áûòü îïèñàí ïðèìåðíî òåìè æå ïàðàìåòðàìè, íî â
îòëè÷èå îò I ñ ïîíèæåíèåì òåìïåðàòóðû äî ;114 K ñî
ñòîðîíû ñëàáûõ ïîëåé âîçíèêàåò è óñèëèâàåòñÿ äîïîëíèòåëüíàÿ ëèíèÿ ñ gýôô ; 8.5. Ïî-âèäèìîìó, ýòî íàêëàäûâàåòñÿ ñèãíàë îò íèæíåãî äóáëåòà, ÷òî óêàçûâàåò íà
139
140
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
a
a
13
12
(:256)
24 K
(:128)
70 K
(:32)
117 K
11
ln(IНС)
9K
(:16)
222 K
(:4)
242 K
(:2)
10
9
8
7
6
293 K
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
50
100
150
T (K)
200
250
6000
300
б
H (Э)
12
10
б
20 K
42 K
83 K
102 K
111 K
122 K
200 K
292 K
(:640)
(:128)
(:64)
(:64)
(:4)
(:2)
ln(IНС)
8
6
4
2
0
20
40
60
80
100
120
140
160
T (K)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Ðèñ. 1. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ñïåêòðîâ ÝÏÐ Fe(III) â Fe(4-OCH3SalEen)2PF6 (à) è Fe(4-OCH3-SalEen)2NO3 (á); n " 9343 ÌÃö.
Ðèñ. 2. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü èíòåíñèâíîñòè ñèãíàëà íèçêîñïèíîâîãî Fe(III) â Fe(4-OCH3-SalEen)2PF6 (à) è Fe(4-OCH3-SalEen)2NO3
(á). Ñïëîøíàÿ ëèíèÿ – îòíîñèòåëüíàÿ èíòåíñèâíîñòü, ðàññ÷èòàííàÿ ïî
çàêîíó Êþðè.
áîëüøóþ âåëè÷èíó ðàñùåïëåíèÿ â íóëåâîì ïîëå â ýòîì
ñîåäèíåíèè ïî ñðàâíåíèþ ñ I. Äàëüíåéøåå èçìåíåíèå
òåìïåðàòóðû íèæå T ; 114 K ïðèâîäèò ê ðåçêîìó óìåíüøåíèþ èíòåíñèâíîñòè ñëàáîïîëåâîãî ñèãíàëà â II.
Ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû, íà÷èíàÿ ñ Ò1 À 250 K
äëÿ I è Ò1 À 120 K äëÿ II, âîçíèêàåò è óâåëè÷èâàåòñÿ
ïî èíòåíñèâíîñòè ñèãíàë îò ÍÑ Fe(III) (ðèñ. 1à è á
ñîîòâåòñòâåííî). Îí èìååò ôîðìó, õàðàêòåðíóþ äëÿ
ñïåêòðà ðîìáè÷åñêîé ñèììåòðèè ñ S " 1/2, è îïèñûâàåòñÿ íå çàâèñÿùèìè îò òåìïåðàòóðû ïàðàìåòðàìè g1 "
2.233; g2 " 2.146; g3 " 2.023 äëÿ ñîåäèíåíèÿ I è g1 "
2.266; g2 " 2.227; g3 " 1.923 äëÿ ñîåäèíåíèÿ II. Îòíîñèòåëüíîå èçìåíåíèå èíòåíñèâíîñòè ýòîãî ñèãíàëà â
îáëàñòè íèçêèõ òåìïåðàòóð Ò ^ T2 À 170 K äëÿ I è
Ò ^ T2 À 90 K äëÿ II õîðîøî îïèñûâàåòñÿ çàêîíîì
Êþðè. Â èíòåðâàëå DÒ " Ò1 # Ò2 èìååò ìåñòî áîëåå
ðåçêîå èçìåíåíèå îòíîñèòåëüíîé èíòåíñèâíîñòè ñèãíàëà (ðèñ. 2), ñâèäåòåëüñòâóþùåå î ñóùåñòâîâàíèè â
ýòèõ ñîåäèíåíèÿõ ñïèíîâîãî ïåðåõîäà. Ïðè ýòîì äëÿ
ñîåäèíåíèÿ II õîä òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè èíòåíñèâíîñòè ñèãíàëà ÍÑ Fe(III) ïðè ïîíèæåíèè è ïîâûøåíèè òåìïåðàòóðû ðàçëè÷åí, òî åñòü ñóùåñòâóåò òåì-
ïåðàòóðíûé ãèñòåðåçèñ îòíîñèòåëüíîãî ñîäåðæàíèÿ ÍÑ
ôðàêöèè. Âûáîð ëîãàðèôìè÷åñêîé øêàëû ïî îñè îðäèíàò íà ðèñ. 2 ïîçâîëÿåò áîëåå íàãëÿäíî ïîêàçàòü èçìåíåíèå õîäà òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè èíòåíñèâíîñòè
ÍÑ ñèãíàëà â îáëàñòè ñïèíîâîãî ïåðåõîäà.
Ñëåäóåò îòìåòèòü åùå íåêîòîðûå îñîáåííîñòè ñèãíàëîâ ÝÏÐ ÍÑ êîìïëåêñîâ Fe(III) â II. Ìåæäó ïèêàìè
äëÿ ïàðàëëåëüíîé è ïåðïåíäèêóëÿðíîé îðèåíòàöèé íàáëþäàþòñÿ íåêîòîðûå ñëàáûå äîïîëíèòåëüíûå ëèíèè,
ïîëîæåíèå êîòîðûõ ìåíÿåòñÿ ïðè âðàùåíèè îáðàçöà (à
òàêæå è ïðè èçìåíåíèè òåìïåðàòóðû). Èõ îáû÷íî ñâÿçûâàþò ñ ìåëêîêðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðîé îáðàçöà è ïóò¸ì òùàòåëüíîãî ðàñòèðàíèÿ èçáàâëÿþòñÿ îò ýòèõ äîïîëíèòåëüíûõ ñèãíàëîâ. Íî, êàê ïîêàçàíî â [4], ïðîöåäóðà
ðàñòèðàíèÿ îáðàçöîâ, àíàëîãè÷íûõ èññëåäóåìûì â íàñòîÿùåé ðàáîòå, ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ òåðìîäèíàìè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ñïèíîâîãî ïåðåõîäà. Ïîýòîìó ìû
íå ñòðåìèëèñü èçáàâèòüñÿ îò îïèñàííûõ äîïîëíèòåëüíûõ ñèãíàëîâ, à îòìå÷àåì òîëüêî ìåëêîêðèñòàëëè÷åñêóþ
ñòðóêòóðó îáðàçöà II.
Ñïåöèôè÷åñêîé ÿâëÿåòñÿ òàêæå äèíàìèêà âîçíèêíîâåíèÿ ÍÑ ñèãíàëà â ñîåäèíåíèè II ïðè ïîíèæåíèè òåì-
H (Э)
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006 |
141
б
a
(:10)
(:2)
113 K
172 K
116 K
120 K
126 K
138 K
155 K
(:2)
200 K
(:2)
222 K
237 K
242 K
260 K
293 K
2500
3000
3500
0
4000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
H (Э)
H (Э)
Ðèñ. 3. Òåìïåðàòóðíàÿ äèíàìèêà âîçíèêíîâåíèÿ ñèãíàëà ÍÑ êîìïëåêñîâ Fe(III) â Fe(4-OCH3-SalEen)2PF6 (a) è Fe(4-OCH3-SalEen)2NO3 (á);
n " 9343 ÌÃö.
ïåðàòóðû. Íà ôîíå øèðîêîé ëèíèè îò ÂÑ êîìïëåêñîâ
Fe(III) ïðè Ò ; 144 K âîçíèêàåò ñëàáûé óçêèé ñèãíàë,
ñîîòâåòñòâóþùèé ïèêó äëÿ ïåðïåíäèêóëÿðíîé îðèåíòàöèè ÍÑ êîìïëåêñà Fe(III) (áîëåå ñëàáûé ïèê äëÿ ïàðàëëåëüíîé îðèåíòàöèè íå íàáëþäàåòñÿ).  äîñòàòî÷íî øèðîêîì èíòåðâàëå òåìïåðàòóð (âïëîòü äî Ò ; 116 K) åãî
èíòåíñèâíîñòü óâåëè÷èâàåòñÿ ìåäëåííî (ðèñ. 3á). Ïðè
äàëüíåéøåì óìåíüøåíèè òåìïåðàòóðû íà÷èíàåòñÿ ðåçêîå (â òûñÿ÷è ðàç áîëåå áûñòðîå) óâåëè÷åíèå èíòåíñèâíîñòè ñèãíàëà îò ÍÑ êîìïëåêñîâ.
 îáðàçöå I òàêèõ îñîáåííîñòåé íå íàáëþäàåòñÿ, íî
â îòëè÷èå îò II øèðèíà èíäèâèäóàëüíîé ëèíèè âîçíèêàþùåãî ÍÑ ñèãíàëà óìåíüøàåòñÿ ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû îò 242 äî 200 K, ÷òî ïðèâîäèò ê óëó÷øåíèþ
ñòåïåíè ðàçðåøåíèÿ íàáëþäàåìîãî àíèçîòðîïíîãî ñïåêòðà (ðèñ. 3a). Ïðè òåìïåðàòóðàõ íèæå 200 K øèðèíà èíäèâèäóàëüíîé ëèíèè íå ìåíÿåòñÿ. Àíàëîãè÷íûå ñâîéñòâà ñïåêòðîâ ÍÑ öåíòðîâ â ïðîöåññå ñïèíîâîãî ïåðåõîäà
íàáëþäàëèñü â [7] â êîìïëåêñàõ òèîñåìèêàðáàçîíîâ
Na[Fe(Th-Sa)2].
Àíàëèç g-ôàêòîðîâ ÍÑ êîìïëåêñîâ Fe(III) ïðîâåä¸í
ñ èñïîëüçîâàíèåì îäíîýëåêòðîííîãî ïðèáëèæåíèÿ â ðàìêàõ íèæíåãî îðáèòàëüíîãî òðèïëåòà àíàëîãè÷íî [3, 8].
Bûðàæåíèÿ, ïîëó÷åííûå íà âîëíîâûõ ôóíêöèÿõ íèæíåãî òðèïëåòà ñ ó÷¸òîì ñïèí-îðáèòàëüíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ
xls, òåòðàãîíàëüíîé D è ðîìáè÷åñêîé V êîìïîíåíò ïîëÿ
ëèãàíäîâ èìåþò âèä:
gz " #2[A2 # B2 ! C2 ! k(A2 # C2)],
gx " 2[AC # B2 ! kB(21/2)(C # A)],
gy " #2[AC ! B2 ! kB(21/2)(C ! A)],
(2)
ãäå k – êîýôôèöèåíò ïîäàâëåíèÿ ñïèí-îðáèòàëüíîé ñâÿçè; A, B, C – êîýôôèöèåíòû âîëíîâûõ ôóíêöèé (2) îñíîâíîãî êðàìåðñîâà äóáëåòà, ñâÿçàííûå óñëîâèåì íîðìèðîâêè A2 ! B2 ! C2 " 1:
y1 " AŽ!1!ñ ! BŽz–ñ ! CŽ#1!ñ,
y2 " AŽ#1–ñ ! B|z!ñ ! CŽ!1–ñ,
z " (1/21/2) (Ž!2ñ # Ž#2ñ).
(3)
Ðåøåíèå ñèñòåìû íåëèíåéíûõ óðàâíåíèé (1) íàõîäèëîñü
èòåðàöèîííûì ìåòîäîì ïî ñòàíäàðòíîé ïðîãðàììå, èñïîëüçóþùåé àëãîðèòì Íüþòîíà-Ðàôñîíà [9]. Ïîäñòàâëÿÿ
ïîëó÷åííûå âåëè÷èíû A, B, C, k â ñîîòâåòñòâóþùóþ
ýíåðãåòè÷åñêóþ ìàòðèöó è ðåøàÿ ñîîòâåòñòâóþùóþ ñèñòåìó ëèíåéíûõ óðàâíåíèé, îïðåäåëÿëè âåëè÷èíû Ei, D è
V; âåëè÷èíà x ïðèíèìàëàñü ðàâíîé #460 ñì#1. Ðåçóëüòàòû àíàëèçà g-ôàêòîðîâ êîìïëåêñîâ ÍÑ Fe(III) â èññëåäîâàííûõ ñîåäèíåíèÿõ ïðèâåäåíû â òàáëèöå 1. Ïðè ïðåäñòàâëåíèè âîëíîâûõ ôóíêöèé îñíîâíîãî äóáëåòà â áàçèñå äåéñòâèòåëüíûõ âîëíîâûõ ôóíêöèé êîýôôèöèåíò Â
ñîîòâåòñòâóåò êîýôôèöèåíòó îðáèòàëè Ždxyñ.
Òàáëèöà 1. Ðåçóëüòàòû àíàëèçà g-ôàêòîðîâ êîìïëåêñîâ ÍÑ Fe(III) â èññëåäîâàííûõ ñîåäèíåíèÿõ.
Ñîåäèíåíèå
gx
gy
gz
A
[FeL]PF6
#2.146
[FeL]NO3
#2.227
B
#2.233
1.969
0.0715
0.9973
#2.266
1.923
0.1164
0.9932
C
k
D/x
V/x
DE12/x
DE13/x
0.0141
0.992
3.584
0.743
8.553
13.101
0.0069
0.837
2.158
0.140
5.979
7.219
142
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
Âèäíî, ÷òî äëÿ îáîèõ ñîåäèíåíèé îñíîâíûì ñîñòîÿíèåì ÿâëÿåòñÿ îðáèòàëü Ždxyñ, ïðè÷¸ì ïðèìåñü îðáèòàëåé Žxzñ è Žyzñ, íåñêîëüêî áîëüøå â II, ÷åì â I. Ïàðàìåòð
ïîäàâëåíèÿ ñïèí-îðáèòàëüíîé ñâÿçè â II ìåíüøå, ÷åì â
I, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò î áîëüøåé ñòåïåíè êîâàëåíòíîñòè
ñâÿçåé â íèçêîñïèíîâûõ êîìïëåêñàõ FeN4O2 â ïðèñóòñòâèè âíåøíåñôåðíîãî àíèîíà NO3 ïî ñðàâíåíèþ ñ ñîåäèíåíèåì I. Ñîïîñòàâëåíèå ïàðàìåòðîâ àêñèàëüíîãî D è
ðîìáè÷åñêîãî V èñêàæåíèé êîìïëåêñîâ è âåëè÷èí ýíåðãåòè÷åñêèõ èíòåðâàëîâ DE12 è DE13 ïîêàçûâàåò, ÷òî ÍÑ
êîìïëåêñû â I õàðàêòåðèçóþòñÿ áîëüøåé ñòåïåíüþ òåòðàãîíàëüíûõ è ðîìáè÷åñêèõ èñêàæåíèé (âåëè÷èíà V/D
ðàâíà 0.207 è 0.065 äëÿ I è II, ñîîòâåòñòâåííî, DI/DII ¿ 1.6)
è ñîîòâåòñòâåííî áîëüøèì ðàñùåïëåíèåì òðèïëåòíîãî
ñîñòîÿíèÿ.
Îáñóæäåíèå òåðìîäèíàìè÷åñêèõ ñâîéñòâ ïåðåõîäà
Èç ðèñ. 1 âèäíî, ÷òî ïðè èçìåíåíèè òåìïåðàòóðû ôîðìà
ñïåêòðà ÍÑ êîìïëåêñîâ Fe(III) íå ìåíÿåòñÿ (îñòàþòñÿ
ïîñòîÿííûìè ïàðàìåòðû). Ïîýòîìó ìîæíî óòâåðæäàòü,
÷òî â íàøåì ñëó÷àå òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü èíòåíñèâíîñòè ñèãíàëîâ àäåêâàòíî ïåðåäà¸ò õàðàêòåð èçìåíåíèÿ îòíîñèòåëüíîãî ñîäåðæàíèÿ êîìïëåêñîâ ÍÑ Fe(III) è
ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíà äëÿ õàðàêòåðèñòèêè ñâîéñòâ
ñïèíîâîãî ïåðåõîäà. Ëèøü äëÿ îáðàçöà I â èíòåðâàëå
òåìïåðàòóð 200–242 K, ãäå øèðèíà èíäèâèäóàëüíîé ëèíèè óìåíüøàëàñü ñ ïîíèæåíèåì òåìïåðàòóðû, ìû ââîäèëè ïîïðàâêó íà èçìåíåíèå èíòåíñèâíîñòè ñèãíàëà îò
øèðèíû èíäèâèäóàëüíîé ëèíèè.
Òåìïåðàòóðà ñïèíîâîãî ïåðåõîäà ÒÑÏ îïðåäåëÿåòñÿ
îáû÷íî â òî÷êå, â êîòîðîé êîëè÷åñòâî ÂÑ è ÍÑ êîìïëåêñîâ îäèíàêîâî. Ïðè îöåíêå âåëè÷èíû ÒÑÏ ìû èñïîëüçîâàëè òî îáñòîÿòåëüñòâî, ÷òî â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð DÒ
è â òîì, è â äðóãîì ñîåäèíåíèÿõ ïðîèñõîäèò ôàêòè÷åñêè
ïîëíûé ñïèíîâûé ïåðåõîä. Äåéñòâèòåëüíî, ïðè òåìïåðàòóðàõ, áîëüøèõ Ò1, ÍÑ êîìïëåêñû íå ñóùåñòâóþò, à
ïðè òåìïåðàòóðàõ, ìåíüøèõ Ò2, îòíîñèòåëüíàÿ èíòåíñèâíîñòü ñèãíàëà îò ÍÑ êîìïëåêñîâ ìåíÿåòñÿ ïî çàêîíó
Êþðè. Ýòî ïîçâîëÿåò ïðåäñòàâèòü ïîëó÷åííóþ ýêñïåðèìåíòàëüíî çàâèñèìîñòü IÍÑ(T) â âèäå ÕÂÑ(Ò ), îáû÷íî
èñïîëüçóåìîì äëÿ îïðåäåëåíèÿ òåðìîäèíàìè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ, ãäå ÕÂÑ – äîëÿ âûñîêîñïèíîâîé ôðàêöèè. Òîãäà âåëè÷èíà ÒÑÏ îïðåäåëÿåòñÿ â òî÷êå, ñîîòâåòñòâóþùåé
ÕÂÑ " 0.5, à âåëè÷èíû èçìåíåíèÿ ýíòàëüïèè DH, èçìåíåíèÿ ýíòðîïèè DS è ïàðàìåòð âçàèìîäåéñòâèÿ G – ïóò¸ì
ïîäãîíêè óðàâíåíèÿ (1) èç [1] ê ýêñïåðèìåíòàëüíîé êðèâîé
æ 1 - X ÂÑ ö DH + G (1 - 2 X ÂÑ ) DS
=
ln K = ln ç
,
RT
R
è X ÂÑ ÷ø
ãäå R – ãàçîâàÿ ïîñòîÿííàÿ.
Ïîëó÷åííûå òàêèì îáðàçîì îöåíêè òåðìîäèíàìè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ïðèâåäåíû â òàáëèöå 2. Âìåñòå ñ òåì,
ìû íå ìîæåì èñêëþ÷èòü ñóùåñòâîâàíèå ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ íåêîòîðîé îñòàòî÷íîé ôðàêöèè ÂÑ êîìïëåêñîâ, íå ó÷àñòâóþùèõ â ñïèíîâîì ïåðåõîäå. Îäíàêî ïîäãîíêà ê ýêñïåðèìåíòàëüíîé êðèâîé óðàâíåíèÿ (4), ìîäèôèöèðîâàííîãî äëÿ ýòîãî ñëó÷àÿ â [10], â ïðåäïîëîæåíèè îòíîñèòåëüíîãî ñîäåðæàíèÿ îñòàòî÷íîé ôðàêöèè
âïëîòü äî 10%, ïðèâåëà ê íåçíà÷èòåëüíîìó èçìåíåíèþ
òåðìîäèíàìè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ.
Èçâåñòíû äâà âîçìîæíûõ âàðèàíòà çàðîæäåíèÿ ÍÑ
ôàçû â ÂÑ ôàçå, îòëè÷àþùèåñÿ ïðîñòðàíñòâåííûì ðàñïðåäåëåíèåì êîìïëåêñîâ ñ ðàçëè÷íûìè ñïèíîâûìè ñîñòîÿíèÿìè: à) îáðàçóþòñÿ äîìåíû èîíîâ ñ îäèíàêîâûì
ñïèíîì (ïîä äîìåíàìè ïîíèìàþòñÿ ïðîñòî àãðåãàòû ìîëåêóë ñ îäèíàêîâûì ñïèíîâûì ñîñòîÿíèåì) è á) ÂÑ è
ÍÑ èîíû áåñïîðÿäî÷íî ðàñïðåäåëåíû â ìàòðèöå. Îòìåòèì, ÷òî óðàâíåíèå (4), èñïîëüçîâàííîå íàìè äëÿ îïðåäåëåíèÿ òåðìîäèíàìè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ñïèíîâîãî ïåðåõîäà, èìååò îäèíàêîâûé âèä è â òîì, è â äðóãîì ñëó÷àå, íî ðàçëè÷íûé ñìûñë ïàðàìåòðà G [11]. Ðåçêèé ôàçîâûé ïåðåõîä, ÷àñòî ñîïðîâîæäàþùèéñÿ ýôôåêòîì ãèñòåðåçèñà, îáû÷íî ñâÿçûâàþò ñ îáðàçîâàíèåì äîìåíîâ è
ñèëüíûìè ìåæìîëåêóëÿðíûìè âçàèìîäåéñòâèÿìè (ýôôåêòàìè êîîïåðàòèâíîñòè). Ïðè ñëàáûõ êîîïåðàòèâíûõ âçàèìîäåéñòâèÿõ íàáëþäàåòñÿ ïëàâíîå èçìåíåíèå ìîëåêóëàìè ñâîåãî ñïèíîâîãî ñîñòîÿíèÿ è ñîõðàíÿåòñÿ èõ áåñïîðÿäî÷íîå ðàñïðåäåëåíèå [12, 13]. Ðåçêèé ôàçîâûé ïåðåõîä ñ ãèñòåðåçèñîì â ñîåäèíåíèè II ïîçâîëÿåò óòâåðæäàòü, ÷òî äëÿ íåãî õàðàêòåðíû ñèëüíûå ìåæìîëåêóëÿðíûå âçàèìîäåéñòâèÿ. Íàáëþäàåìàÿ íàìè äèíàìèêà âîçíèêíîâåíèÿ ÍÑ ñèãíàëà â ýòîì îáðàçöå (ðèñ. 3á) õîðîøî
ñîãëàñóåòñÿ ñ îïèñàííûì â [14] ìåõàíèçìîì çàðîæäåíèÿ
è ðîñòà ôàçîâîãî ïåðåõîäà, cîãëàñíî êîòîðîìó, äëÿ òîãî,
÷òîáû äîìåíû èç èîíîâ îäíîãî ñîðòà ìîãëè ñóùåñòâîâàòü è ðàñòè â ìàòðèöå èç èîíîâ äðóãîãî ñîðòà, îíè äîëæíû äîñòèãíóòü íåêîòîðûõ êðèòè÷åñêèõ ðàçìåðîâ è ïðåîäîëåòü íåêîòîðûé àêòèâàöèîííûé áàðüåð. Ïî-âèäèìîìó, ìåäëåííîå íàðàñòàíèå èíòåíñèâíîñòè ñèãíàëà ÍÑ
êîìïëåêñîâ â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 144–116 K, ïðåäøå-
Òàáëèöà 2. Òåðìîäèíàìè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè èññëåäîâàííûõ ñîåäèíåíèé.
*
Ñîåäèíåíèå
ÒÑÏF (K)*
ÒÑÏE (K)*
DH (êÄæ/ìîëü)
DS (êÄæ/ìîëü)
G (êÄæ/ìîëü)
[FeL]PF6
[FeL]NO3
211
104
24.9
115
118
18.7
1.66
170
2.49
Âåëè÷èíû îïðåäåëåíû íåïîñðåäñòâåííî èç ýêñïåðèìåíòà.
(4)
научные сообщения
1.0
Казанский физико–технический институт 2006 |
a
XВС
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
120 140 160 180 200 220 240 260 280 300
T (K)
1.0
б
0.8
XВС
0.6
0.4
0.2
0.0
0.2
80
100
120
140
160
T (K)
Ðèñ. 4. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîcòü îòíîñèòåëüíîãî ñîäåðæàíèÿ âûñîêîñïèíîâîé ôðàêöèè â Fe(4-OCH3-SalEen)2PF6 (à) è Fe(4-OCH3SalEen)2NO3 (á): c – ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ; B – ðàññ÷èòàííàÿ ñ ïàðàìåòðàìè, ïðèâåä¸ííûìè â òàáëèöå 2.
ñòâóþùåå ñïèíîâîìó ïåðåõîäó, ñâÿçàíî ñ ñóùåñòâîâàíèåì çàðîäûøåé ÍÑ äîìåíîâ, íå äîñòèãøèõ åù¸ êðèòè÷åñêèõ ðàçìåðîâ. Çàìåòèì, ÷òî îñíîâûâàÿñü èìåííî íà
òàêèõ ïðåäñòàâëåíèÿõ, àâòîðû [3] óñïåøíî îáúÿñíèëè
ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòîâ ïî âëèÿíèþ ýôôåêòîâ ðàñòèðàíèÿ îáðàçöà è äîïèðîâàíèÿ èîíàìè äðóãîãî ñîðòà íà
åãî òåðìîäèíàìè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè.
Òåìïåðàòóðíàÿ äèíàìèêà âîçíèêíîâåíèÿ ñèãíàëà ÍÑ
êîìïëåêñîâ â îáðàçöå I ñóùåñòâåííî îòëè÷àåòñÿ (ðèñ.
3a). Íàáëþäàåìîå óìåíüøåíèå øèðèíû èíäèâèäóàëüíîé ëèíèè c ïîíèæåíèåì òåìïåðàòóðû â èíòåðâàëå
250–220 K, ïî àíàëîãèè ñ [7], ìîæíî îáúÿñíèòü óñèëåíèåì îáìåííûõ âçàèìîäåéñòâèé â âîçíèêàþùèõ â ñòðóêòóðå îáðàçöà äîìåíàõ èç ÍÑ êîìïëåêñîâ. Îòìåòèì, ÷òî
â ñîîòâåòñòâèè ñ [7], èçìåíåíèÿ øèðèíû èíäèâèäóàëüíîé ëèíèè ñâÿçàíû ñ ïðîöåññàìè, ïðîèñõîäÿùèìè ïðè
ñïèíîâîì ïåðåõîäå, à íå ñ èíòåðâàëîì òåìïåðàòóð, ïðè
143
êîòîðîì îí íàáëþäàåòñÿ. Ýòî ïîçâîëÿåò íå ðàññìàòðèâàòü ïàðàìàãíèòíóþ ðåëàêñàöèþ êàê ïðè÷èíó ñóæåíèÿ
ëèíèè ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû. Îòñóòñòâèå òàêîãî
ýôôåêòà â îáðàçöå II, âåðîÿòíåå âñåãî, ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî
â í¸ì îáìåííûå âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó ÂÑ è ÍÑ êîìïëåêñàìè äîâîëüíî âåëèêè, ÷òî ïðèâîäèò ê ñóæåíèþ óøèðåííûõ çà ñ÷åò äèïîëü-äèïîëüíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ëèíèé óæå íà ïåðâûõ ñòàäèÿõ ñïèíîâîãî ïåðåõîäà, êîãäà
äîìåííàÿ ñòðóêòóðà åùå íå âîçíèêàåò.
Òàêèì îáðàçîì, â ñïåêòðàõ ÝÏÐ îáîèõ îáðàçöîâ ìû
íàáëþäàëè íåêîòîðûå îñîáåííîñòè, êîòîðûå ñâèäåòåëüñòâóþò â ïîëüçó äîìåííîé ìîäåëè ñïèíîâîãî ïåðåõîäà
â íèõ. Ýòîò ôàêò êîððåëèðóåò ñ äîâîëüíî áîëüøèìè
âåëè÷èíàìè ïàðàìåòðà G, ïîëó÷åííûìè â ðåçóëüòàòå
îáñ÷¸òà ýêñïåðèìåíòàëüíûõ çàâèñèìîñòåé ÕÂÑ(Ò). Áîëüøåå çíà÷åíèå G â îáðàçöå II ïî ñðàâíåíèþ ñ I óêàçûâàåò íà áîëåå ñèëüíûå ìåæìîëåêóëÿðíûå âçàèìîäåéñòâèÿ
è îáúÿñíÿåò ñóùåñòâîâàíèå â í¸ì áîëåå ðåçêîãî ñïèíîâîãî ïåðåõîäà, ñîïðîâîæäàþùåãîñÿ ýôôåêòîì ãèñòåðåçèñà. Óñèëåíèå ìåæìîëåêóëÿðíûõ âçàèìîäåéñòâèé â
II ìîæíî îáúÿñíèòü ïîòåíöèàëüíîé ñïîñîáíîñòüþ àíèîíà NO3 îáðàçîâûâàòü âîäîðîäíûå ñâÿçè ñ ïðîòîíàìè
ìåòèëüíûõ ãðóïï ñîñåäíèõ êîìïëåêñîâ. Ïîäòâåðæäåíèåì
ýòîìó ÿâëÿåòñÿ îòñóòñòâèå ðåçêîãî ñïèíîâîãî ïåðåõîäà
è òåì áîëåå ãèñòåðåçèñà â ñîåäèíåíèè Fe(SalEen)2NO3,
íå ñîäåðæàùåì ìåòîêñîãðóïïó ÎÑÍ3 [3].
Àâòîðû âûðàæàþò áëàãîäàðíîñòü Ã. È. Èâàíîâîé çà
ñèíòåç îáðàçöîâ è Â. Å. Ïåòðàøåíþ çà ïîìîùü â ïðîâåäåíèè èçìåðåíèé.
Ëèòåðàòóðà
1. Kahn O., Krober J., Jay C: Adv. Mater. 4, no. 11, 718–728 (1992)
2. Linert W., Kudryavtsev A.B.: Coord. Chem. Rev. 190–192, 405–445
(1999)
3. Haddad M.S., Lynch M.W., Federer W.D., Hendrickson D.N.: Inorg.
Chem. 20, 123–131 (1981)
4. Haddad M.S., Federer W.D., Lynch M.W., Hendrickson D.N.: Inorg.
Chem. 20, 131–139 (1981)
5. Wickman H.H., Klein M.P., Shirley D.A.: J. Chem. Phys. 42, no. 6,
2113–2117 (1965)
6. Aasa R.: J. Chem. Phys. 52, no. 8, 3919–3930 (1970)
7. Zelentsov V.V., Yablokov Yu.V., Augustyniak-Jablokow M.A., Krupska
A., Mrozinski J., Ulanov V.A.: Chem. Phys. 301, 15–26 (2004)
8. Bhadbhade M.M., Srinivas D.: Polyhedron 17, no. 16, 2699–2711 (1998)
9. ×åí K., Äæèáëèí Ï., Èðâèíã À.: ÌÀÒLÀB â ìàòåìàòè÷åñêèõ
èññëåäîâàíèÿõ. Ì.: Ìèð 2001. 346 ñ.
10. Martin J.P., Zarembowich J., Bousseksou A., Dworkin A., Haasnoot
J.G., Varret F.: Inorg. Chem. 33, 6325 (1994)
11. Gütlich P., Köppen H., Link R., Steinhäuser H.G.: J. Chem. Phys. 70,
no. 8, 3977–3983 (1979)
12. Konig E., Ritter G., Kulshrestha S.K.: Chem. Rev. 85, 219 (1985)
13. Cantin C., Kliava J., Marbeuf A., Mikailitchenko D.: Eur. Phys. J. B 12,
525–540 (1999)
14. Rao C.N.R., Rao K.J.: Phase transition in solids. New York: McGrawHill 1978. 325 p.
Казанский физико–технический институт 2006
Èññëåäîâàíèå ìåòîäîì ÝÏÐ NO-ñîäåðæàùèõ êîìïëåêñîâ ãåìîâîãî è íåãåìîâîãî æåëåçà
â òêàíÿõ êðûñ ïðè ôàðìàêîëîãè÷åñêîé äåñèìïàòèçàöèè
Ñ. Â. Þðòàåâà, À. À. Îáûíî÷íûé, À. È. Èñìàèëîâà, Õ. Ë. Ãàéíóòäèíîâ
Ëàáîðàòîðèÿ ìîëåêóëÿðíîé ðàäèîñïåêòðîñêîïèè;
îòäåë õèìè÷åñêîé ôèçèêè, ëàáîðàòîðèÿ ìîëåêóëÿðíîé ôîòîõèìèè;
îòäåë ìåäèöèíñêîé ôèçèêè, ëàáîðàòîðèÿ áèîôèçèêè
Ìåòîäîì ýëåêòðîííîãî ïàðàìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà (ÝÏÐ) óñòàíîâëåíî, ÷òî ôàðìàêîëîãè÷åñêàÿ äåñèìïàòèçàöèÿ
ñîïðîâîæäàåòñÿ ñíèæåíèåì âûðàáîòêè îêñèäà àçîòà (NO) â ñåðäöå è ïå÷åíè ó 14-äíåâíûõ êðûñ. Íàèáîëåå
ñèëüíûé ýôôåêò ñíèæåíèÿ íàáëþäàëñÿ äëÿ òêàíåé ñåðäöà (ïðèáëèçèòåëüíî â 10 ðàç). Óìåíüøàëîñü êîëè÷åñòâî
NO â ñîñòàâå ñïèíîâîé ëîâóøêè è êîëè÷åñòâî R- è Ò-êîíôîðìåðîâ íèòðîçèëüíûõ êîìïëåêñîâ ãåìîãëîáèíà
(Hb-NO). Ïðè ýòîì, â òêàíÿõ ñåðäöà äåñèìïàòèçèðîâàííûõ êðûñ â îáùåì êîëè÷åñòâå íèòðîçîãåìîãëîáèíîâ
äîëÿ Ò-êîíôîðìåðîâ óâåëè÷èâàëàñü.  ñïåêòðàõ ÝÏÐ òêàíåé ñåðäöà ó 14-äíåâíûõ êîíòðîëüíûõ êðûñ îáíàðóæåí ñèãíàë îò Ò-êîíôîðìåðà, êîòîðîãî ïðàêòè÷åñêè íåò ó 100-äíåâíûõ êðûñ.
Ââåäåíèå
Ìåòîäèêà ôàðìàêîëîãè÷åñêîãî âîçäåéñòâèÿ
è äåñèìïàòèçàöèè
Ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè èçâåñòíî, ÷òî îêñèä àçîòà èãðàåò âàæíóþ ðîëü â ðàáîòå ñåðäå÷íî-ñîñóäèñòîé ñèñòåìû, â ÷àñòíîñòè, ðåãóëèðóåò òîíóñ ñîñóäîâ, àðòåðèàëüíîå äàâëåíèå è ñîêðàòèìîñòü ìèîêàðäà. Íà ñåãîäíÿøíèé äåíü íîâûì ïåðñïåêòèâíûì íàïðàâëåíèåì ÿâëÿåòñÿ èçó÷åíèå ðîëè NO â ðåãóëÿöèè ñåðäå÷íîé äåÿòåëüíîñòè. Èçâåñòíî, ÷òî óïðàâëåíèå ðàáîòîé ñåðäå÷íîñîñóäèñòîé ñèñòåìû îñóùåñòâëÿåòñÿ ïîñðåäñòâîì ñèìïàòè÷åñêîãî è ïàðàñèìïàòè÷åñêîãî îòäåëîâ âåãåòàòèâíîé íåðâíîé ñèñòåìû. Ðîëü ñèìïàòè÷åñêîãî îòäåëà
âåãåòàòèâíîé íåðâíîé ñèñòåìû â ýòèõ ïðîöåññàõ ìàëî
èçó÷åíà. Äëÿ èññëåäîâàíèÿ ðîëè ñèìïàòè÷åñêîé íåðâíîé
ñèñòåìû øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ ìåòîä ôàðìàêîëîãè÷åñêîé äåñèìïàòèçàöèè (õèìè÷åñêîå âîçäåéñòâèå íà òêàíü
íåðâíîé ñèñòåìû) ñ ïîìîùüþ ãóàíåòèäèíà ñóëüôàòà.
Èçâåñòíî, ÷òî ãóàíåòèäèí ñóëüôàò âûçûâàåò äåñòðóêöèþ áîëåå 90% ñèìïàòè÷åñêèõ íåéðîíîâ è íå îêàçûâàåò âëèÿíèÿ íà íåéðîíû äðóãèõ îòäåëîâ âåãåòàòèâíîé
íåðâíîé ñèñòåìû â ñåðäöå, òàêèì îáðàçîì, ïðàêòè÷åñêè âûêëþ÷àÿ èç ðàáîòû ñèìïàòè÷åñêèé îòäåë âåãåòàòèâíîé íåðâíîé ñèñòåìû. Êðîìå òîãî, óñòàíîâëåíî, ÷òî
â îðãàíèçìå ìëåêîïèòàþùèõ ïàðàñèìïàòè÷åñêàÿ íåðâíàÿ ñèñòåìà íà÷èíàåò ðàçâèâàòüñÿ ðàíüøå, ÷åì ñèìïàòè÷åñêàÿ íåðâíàÿ ñèñòåìà, ïðè ýòîì äèíàìèêà ñèíòåçà
NO â ïðîöåññå ðàçâèòèÿ îñòà¸òñÿ íåèçó÷åííîé.
Öåëüþ äàííîãî èññëåäîâàíèÿ ÿâëÿåòñÿ èçó÷åíèå
NO-ñîäåðæàùèõ ïàðàìàãíèòíûõ êîìïëåêñîâ èîíà æåëåçà â òêàíÿõ ñåðäöà è ïå÷åíè êðûñ â ïðîöåññå ðàçâèòèÿ (íà ïðèìåðå êðûñ ðàçëè÷íîãî âîçðàñòà: 14-äíåâíûõ è 100-äíåâíûõ), à òàêæå îïðåäåëåíèå èçìåíåíèÿ
ñîäåðæàíèÿ NO â òêàíÿõ ñåðäöà è ïå÷åíè ïðè ôàðìàêîëîãè÷åñêîé äåñèìïàòèçàöèè (íà ïðèìåðå 14-äíåâíûõ êðûñ).
 íàñòîÿùåé ðàáîòå èçó÷àëîñü ñîäåðæàíèå îêñèäà àçîòà
â äåñèìïàòèçèðîâàííîì ìèîêàðäå, à òàêæå â òêàíè ïå÷åíè. Äëÿ ñèìïàòè÷åñêîé äåñòðóêöèè ñåðäå÷íîé ìûøöû
ïðèìåíÿëñÿ ðàñòâîð ãóàíåòèäèíà ñóëüôàòà. Åæåäíåâíî, â
îäíî è òî æå âðåìÿ, íà÷èíàÿ ñ ïåðâîãî äíÿ æèçíè, êðûñàì ïîäêîæíî ââîäèëñÿ ïðè ïîìîùè èíñóëèíîâûõ øïðèöîâ ïîäîãðåòûé äî 38 °Ñ ðàñòâîð ãóàíåòèäèíà ñóëüôàòà
èç ðàñ÷¸òà 10 ìë íà êã ìàññû, êîòîðûé ãîòîâèëñÿ íà ôèçèîëîãè÷åñêîì ðàñòâîðå ðàçâåäåíèåì äî êîíöåíòðàöèè 2.5
ìã/ìë.
Îáðàçöû
Ðàíåå íàìè ñîîáùàëîñü îá èçó÷åíèè ïðîäóêöèè îêñèäà
àçîòà â òêàíÿõ êðûñ ïðè ìîäåëèðîâàíèè èøåìèè [1, 2].
Ýòè èññëåäîâàíèÿ ïðîâîäèëèñü íà êðûñàõ ïîðîäû Âèñòàð; êîëè÷åñòâî îêñèäà àçîòà îöåíèâàëîñü òîëüêî ïî èíòåíñèâíîñòè ñèãíàëà ÝÏÐ ïàðàìàãíèòíîãî êîìïëåêñà îêñèäà àçîòà ñ ââåä¸ííîé ñïèíîâîé ëîâóøêîé (ÄÝÒÊ)2-FeNO.
 äàííîé ðàáîòå äëÿ ýêñïåðèìåíòîâ èñïîëüçîâàëèñü
áåëûå áåñïîðîäíûå êðûñû. Äëÿ ýòèõ êðûñ, ïî-âèäèìîìó,
õàðàêòåðíî áîëåå âûñîêîå ñîäåðæàíèå ãåìîâîãî æåëåçà â
êðîâè è òêàíÿõ, ÷òî ïîçâîëÿåò èçó÷àòü íå òîëüêî îêñèä
àçîòà, ñîåäèíèâøèéñÿ ñî ñïèíîâîé ëîâóøêîé, íî è åãî
êîìïëåêñû ñ ãåìîâûì æåëåçîì, êîòîðîå âõîäèò ïðåèìóùåñòâåííî â ñîñòàâ áåëêîâûõ ìîëåêóë ìèîãëîáèíà è
ãåìîãëîáèíà è ÿâëÿåòñÿ åñòåñòâåííîé ñïèíîâîé ëîâóøêîé äëÿ NO â æèâîì îðãàíèçìå.
 êà÷åñòâå ñïèíîâîé ëîâóøêè îêñèäà àçîòà èñïîëüçîâàëè äèýòèëäèòèîêàðáàìàò íàòðèÿ (ÄÝÒÊ),
144
научные сообщения
êîòîðûé ââîäèëè êðûñàì ïî ìåòîäèêå, ðàçðàáîòàííîé À. Ô. Âàíèíûì è äð. [3]. Ìåòîäèêà ïðèãîòîâëåíèÿ îáðàçöîâ áûëà ïîäðîáíî èçëîæåíà íàìè â ðàáîòå [2]. Èçâëå÷¸ííûå òêàíè çàìîðàæèâàëèñü â æèäêîì
àçîòå â ñïåöèàëüíûõ îäíîðàçîâûõ øïðèöàõ äëÿ èçìåðåíèé. Ìàññà îáðàçöîâ ñîñòàâëÿëà 100 ìã. Ñïåêòðû ÝÏÐ ïðèãîòîâëåííûõ îáðàçöîâ çàïèñûâàëè íà
ñïåêòðîìåòðå ÝÏÐ ER-200E-SRC ôèðìû Áðóêåð ïðè
77 Ê â Õ-äèàïàçîíå.
Казанский физико–технический институт 2006 |
à
(ДЭТК)2 Fe NO
g=2.04
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå
ðåçóëüòàòû
Ìåòîäîì ÝÏÐ áûëè èçó÷åíû òêàíè ñåðäöà è ïå÷åíè êîíòðîëüíûõ êðûñ 14-äíåâíîãî è 100-äíåâíîãî âîçðàñòà, è
êðûñ, íà êîòîðûõ áûëà ðåàëèçîâàíà ìîäåëü äåñèìïàòèçàöèè. Àíàëèçèðîâàëîñü èçìåíåíèå ñïåêòðîâ ÝÏÐ òêàíåé
â ïðîöåññå ðîñòà è ðàçâèòèÿ îðãàíèçìà, à òàêæå âîçäåéñòâèå ôàðìàêîëîãè÷åñêîé äåñèìïàòèçàöèè íà ïàðàìàãíèòíûå êîìïëåêñû â òêàíÿõ.
Âî âñåõ èçìåðåííûõ ñïåêòðàõ ÝÏÐ ðåãèñòðèðîâàëîñü
òðè òèïà ñèãíàëîâ ïàðàìàãíèòíûõ êîìïëåêñîâ èîíà æåëåçà ñ îêñèäîì àçîòà: êîìïëåêñà íà îñíîâå ñïèíîâîé
ëîâóøêè (ÄÝÒÊ)2-Fe-NO (S " 1/2, IN " 1) (ðèñ. 1à) è äâóõ
òèïîâ êîìïëåêñîâ ãåìîâîãî æåëåçà ñ îêñèäîì àçîòà: R- è
Ò-êîíôîðìåðû Hb-NO (ðèñ. 1á, 1â), êîòîðûå îáû÷íî èíòåðïðåòèðóþò â ëèòåðàòóðå êàê øåñòèêîîðäèíèðîâàííûé
è ïÿòèêîîðäèíèðîâàííûé êîìïëåêñû ãåìîâîãî æåëåçà â
ãåìîãëîáèíå [4, 5].
Ñïåêòð ÝÏÐ R-êîíôîðìåðà Hb-NO (ðèñ. 1á) èìååò
ôîðìó àñèììåòðè÷íîé ëèíèè è îáóñëîâëåí ïàðàìàãíèòíûì öåíòðîì èîíà æåëåçà (S " 1/2) ðîìáè÷åñêîé
ñèììåòðèè ñ g-ôàêòîðàìè 2.06, 2.03 è 1.98 [4–6]. Ýòîò
ñïåêòð ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñóììó ñèãíàëîâ a- è b-áåëêîâûõ öåïåé ãåìîãëîáèíà, â êîòîðûõ àòîìû æåëåçà
îáëàäàþò øåñòüþêîîðäèíàöèîííûìè ñâÿçÿìè è íàõîäÿòñÿ â ïëîñêîñòè ïîðôèðèíîâûõ êîëåö. Èíòåíñèâíîñòü
ñèãíàëà R-êîíôîðìåðà îöåíèâàëàñü ïî àìïëèòóäå ïðàâîãî êðûëà ëèíèè (ðèñ. 1á), òàê êàê íà íåãî íå íàêëàäûâàëèñü äðóãèå ñèãíàëû â ñïåêòðå. Äëÿ Ò-êîíôîðìåðîâ Hb-NO (ðèñ. 1â) õàðàêòåðíî íàëè÷èå ñâåðõòîíêîé
ñòðóêòóðû (ÑÒÑ) îò ëèãàíäà àçîòà (I " 1) ñ ðàñùåïëåíèåì 17 Ý äëÿ ñèãíàëîâ ñ g-ôàêòîðàìè 2.06 è 2.01.
Äàííàÿ ÑÒÑ îáóñëîâëåíà àòîìàìè æåëåçà a-öåïåé ãåìîãëîáèíà â ñîñòîÿíèè ñ ïÿòüþêîîðäèíàöèîííûìè ñâÿçÿìè [5] è èõ ñìåùåíèåì èç ïëîñêîñòè ïîðôèðèíîâîãî
êîëüöà â íàïðàâëåíèè ëèãàíäà àçîòà.
Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ñïåêòð, ïðåäñòàâëåííûé íà ðèñ.
1â, ÿâëÿåòñÿ ñóïåðïîçèöèåé äâóõ ñèãíàëîâ R- è Ò-êîíôîðìåðîâ. Èñòèííûé ñïåêòð ÝÏÐ Ò-êîíôîðìåðà ìîæíî
ïîëó÷èòü, âû÷èòàÿ èç äàííîãî ñïåêòðà âêëàä îò R-êîíôîðìåðà (ðèñ. 1ã). Ñïåêòð òîëüêî Ò-êîíôîðìåðà íàáëþäàåòñÿ ðåäêî, ò.ê. â ãåìîãëîáèíå èìååòñÿ äâà òèïà áåëêîâûõ öåïî÷åê a è b, èìåþùèõ íåêîòîðûå ðàçëè÷èÿ â ñòðóêòóðå; ïðè ïðèñîåäèíåíèè NO ê èîíó æåëåçà a-öåïî÷êè
145
3200
3300
3400
Магнитное поле (Э)
3500
á
2.01
2.06 2.03
3100
3200
1.98
3300
3400
3500
Магнитное поле (Э)
â
3600
2.063
3364 2.01
2.023
3200
3400
Магнитное поле (Э)
3600
ã
2.06
3200
2.01
3400
Магнитное поле (Э)
3600
Ðèñ. 1. Ñïåêòðû ÝÏÐ ïàðàìàãíèòíûõ êîìïëåêñîâ â òêàíÿõ êðûñû: à
ñïèíîâîé ëîâóøêè (ÄÝÒÊ)2-Fe-NO, á R-êîíôîðìåðà Hb-NO, â ñóïåðïîçèöèè R- è Ò-êîíôîðìåðîâ Hb-NO, ã Ò-êîíôîðìåðà Hb-NO. T " 77
K, n " 9.511 ÃÃö.
146
|
научные сообщения
Сердце
Казанский физико–технический институт 2006
Сердце
14 дневной крысы
(ДЭТК)2 Fe NO
9.645 ГГц
à
(ДЭТК)2 Fe NO
Т конформер
100 дневная крыса
9.646 ГГц
R конформер
Т конформер
2.04 2.01
контроль
á
14 дневная крыса
9.650 ГГц
R конформер
9.646 ГГц
десимпатизация
2.04
3200
3300
2.01
3400
3500
Магнитное поле (Э)
3600
3200
3300
3400
3500
Магнитное поле (Э)
3600
Ðèñ. 2. Ñïåêòðû ÝÏÐ òêàíåé ñåðäöà 100-äíåâíîé êðûñû (à) è 14-äíåâíîé êðûñû (á).
Ðèñ. 3. Ñïåêòðû ÝÏÐ òêàíåé ñåðäöà 14-äíåâíîé êðûñû: êîíòðîëüíîé è
äåñèìïàòèçèðîâàííîé.
âîçìîæíû îáà êîíôîðìåðà, à ïðè ïðèñîåäèíåíèè NO ê
b-öåïî÷êå ïðåèìóùåñòâåííî R-êîíôîðìåð [6], òàêèì
îáðàçîì, â ñóììàðíîì ñïåêòðå íèòðîçèëüíûõ êîìïëåêñîâ ãåìîãëîáèíà ïðèñóòñòâóþò ÷àùå îáà êîíôîðìåðà.
Èíòåíñèâíîñòü ñèãíàëà Ò-êîíôîðìåðà îáû÷íî îöåíèâàþò ïî àìïëèòóäå òðèïëåòíîãî ñèãíàëà ñ öåíòðîì ïðè
g " 2.01 (ðèñ. 1ã).
Ñîîòíîøåíèå èíòåíñèâíîñòåé ñèãíàëîâ âñåõ ïåðå÷èñëåííûõ êîìïëåêñîâ â ðàçëè÷íûõ òêàíÿõ çàìåòíî ìåíÿëîñü – îò ïðèñóòñòâèÿ â ñïåêòðàõ òîëüêî îäíîãî òèïà
öåíòðîâ äî íàëè÷èÿ âñåõ òð¸õ îäíîâðåìåííî. Ñèãíàëû
ðàçëè÷íîãî ïðîèñõîæäåíèÿ ñðàâíèâàëè ïî âåëè÷èíå àìïëèòóäû ñèãíàëà ÝÏÐ.
Ïðè ñîïîñòàâëåíèè ñïåêòðîâ ÝÏÐ òêàíåé ñåðäöà
100-äíåâíûõ (ðèñ. 2à) è 14-äíåâíûõ (ðèñ. 2á) êðûñ
áûëî îáíàðóæåíî èçìåíåíèå ñïåêòðîâ ÝÏÐ. Äëÿ òêàíåé ñåðäöà 100-äíåâíûõ êðûñ áûëî õàðàêòåðíî áîëüøåå ñîäåðæàíèå R-êîíôîðìåðîâ Hb-NO è ñèãíàë Rêîíôîðìåðà áûë ôàêòè÷åñêè îñíîâíûì ñèãíàëîì â
ñïåêòðå, ò.å. áîëüøàÿ ÷àñòü îêñèäà àçîòà íàõîäèëàñü â
ñîñòàâå ýòîãî êîìïëåêñà. Ïîñêîëüêó R-êîíôîðìåð ÿâëÿåòñÿ î÷åíü óñòîé÷èâûì ê îêñèãåíàöèè (ò.å. ïðàêòè÷åñêè íå çàìåùàåò NO íà êèñëîðîä â ïÿòîé êîîðäèíàöèîííîé ñâÿçè â ãåìîãëîáèíå ïðè ñâîáîäíîì äîñòóïå
êèñëîðîäà), òî òàêîé ñèãíàë îáû÷íî õàðàêòåðèçóåò
ñîñòîÿíèå ãèïîêñèè òêàíåé [7]. Ñèãíàë îò ñïèíîâîé
ëîâóøêè áûë íàìíîãî ìåíüøå. Ò-êîíôîðìåð ïðàêòè÷åñêè îòñóòñòâîâàë. Òàêîé õàðàêòåð ñïåêòðà ÝÏÐ
îáúÿñíÿåòñÿ îñîáåííîñòüþ òêàíåé ñåðäöà, êîòîðàÿ
çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî ñåðäå÷íàÿ ìûøöà ñîñòîèò ïðåèìóùåñòâåííî èç ìèîãëîáèíà, äëÿ êîòîðîãî áîëåå õàðàêòåðíà ôîðìà R-êîíôîðìåðà [7]. Äëÿ òêàíåé ñåðäöà
êðûñ 14-äíåâíîãî âîçðàñòà áûëî óñòàíîâëåíî óâåëè÷åíèå äîëè ñèãíàëà Ò-êîíôîðìåðà, êîòîðûé ìîæíî
îáúÿñíèòü óâåëè÷åíèåì êîëè÷åñòâà Ò-êîíôîðìåðîâ â
òêàíåâîé êðîâè.
 òêàíÿõ ñåðäöà 14-äíåâíûõ êðûñ ïîñëå äåñèìïàòèçàöèè (ðèñ. 3) áûëî îáíàðóæåíî óìåíüøåíèå àìïëèòóäû
ñèãíàëîâ ÝÏÐ âñåõ ïàðàìàãíèòíûõ êîìïëåêñîâ ñ îêñèäîì àçîòà ïðèáëèçèòåëüíî íà ïîðÿäîê, îäíàêî â îáùåì
êîëè÷åñòâå êîìïëåêñîâ íèòðîçîãåìîãëîáèíà äîëÿ Ò-êîíôîðìåðîâ óâåëè÷èâàëàñü.
 ñïåêòðàõ òêàíåé ïå÷åíè âçðîñëûõ (100-äíåâíûõ)
êðûñ íàèáîëåå èíòåíñèâíûì ñèãíàëîì áûë ñèãíàë ñïèíîâîé ëîâóøêè (ÄÝÒÊ)2-Fe-NO. Ó 14-äíåâíûõ êðûñ äîëÿ
NO, íàõîäÿùåãîñÿ â ñîñòàâå ëîâóøêè, áûëà ìåíüøå, à
èíòåíñèâíîñòü ñèãíàëîâ îò R- è Ò-êîíôîðìåðîâ áûëà çíà÷èòåëüíî âûøå.  òêàíÿõ ïå÷åíè 14-äíåâíûõ êðûñ èíîãäà ðåãèñòðèðîâàëèñü ëèíèè ïàðàìàãíèòíîãî êîìïëåêñà
Cu(ÄÝÒÊ)2 (íàèáîëåå èíòåíñèâíàÿ ëèíèÿ ñîîòâåòñòâóåò
g " 2.01) [2], êîòîðûõ íå áûëî â òêàíÿõ âçðîñëûõ êðûñ.
Áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî äåñèìïàòèçàöèÿ 14-äíåâíûõ
êðûñ ïðèâîäèëà ê óìåíüøåíèþ êîëè÷åñòâà NO-ñîäåðæàùèõ ïàðàìàãíèòíûõ êîìïëåêñîâ â ïå÷åíè (ïðèáëèçèòåëüíî â 1.5–2 ðàçà), íî â ìåíüøåé ñòåïåíè, ÷åì â òêàíÿõ
ñåðäöà.
Òàêèì îáðàçîì, èç äàííûõ ÝÏÐ ñëåäóåò, ÷òî â ðåçóëüòàòå ïðîâåä¸ííîé äåñèìïàòèçàöèè íà 14-äíåâíûõ
êðûñàõ êîëè÷åñòâî îêñèäà àçîòà â òêàíÿõ, âõîäÿùåãî â
ñîñòàâ âñåõ ïåðå÷èñëåííûõ ïàðàìàãíèòíûõ êîìïëåêñîâ,
óìåíüøàåòñÿ è ìåíÿåòñÿ ñîîòíîøåíèå ìåæäó R- è Òêîíôîðìåðàìè Hb-NO â ñòîðîíó óâåëè÷åíèÿ äîëè ïîñëåäíåãî. Íàèáîëåå ñèëüíî ýòîò ýôôåêò ïðîÿâëÿåòñÿ â
òêàíÿõ ñåðäöà. Ðåçóëüòàòû ÿâëÿþòñÿ ïðåäâàðèòåëüíûìè
è òðåáóþò áîëåå äåòàëüíîãî êîëè÷åñòâåííîãî èññëåäîâàíèÿ.
Èññëåäîâàíèÿ îáðàçîâàíèÿ NO ïðè äåñèìïàòèçàöèè
ïðîâîäèëèñü ñîâìåñòíî ñ êàôåäðîé àíàòîìèè, ôèçèîëîãèè è îõðàíû çäîðîâüÿ ÷åëîâåêà Òàòàðñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî ãóìàíèòàðíî-ïåäàãîãè÷åñêîãî óíèâåðñèòåòà (çàâ.
êàôåäðîé – ïðîô. Ô. Ã. Ñèòäèêîâ, àñïèðàíò Ô. Ê. Êàðèìîâ). Àâòîðû âûðàæàþò áëàãîäàðíîñòü ïðîô. Ã. Ï. Âèø-
научные сообщения
íåâñêîé çà êîíñóëüòàöèè ïî âîïðîñàì ÝÏÐ ñïåêòðîñêîïèè ìåòàëëîêîìïëåêñîâ. Ðàáîòà ïîääåðæàíà ãðàíòîì
ÐÔÔÈ (¹ 06-04-48834).
Ëèòåðàòóðà
1. Ismailova A.I., Gnezdilov O.I., Muranova L.N., Obynochny A.A.,
Andrianov V.V., Gainutdinov Kh.L., Nasirova A.G., Nigmatullina
R.R., Rakhmatullina F.F., Zefirov A.L.: Appl. Magn. Reson. 28,
421–430 (2005)
Казанский физико–технический институт 2006 |
147
2. Èñìàèëîâà À.È., Þðòàåâà Ñ.Â., Ãíåçäèëîâ Î.È., Ìóðàíîâà
Ë.Í., Îáûíî÷íûé À.À., Ãàéíóòäèíîâ Õ.Ë.: Êàçàíñêèé ôèçèêîòåõíè÷åñêèé èíñòèòóò èì. Å. Ê. Çàâîéñêîãî 2005. Åæåãîäíèê,
ñ. 56–63. Êàçàíü: ÔèçòåõÏðåññ 2006.
3. Vanin A.F., Mordvintcev P.I., Kleshchev A.L.: Studia Biophys.
107, 135–142 (1984)
4. Kon H.: J. Biol. Chem. 243, 4350–4355 (1968)
5. Szabo A., Perutz M.F.: Biochem. 15, 4427–4428 (1976)
6. Nagai K., Hori H., Yoshida S., Sakamoto H., Morimoto H.:
Biochim. Biophys. Acta 532, 17–28 (1978)
7. Àæèïà ß.È., Ðåóòîâ Â.Ï., Êàþøèí Ë.Ï., Íèêèøêèí Å.È.: Èçâ.
ÀÍ. Ñåð. áèîë. ¹ 3, 240–250 (1983)
Казанский физико–технический институт 2006
Èññëåäîâàíèå ýôôåêòîâ îáëó÷åíèÿ òîíêèõ ïë¸íîê Bi2Sr2CaCu2O8
èîíàìè Co! è Fe! ñ ýíåðãèåé 40 êýÂ
À. Í. Áóõàðàåâ, À. À. Âàëèäîâ, Ã. Ã. Ãóìàðîâ, Í. Þ. Ïàíàðèíà, Â. Þ. Ïåòóõîâ,
Þ. È. Òàëàíîâ, Ð. È. Õàñàíîâ
Ëàáîðàòîðèÿ ôèçèêè ïåðñïåêòèâíûõ ìàòåðèàëîâ;
îòäåë ðàäèàöèîííûõ âîçäåéñòâèé íà ìàòåðèàëû, ëàáîðàòîðèÿ ðàäèàöèîííîé õèìèè è ðàäèîáèîëîãèè
 ðàáîòå ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ âëèÿíèÿ íèçêîýíåðãåòè÷åñêîãî îáëó÷åíèÿ òîíêèõ ïë¸íîê
Bi2Sr2CaCu2O8 íà èõ ñâîéñòâà, òàêèå êàê òåìïåðàòóðà ïåðåõîäà â ñâåðõïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå, ïëîòíîñòü êðèòè÷åñêîãî òîêà è ïîëîæåíèå ëèíèè íåîáðàòèìîñòè íà ôàçîâîé äèàãðàììå. Äîçà îáëó÷åíèÿ îáðàçöîâ èîíàìè Fe!
è Co! ñ ýíåðãèåé 40 êýÂ âàðüèðîâàëàñü îò 5$1011 äî 3$1013 èîí/ñì2. Ýôôåêòèâíîñòü ïèííèíãà âèõðåé íà
ïîëó÷åííûõ â ðåçóëüòàòå îáëó÷åíèÿ äåôåêòàõ îöåíèâàëàñü ñ ïîìîùüþ ìàãíèòíûõ è ðàäèîñïåêòðîñêîïè÷åñêèõ
èçìåðåíèé. Áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî â ðåçóëüòàòå îáëó÷åíèÿ èîíàìè æåëåçà ñ äîçîé 5$1011 èîí/ñì2 ïëîòíîñòü
êðèòè÷åñêîãî òîêà óâåëè÷èâàåòñÿ â 2 ðàçà, à îáëàñòü áåçäèññèïàòèâíîãî ïðîòåêàíèÿ òîêà ðàñøèðÿåòñÿ. Óâåëè÷åíèå äîçû îáëó÷åíèÿ ïðèâîäèò ê îñëàáëåíèþ ïèííèíãà è, êàê ñëåäñòâèå, ê óõóäøåíèþ ñâåðõïðîâîäÿùèõ
ñâîéñòâ òîíêèõ ïë¸íîê. Óñèëåíèå ïèííèíãà ïðè îáëó÷åíèè ìàëîé äîçîé îáúÿñíÿåòñÿ ôîðìèðîâàíèåì ëîêàëüíûõ àìîðôíûõ îáëàñòåé, êîòîðûå ôèêñèðóþò íèòè ìàãíèòíîãî ïîòîêà. Ïðè îáëó÷åíèè ñ áîëüøåé äîçîé àìîðôíûå îáëàñòè ïåðåêðûâàþòñÿ, îáðàçóÿ ñïëîøíîé ñëîé, è íå ïðåïÿòñòâóþò äâèæåíèþ âèõðåé.
ïîâûøåíèÿ óäåëüíîé ñèëû ïèííèíãà ïóò¸ì ìîäèôèêàöèè ïîâåðõíîñòè: íàíåñåíèå öàðàïèí [2], òðàâëåíèå ÿìîê
[3], íàïûëåíèå ìàãíèòíûõ îñòðîâêîâ [4]. Òàêèå ïîâåðõíîñòíûå öåíòðû îáëàäàþò äîñòàòî÷íî âûñîêèì ïîòåíöèàëîì ïèííèíãà. Îäíàêî òåõíîëîãèÿ ïðèãîòîâëåíèÿ
ýòèõ îáðàçîâàíèé íå ïîçâîëÿåò ñîçäàâàòü èõ â êîëè÷åñòâå, äîñòàòî÷íîì äëÿ çàõâàòà áîëüøîãî ÷èñëà âèõðåâûõ íèòåé, ò.å. áîëüøîãî ìàãíèòíîãî ïîòîêà. Äëÿ ñîçäàíèÿ èñêóññòâåííûõ äåôåêòîâ ÷àñòî èñïîëüçóåòñÿ
ðàçëè÷íîãî ðîäà ðàäèàöèîííîå âîçäåéñòâèå íà ñâåðõïðîâîäÿùèå ìàòåðèàëû: îáëó÷åíèå ïðîòîíàìè [5], íåéòðîíàìè [6] è ýëåêòðîíàìè [7].  ðåçóëüòàòå òàêèõ îáëó÷åíèé â ÂÒÑÏ ìàòåðèàëå îáðàçóþòñÿ â îñíîâíîì
òî÷å÷íûå äåôåêòû. Çà ñ÷¸ò óâåëè÷åíèÿ èõ ÷èñëà ìîæíî
ïîâûñèòü ïëîòíîñòü êðèòè÷åñêîãî òîêà, íî íåçíà÷èòåëüíî. Ñàìûì ýôôåêòèâíûì ñïîñîáîì ñîçäàíèÿ áîëüøîãî
÷èñëà öåíòðîâ (äîñòàòî÷íîãî äëÿ çàõâàòà ïîëÿ âåëè÷èíîé áîëåå 1 Òë), îáëàäàþùèõ ñàìûì âûñîêèì ïîòåíöèàëîì ïèííèíãà, ñ÷èòàåòñÿ áîìáàðäèðîâêà ñâåðõïðîâîäíèêà èîíàìè òÿæ¸ëûõ ýëåìåíòîâ (Ag, Au, Pb, U è äð.),
ðàçîãíàííûìè â óñêîðèòåëå äî ýíåðãèé ïîðÿäêà 1 ÃýÂ
[8]. Òàêèå èîíû ïðîøèâàþò íàñêâîçü äîñòàòî÷íî òîëñòûå îáðàçöû ÂÒÑÏ (äî 10 ìêì). Íà ìåñòå èõ òðåêîâ
îáðàçóþòñÿ àìîðôíûå íåñâåðõïðîâîäÿùèå îáëàñòè öèëèíäðè÷åñêîé ôîðìû (êîëîí÷àòûå äåôåêòû) äèàìåòðîì
îêîëî 10 íì. Ââèäó óíèêàëüíîñòè ñâîéñòâ êîëîí÷àòûõ
äåôåêòîâ èõ èññëåäîâàíèþ ïîñâÿùåíî áîëüøîå ÷èñëî
ðàáîò, íåñìîòðÿ íà âåñüìà ñëîæíóþ è äîðîãîñòîÿùóþ
òåõíîëîãèþ èõ ïðèãîòîâëåíèÿ. Òî, ÷òî òàêèå äåôåêòû
çíà÷èòåëüíî óâåëè÷èâàþò ïëîòíîñòü êðèòè÷åñêîãî òîêà
è ïîâûøàþò ïîëÿ íåîáðàòèìîñòè, áûëî óáåäèòåëüíî
ïîêàçàíî ìíîãèìè àâòîðàìè [9].
Ââåäåíèå
Îñíîâíîé ïðîáëåìîé, êîòîðóþ íåîáõîäèìî ðåøèòü äëÿ
èñïîëüçîâàíèÿ ñâåðõïðîâîäÿùåãî ìàòåðèàëà â òåõíèêå,
ÿâëÿåòñÿ ïîëó÷åíèå äîñòàòî÷íî áîëüøîé ïëîòíîñòè êðèòè÷åñêîãî òîêà.  ñëó÷àå âûñîêîòåìïåðàòóðíûõ ñâåðõïðîâîäíèêîâ (ÂÒÑÏ) ýòà ïðîáëåìà âñòà¸ò îñîáåííî îñòðî â ñâÿçè ñ òåì, ÷òî åñòåñòâåííûå äåôåêòû îáëàäàþò
î÷åíü íèçêèì ïîòåíöèàëîì ïèííèíãà.  ñî÷åòàíèè ñ
áîëüøèìè òåðìè÷åñêèìè ôëóêòóàöèÿìè â îáëàñòè àçîòíûõ òåìïåðàòóð (íàèáîëåå èíòåðåñíûõ ñ òî÷êè çðåíèÿ
ïðàêòè÷åñêîãî ïðèìåíåíèÿ) ýòî ÷àñòî ïðèâîäèò ê íóëåâîé ïëîòíîñòè êðèòè÷åñêîãî òîêà ïèííèíãà. Ïîýòîìó
óñèëèÿ ìíîãèõ èññëåäîâàòåëåé è íàó÷íûõ öåíòðîâ íàïðàâëåíû íà ñîçäàíèå èñêóññòâåííûõ öåíòðîâ ïèííèíãà,
êîòîðûå îáåñïå÷èâàëè áû äîñòàòî÷íî âûñîêóþ ïëîòíîñòü
êðèòè÷åñêîãî òîêà ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ (âáëèçè TC
è òåìïåðàòóðû êèïåíèÿ æèäêîãî àçîòà). Òàêèå öåíòðû
äîëæíû èìåòü ðàçìåðû, ñðàâíèìûå ñ äëèíîé êîãåðåíòíîñòè. Äëÿ ÂÒÑÏ ýòà âåëè÷èíà ñîñòàâëÿåò 2 íì è áîëåå.
Ïîýòîìó íåîáõîäèìî ñîçäàâàòü äåôåêòû êðèñòàëëè÷åñêîé ðåø¸òêè, ïîíèæàþùèå ïàðàìåòð ïîðÿäêà â îáëàñòè,
ðàçìåðîì ãîðàçäî áîëüøèì, ÷åì ðàçìåð “òî÷å÷íûõ” äåôåêòîâ (âàêàíñèè, îòäåëüíûå èîíû âíåäðåíèÿ), âêëþ÷àþùåé â ñåáÿ ñîòíè è òûñÿ÷è àòîìîâ.  íàó÷íîé ëèòåðàòóðå èìååòñÿ îïèñàíèå íåñêîëüêèõ ñïîñîáîâ ñîçäàíèÿ
“îáú¸ìíûõ” äåôåêòîâ. Îäèí èç ìåòîäî⠖ ââåäåíèå íåîðãàíè÷åñêèõ äîáàâîê (íàïðèìåð, MgO, NbC, TaC, TiC,
HfN è ò.ï.) â èñõîäíóþ øèõòó ïðè òâ¸ðäîôàçíîì ñèíòåçå
êåðàìè÷åñêèõ ÂÒÑÏ. Òàêèì ñïîñîáîì óäà¸òñÿ ïî÷òè
âäâîå óâåëè÷èòü ïëîòíîñòü êðèòè÷åñêîãî òîêà ïðè ãåëèåâîé è àçîòíîé òåìïåðàòóðàõ [1]. Ñóùåñòâóþò ñïîñîáû
148
научные сообщения
 ñëó÷àå òîíêèõ ïë¸íîê òðàäèöèîííûé ñïîñîá ñîçäàíèÿ öåíòðîâ ïèííèíãà â ôîðìå êîëîí÷àòûõ äåôåêòîâ ïóò¸ì îáëó÷åíèÿ ñâåðõïðîâîäÿùåãî ìàòåðèàëà ïó÷êàìè
èîíîâ òÿæ¸ëûõ ýëåìåíòîâ ñ âûñîêîé ýíåðãèåé îêàçûâàåòñÿ ìàëîýôôåêòèâíûì. Ñâÿçàíî ýòî ñ äâóìÿ îáñòîÿòåëüñòâàìè. Âî-ïåðâûõ, ñèëà ïèííèíãà êîëîí÷àòûõ äåôåêòîâ
âáëèçè ïîâåðõíîñòè ñóùåñòâåííî îñëàáåâàåò, à â ïë¸íêàõ òîëùèíîé îêîëî 100 íì ïðèïîâåðõíîñòíûå îáëàñòè
ñîñòàâëÿþò âåñü îáú¸ì îáðàçöà. Âî-âòîðûõ, ïðè áîìáàðäèðîâêå ñâåðõïðîâîäíèêà âûñîêîýíåðãåòè÷åñêèìè èîíàìè íà åãî ïîâåðõíîñòè îáðàçóåòñÿ ñèñòåìà êðàòåðîâ,
äèàìåòð êîòîðûõ ñóùåñòâåííî ïðåâûøàåò äèàìåòð êîëîíîê â ãëóáèíå ñâåðõïðîâîäíèêà.  ðåçóëüòàòå îáëó÷åíèÿ ñ áîëüøîé äîçîé, íåîáõîäèìîé äëÿ ñîçäàíèÿ äîñòàòî÷íîãî êîëè÷åñòâà öåíòðîâ ïèííèíãà, êðèñòàëëè÷åñêàÿ
ñòðóêòóðà ïðèïîâåðõíîñòíîãî ñëîÿ îêàçûâàåòñÿ â áîëüøîé ñòåïåíè ðàçðóø¸ííîé, à åãî êðèòè÷åñêèå ïàðàìåòðû çíà÷èòåëüíî ïîíèæåíû [10].
Îáëó÷åíèå ñâåðõïðîâîäÿùèõ ïë¸íîê íèçêîýíåðãåòè÷åñêèìè èîíàìè (10–100 êýÂ) íå ïðèâîäèò ê òàêèì ðàçðóøèòåëüíûì ïîñëåäñòâèÿì. Òàêîå îáëó÷åíèå îáû÷íî
ñ÷èòàåòñÿ íåýôôåêòèâíûì, òàê êàê ïðîíèêàåò â ìàòåðèàë íà î÷åíü ìàëóþ ãëóáèíó (äåñÿòêè íàíîìåòðîâ) è ôîðìèðóåò â îñíîâíîì òî÷å÷íûå äåôåêòû. Îäíàêî â ñëó÷àå
ïë¸íîê òîëùèíîé ïîðÿäêà 200 íì áîëüøèå ãëóáèíû ïðîíèêíîâåíèÿ óæå íå òðåáóþòñÿ. Âûáîðîì ïîäõîäÿùèõ
èîíîâ, ýíåðãèè, äîçû è óñëîâèé îáëó÷åíèÿ ìîæíî äîáèòüñÿ ôîðìèðîâàíèÿ çàãëóáë¸ííûõ àìîðôíûõ îáëàñòåé
èëè èíûõ íåñâåðõïðîâîäÿùèõ îáðàçîâàíèé (ìèêðîïîðû,
áëèñòåðû, íàíîêëàñòåðû íîâûõ ôàç), îáëàäàþùèõ çíà÷èòåëüíîé ñèëîé ïèííèíãà.  äàííîé ðàáîòå ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ ñâåðõïðîâîäÿùèõ ñâîéñòâ
òîíêèõ ïë¸íîê Bi2Sr2CaCu2O8, â êîòîðûõ ïîñëå îáëó÷åíèÿ èîíàìè æåëåçà è êîáàëüòà ñ ýíåðãèåé 40 êý îáðàçîâàëèñü ðàäèàöèîííûå äåôåêòû â âèäå îãðàíè÷åííûõ
àìîðôíûõ îáëàñòåé. Ïîêàçàíà âîçìîæíîñòü óâåëè÷åíèÿ
ñèëû ïèííèíãà ñ ïîìîùüþ ýòîãî ìåòîäà.
Ìàòåðèàëû è ìåòîäû èññëåäîâàíèÿ
Òîíêèå ïë¸íêè ÂÒÑÏ Bi2Sr2CaCu2O8 áûëè ïðèãîòîâëåíû â Èíñòèòóòå ôèçèêè Óíèâåðñèòåòà Ãóòòåíáåðãà (ã.
Ìàéíö, Ãåðìàíèÿ) ìåòîäîì ìàãíåòðîííîãî ðàñïûëåíèÿ
èñõîäíîãî ñîåäèíåíèÿ â àòìîñôåðå êèñëîðîäà è îñàæäåíèÿ ìàòåðèàëà íà äèýëåêòðè÷åñêóþ ïîäëîæêó. Ïîäëîæêàìè ñëóæèëè ìîíîêðèñòàëëè÷åñêèå ïëàñòèíû ñîåäèíåíèÿ LaAlO3 ðàçìåðîì 10%10%1 ìì3. Ñðàçó ïîñëå
íàïûëåíèÿ ïë¸íêè ïîäâåðãàëèñü îòæèãó â êèñëîðîäíîé
àòìîñôåðå ïðè òåìïåðàòóðå 820°Ñ è äàâëåíèè 3.3 ìáàð.
Òîëùèíà ïë¸íîê ñîñòàâëÿëà 200 íì. Âïîñëåäñòâèè îáðàçöû îáëó÷àëèñü ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå îäíîçàðÿäíûìè èîíàìè Fe!, Co! ñ ýíåðãèåé 40 êý íà óñêîðèòåëå ÈËÓ-3 â Êàçàíñêîì ôèçèêî-òåõíè÷åñêîì èíñòèòóòå.
Äîçà îáëó÷åíèÿ èñõîäíûõ îáðàçöîâ âàðüèðîâàëàñü îò
5$1011 èîíîâ/ñì2 (ìàëàÿ äîçà) äî 3$1013 èîíîâ/ñì2 (áîëü-
Казанский физико–технический институт 2006 |
149
Òàáëèöà 1. Õàðàêòåðèñòèêè èññëåäóåìûõ îáðàçöîâ.
Îáðàçåö Ðàçìåðû (ìì%ìì)
Èîí
Äîçà îáëó÷åíèÿ D (èîí/ñì2)
Â1
Â2
Â3
Â4
Â5
Ño!
3$1012
Íå îáëó÷¸í
3$1013
5$1011
Íå îáëó÷¸í
2.8%3.2
3.2%3.6
2.9%3.6
3.1%3.4
3.1%3.4
Fe!
Fe!
øàÿ äîçà).  òàáëèöå 1 ïðèâåäåíû ðàçìåðû è äîçû îáëó÷åíèÿ èññëåäóåìûõ îáðàçöîâ.
Ìû èçó÷àëè âëèÿíèå îáëó÷åíèÿ íà òàêèå õàðàêòåðèñòèêè ïë¸íîê Bi2Sr2CaCu2O8, êàê TC, ïëîòíîñòü êðèòè÷åñêîãî òîêà jC è ëèíèÿ íåîáðàòèìîñòè (ËÍ). Äëÿ îïðåäåëåíèÿ êðèòè÷åñêîé òåìïåðàòóðû èñïîëüçîâàëèñü èçìåðåíèÿ âûñîêî÷àñòîòíîé ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè íà ÷àñòîòå 10 ÌÃö. Ïëîòíîñòü êðèòè÷åñêîãî òîêà îöåíèâàëàñü ïî âåëè÷èíå ïîëÿ ïîëíîãî ïðîíèêíîâåíèÿ, êîòîðàÿ
îïðåäåëÿëàñü ñ ïîìîùüþ èçìåðåíèé ÝÏÐ ïîâåðõíîñòíîãî ïàðàìàãíèòíîãî çîíäà, çàôèêñèðîâàííîãî â öåíòðå
ïë¸íêè. Ïàðàìàãíèòíûì çîíäîì ñëóæèëà ÷àñòèöà äèôåíèëïèêðèëãèäðàçèëà (ÄÔÏÃ), ìàëîãî ïî ñðàâíåíèþ ñ
ïë¸íêîé ðàçìåðà (îêîëî 0.1 ìì). Èçìåðÿëîñü ñìåùåíèå
ñèãíàëà ÝÏÐ ïîä äåéñòâèåì ëîêàëüíûõ ìàãíèòíûõ ïîëåé ñâåðõïðîâîäíèêà. Çíàÿ ãåîìåòðè÷åñêèå ðàçìåðû îáðàçöà è âåëè÷èíó ïîëÿ ïîëíîãî ïðîíèêíîâåíèÿ, ìîæíî
îïðåäåëèòü ïëîòíîñòü êðèòè÷åñêîãî òîêà jC ïî òåîðåòè÷åñêîé ôîðìóëå, ïðèâåäåííîé íèæå, â ðàçäåëå “Îáñóæäåíèå”.
Òî÷êè ËÍ îïðåäåëÿëèñü ïóò¸ì ðåãèñòðàöèè ïåòåëü
ãèñòåðåçèñà íàìàãíè÷åííîñòè M(H) è íåðåçîíàíñíîãî
ìèêðîâîëíîâîãî ïîãëîùåíèÿ (ÌÂÏ). Èçìåðåíèÿ ÌÂÏ
ïðîâîäèëèñü íà ðàäèîñïåêòðîìåòðå BER-418S ôèðìû
Áðóêåð, ðàáîòàþùåì â X-äèàïàçîíå íà ÷àñòîòå îêîëî 9.2
ÃÃö. Çàâèñèìîñòü íàìàãíè÷åííîñòè îò ìàãíèòíîãî ïîëÿ
M(H) èçìåðÿëàñü ñ ïîìîùüþ äàò÷èêîâ Õîëëà ñ ðàáî÷åé
çîíîé ðàçìåðîì 0.5%0.5 ìì2 è ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ 9.8
ìêÂ/Ãñ. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ àáñîëþòíîé âåëè÷èíû íàìàãíè÷åííîñòè îáðàçöîâ èñïîëüçîâàëèñü èçìåðåíèÿ íà
SQUID-ìàãíåòîìåòðå (â Èíñòèòóòå Ïîëÿ Øåððåðà, Öþðèõ, Øâåéöàðèÿ). Ïåòëè ãèñòåðåçèñà íàìàãíè÷åííîñòè è
ìèêðîâîëíîâîãî ïîãëîùåíèÿ ðåãèñòðèðîâàëèñü â øèðîêîì äèàïàçîíå òåìïåðàòóð (îò 20 K äî TC) è ìàãíèòíûõ
ïîëåé (îò 0 äî 6 êÝ ïðè èçìåðåíèÿõ õîëëîâñêèìè ïðåîáðàçîâàòåëÿìè, äî 15 êÝ íà SQUID’å è äî 9 êÝ ïðè èçìåðåíèÿõ ÌÂÏ).
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû
Íà ðèñ. 1 ïðåäñòàâëåíû ïåðåõîäû â ñâåðõïðîâîäÿùåå
ñîñòîÿíèå ïë¸íîê Bi2Sr2CaCu2O8 äî è ïîñëå îáëó÷åíèÿ.
Ïåðåõîäû ïîëó÷åíû ïóò¸ì èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðíîé
çàâèñèìîñòè âûñîêî÷àñòîòíîé ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè. Îáðàçåö B1 îáëó÷àëñÿ èîíàìè Co! ñ äîçîé 3$1012
150
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
à
8
0
6
0
2
B5
B4
B1
B1
B3
B3
16
4
6
8
0
èîí/ñì , B3 áûë îáëó÷¸í èîíàìè Fe ñ äîçîé 3$10
èîí/ñì2, à Â4 – èîíàìè Fe! ñ äîçîé 5$1011 èîí/ñì2. Èçìåíåíèå ïàðàìåòðîâ ñâåðõïðîâîäÿùåãî ïåðåõîäà â ðåçóëüòàòå îáëó÷åíèÿ îáðàçöîâ ïîêàçàíî â òàáëèöå 2. Âèäíî, ÷òî îáëó÷åíèå ñâåðõïðîâîäÿùèõ ïë¸íîê íå ïðèâîäèò
íè ê ñóùåñòâåííîìó èçìåíåíèþ èõ êðèòè÷åñêîé òåìïåðàòóðû, èçìåðåííîé íà ïîëóâûñîòå ïåðåõîäà, íè ê óøèðåíèþ ïåðåõîäà.
Íà ðèñ. 2 äëÿ ïðèìåðà ïðèâåäåíû ïåòëè ãèñòåðåçèñà
íàìàãíè÷åííîñòè M(H) è íåðåçîíàíñíîãî ìèêðîâîëíîâîãî ïîãëîùåíèÿ îáëó÷¸ííîé ïë¸íêè B3, çàïèñàííûå ïðè
òåìïåðàòóðå 61 K. Âåëè÷èíà ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ïðè êîòîðîé ïðîèñõîäèò ñõëîïûâàíèå ïåòëè è èñ÷åçíîâåíèå ãèñòåðåçèñà, íàçûâàåòñÿ ïîë¸ì íåîáðàòèìîñòè Hir. Íàáîð
òî÷åê Hir(T), ïîëó÷åííûõ ïðè ðàçíûõ òåìïåðàòóðàõ, îáðàçóåò ËÍ, ðàçäåëÿþùóþ îáëàñòè ôàçîâîé äèàãðàììû ñ
äèññèïàòèâíûì è áåçäèññèïàòèâíûì ïðîòåêàíèåì òîêà.
Íà ðèñ. 3 ïðåäñòàâëåíû ËÍ íåñêîëüêèõ îáðàçöîâ, ïîëó÷åííûå ñ ïîìîùüþ èçìåðåíèé ÌÂÏ. Äëÿ êîððåêòíîãî
ñðàâíåíèÿ ËÍ îáðàçöîâ ñ ðàçíîé êðèòè÷åñêîé òåìïåðàòóðîé TC ïîëÿ íåîáðàòèìîñòè ïîñòðîåíû â çàâèñèìîñòè
îò ïðèâåä¸ííîé òåìïåðàòóðû T/TC.
Âèäíî, ÷òî ïîëîæåíèå ËÍ íà ôàçîâîé äèàãðàììå
èçìåíÿåòñÿ â çàâèñèìîñòè îò äîçû îáëó÷åíèÿ. Ýòà çàâè13
Hir=7630 Э
800
600
400
200
0
200
0
2000
Øèðèíà ïåðåõîäà
DTC (Ê)
Íåîáëó÷¸ííûé Oáëó÷¸ííûé Íåîáëó÷¸ííûé Îáëó÷¸ííûé
Â1
Â3
Â4
90
90.5
88.8
90.2
90.6
86.5
4.2
2.1
4.2
3.3
1.8
6.4
4000
Н (Э)
6000
8000
Ðèñ. 2. Ïåòëè ãèñòåðåçèñà íàìàãíè÷åííîñòè (à) è ìèêðîâîëíîâîãî ïîãëîùåíèÿ (á) îáëó÷¸ííîé áîëüøîé äîçîé ïë¸íêè Â3, çàïèñàííûå ïðè
òåìïåðàòóðå 61 Ê.
ñèìîñòü íîñèò íåìîíîòîííûé õàðàêòåð, è, êðîìå òîãî,
ìåíÿåòñÿ ïðè èçìåíåíèè ñïîñîáà èçìåðåíèÿ. Èç ðèñ. 3
âèäíî, ÷òî â ðåçóëüòàòå îáëó÷åíèÿ ïë¸íêè Bi2Sr2CaCu2O8
èîíàìè Fe+ ñ ñàìîé ìàëîé äîçîé (5$1011 èîí/ñì2) ËÍ
ñìåùàåòñÿ ââåðõ ïî ïîëþ è òåìïåðàòóðå ïî ñðàâíåíèþ
ñ íåîáëó÷¸ííûì îáðàçöîì. Óâåëè÷åíèå äîçû îáëó÷åíèÿ
äî 3$1012 èîí/ñì2 ïðèâîäèò ê çíà÷èòåëüíîìó óìåíüøåíèþ ñäâèãà ËÍ îòíîñèòåëüíî èñõîäíîãî ïîëîæåíèÿ. Ó
îáðàçöà, îáëó÷¸ííîãî íàèáîëüøåé äîçîé (3$1013 èîíîâ
Fe!/ñì2), ËÍ ñìåñòèëàñü åùå íèæå ïî ïîëþ è òåìïåðà-
8000
D=0
D = 5x1011 Fe+/cм2
D = 3x1012 Со+/cм2
D = 3x1013 Fe+/cм2
7000
Hir (Э)
Òàáëèöà 2. Èçìåíåíèå êðèòè÷åñêîé òåìïåðàòóðû ÒC è øèðèíû ïåðåõîäà â ñâåðõïðîâîäÿùåå ñîñòîÿíèå DTC â ðåçóëüòàòå íèçêîýíåðãåòè÷åñêîãî îáëó÷åíèÿ.
Êðèòè÷åñêàÿ òåìïåðàòóðà
ÒC (Ê)
6000
1000
6000
Îáðàçåö
4000
Н (Э)
1200
Ðèñ. 1. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü âîñïðèèì÷èâîñòè íåîáëó÷¸ííûõ
(áåëûå çíà÷êè) è îáëó÷¸ííûõ (÷¸ðíûå çíà÷êè) îáðàçöîâ, îòðàæàþùàÿ
èõ ïåðåõîä èç íîðìàëüíîãî ñîñòîÿíèÿ â ñâåðõïðîâîäÿùåå. Äîçû îáëó÷åíèÿ èññëåäóåìûõ îáðàçöîâ ïðèâåäåíû â òàáëèöå 1.
!
2000
á
76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100
T (K)
2
Hir=3160 Э
2
M (Гс)
8
Амплитуда сигнала
МВП (отн. ед.)
χ (отн. ед.)
4
5000
4000
jc > 0
3000
jc = 0
2000
1000
0
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
T/Tc
Ðèñ. 3. Ëèíèè íåîáðàòèìîñòè, ïîëó÷åííûå èç èçìåðåíèé ÌÂÏ ïë¸íîê
ñ ðàçíûìè äîçàìè îáëó÷åíèÿ.
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006 |
òóðå è ðàñïîëîæèëàñü äàæå íèæå, ÷åì ËÍ íåîáëó÷¸ííîãî îáðàçöà.
Íåñêîëüêî èíîå ïîâåäåíèå ËÍ ïîä äåéñòâèåì îáëó÷åíèÿ îáíàðóæèâàåòñÿ ïðè èçìåðåíèè ãèñòåðåçèñà íàìàãíè÷åííîñòè. Ïðåæäå âñåãî, âñå ËÍ, ïîëó÷åííûå èç
èçìåðåíèé íàìàãíè÷åííîñòè, çàìåòíî ñìåùåíû âíèç ïî
òåìïåðàòóðå (ïðèìåðíî íà 10°C) ïî ñðàâíåíèþ ñ ËÍ,
ïîëó÷åííûìè èç ÌÂÏ. Ýòî ñìåùåíèå îòðàæàåò ÷àñòîòíóþ çàâèñèìîñòü ïîëîæåíèÿ ËÍ, êîòîðàÿ îáóñëîâëåíà
êîíå÷íûì “âðåìåíåì æèçíè” âèõðåâîé íèòè íà öåíòðå
ïèííèíãà ñ ïîòåíöèàëüíîé ÿìîé ìàëîé ãëóáèíû [12].
Êðîìå òîãî, ËÍ âñåõ îáëó÷¸ííûõ îáðàçöîâ ñìåùåíû â
ñòîðîíó íèçêèõ ïîëåé è òåìïåðàòóð îòíîñèòåëüíî ËÍ
íåîáëó÷¸ííûõ ïë¸íîê ïðè èçìåðåíèÿõ íàìàãíè÷åííîñòè
íà ïîñòîÿííîì òîêå.
Êàê áûëî îòìå÷åíî âûøå, îöåíêó ïëîòíîñòè êðèòè÷åñêîãî òîêà ìîæíî ïðîèçâåñòè ïî âåëè÷èíå ïîëÿ ïîëíîãî ïðîíèêíîâåíèÿ Í&. Äëÿ òîãî, ÷òîáû åãî îïðåäåëèòü,
ìû èñïîëüçîâàëè ñëåäóþùóþ ïðîöåäóðó. Îáðàçåö ñ êðóïèíêîé ÄÔÏÃ, ïîìåù¸ííîé íà åãî öåíòð, îõëàæäàëñÿ îò
T ` TC äî òåìïåðàòóðû èçìåðåíèÿ â ïîëå Íñool, áëèçêîì
ê ðåçîíàíñíîìó ïîëþ “ñâîáîäíîãî” ÄÔÏÃ. Ïîëîæåíèå
ñèãíàëà â ñïåêòðå ÝÏÐ ìåíÿåòñÿ ïðè èçìåíåíèè Íñool.
Ïîëó÷åííàÿ çàâèñèìîñòü ñäâèãà ðåçîíàíñíîãî ñèãíàëà
ÄÔÏà (DHR " HR # HR0) îò âåëè÷èíû ïîëÿ çàìîðàæèâàíèÿ èìååò íåìîíîòîííûé õàðàêòåð (ðèñ. 4). Çäåñü HR ñîîòâåòñòâóåò ðåçîíàíñíîìó ïîëþ êðóïèíêè ÄÔÏÃ, ïîìåù¸ííîé íà ñâåðõïðîâîäíèê, à HR0 åñòü ðåçîíàíñíîå ïîëå
ÄÔÏà áåç ñâåðõïðîâîäíèêà. Ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé, âûïîëíåííûõ íà îáëó÷¸ííîì áîëüøîé äîçîé îáðàçöå Â3,
ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 4. Ïðè ìàëûõ îòêëîíåíèÿõ ïîëÿ
çàìîðàæèâàíèÿ îò HR0, ñäâèã ñèãíàëà ÄÔÏÃ DHR ñèëüíî
çàâèñèò îò ðàçíîñòè (HR0 # Hcool). Ïîäîáíîå ïîâåäåíèå
îáóñëîâëåíî èçìåíåíèåì ïðîôèëÿ ïîëÿ íà ïîâåðõíîñòè
ñâåðõïðîâîäíèêà. Èçìåíåíèå DHR ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî âáëèçè ïîâåðõíîñòè ñâåðõïðîâîäíèêà, ãäå ïîìåùàåòñÿ ïàðà-
50
∆HR (Э)
40
151
ìàãíèòíûé çîíä, ïðèñóòñòâóåò òàíãåíöèàëüíàÿ êîìïîíåíòà ïîëÿ Íõ [13]. Ïî ìåðå óâåëè÷åíèÿ ðàçíîñòè (HR0 # Hcool)
âêëàä ýòîé êîìïîíåíòû óìåíüøàåòñÿ è ñòàíîâèòñÿ ðàâíûì íóëþ, êîãäà ðàçíîñòü äîñòèãàåò âåëè÷èíû Í& – ïîëÿ
ïîëíîãî ïðîíèêíîâåíèÿ. Ïîñëå ýòîãî, ïðè äàëüíåéøåì
èçìåíåíèè ïîëÿ Hcool, ïðîôèëü ïîëÿ â åãî ïîâåðõíîñòè
îñòà¸òñÿ íåèçìåííûì, ÷òî ïðîÿâëÿåòñÿ êàê íåçàâèñèìîñòü
ñäâèãà ðåçîíàíñíîãî ñèãíàëà îò (HR0 # Hcool). Äðóãèìè
ñëîâàìè, ôóíêöèÿ DHR (HR0 # Hcool) âûõîäèò íà íàñûùåíèå. Òàêèì îáðàçîì, ãðàôèê (ðèñ. 4) ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü âåëè÷èíó ïîëÿ ïîëíîãî ïðîíèêíîâåíèÿ Í&, êîòîðàÿ
îäíîçíà÷íî ñâÿçàíà ñ ïëîòíîñòüþ êðèòè÷åñêîãî òîêà [14].
Îáñóæäåíèå
Ñëàáîå èçìåíåíèå êðèòè÷åñêîé òåìïåðàòóðû ïîñëå îáëó÷åíèÿ óêàçûâàåò íà òî, ÷òî áîìáàðäèðîâêà òîíêîïë¸íî÷íûõ ñâåðõïðîâîäíèêîâ ïó÷êîì íèçêîýíåðãåòè÷åñêèõ
èîíîâ íå âûçûâàåò ñóùåñòâåííûõ èçìåíåíèé èõ êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðû â îòëè÷èå îò âûñîêîýíåðãåòè÷åñêîãî îáëó÷åíèÿ, êîòîðîå ïðèâîäèò ê ðàçðóøåíèþ ïîâåðõíîñòíîãî ñëîÿ è çíà÷èòåëüíîìó ïîíèæåíèþ TC [15].
Âûÿâëåííîå ïî èçìåðåíèÿì ÌÂÏ ñìåùåíèå ËÍ îáðàçöà c íàèìåíüøåé äîçîé îáëó÷åíèÿ (5$1011 èîí/ñì2) â
îáëàñòü áîëåå âûñîêèõ òåìïåðàòóð è ïîëåé ñâèäåòåëüñòâóåò î ðàñøèðåíèè îáëàñòè áåçäèññèïàòèâíîãî ïðîòåêàíèÿ òîêà â îáðàçöå. Ýòîò ýôôåêò, ïî-âèäèìîìó, ñâÿçàí
ñ òåì, ÷òî ïðè îáëó÷åíèè èîíàìè â ñâåðõïðîâîäÿùåé
ïë¸íêå îáðàçóþòñÿ ðàäèàöèîííûå äåôåêòû â âèäå ëîêàëüíûõ çàãëóáëåííûõ àìîðôíûõ îáëàñòåé, êîòîðûå çàêðåïëÿþò âèõðè ìàãíèòíîãî ïîòîêà, òî åñòü ñëóæàò ýôôåêòèâíûìè öåíòðàìè ïèííèíãà. Íàøå ïðåäïîëîæåíèå
ïîäòâåðæäàåòñÿ ïðèâåä¸ííûìè íèæå ðàñ÷¸òàìè ðàçìåðîâ è ðàñïðåäåëåíèÿ äåôåêòîâ.
Ðàñïðåäåëåíèå ïëîòíîñòè âíåäð¸ííûõ èîíîâ è äåôåêòîâ â çàâèñèìîñòè îò ãëóáèíû ïðîíèêíîâåíèÿ èìååò
ãàóññîâó ôîðìó (ðèñ. 5) è ìîæåò áûòü çàäàíî âûðàæåíèåì [16]
N ( x) =
é ( x - Rp )2 ù
D
exp ê ú,
2DRp2 ûú
2ð DR p
êë
(1)
30
20
10
0
0
10
20
30 40 50 60
HR0 Hcool (Э)
70
80
90
Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòü ñäâèãà ðåçîíàíñíîãî ñèãíàëà ïàðàìàãíèòíîãî çîíäà (ÄÔÏÃ), ïîìåù¸ííîãî íà öåíòð ïë¸íêè, îò ïîëÿ çàìîðàæèâàíèÿ äëÿ
îáðàçöà Â3, îáëó÷¸ííîãî äîçîé 3$1012 Ñî!/ñì2. Çàâèñèìîñòü ïîëó÷åíà
ïðè òåìïåðàòóðàõ 25 Ê (B) è 34 Ê (C).
ãäå D – äîçà èìïëàíòàöèè, Rp åñòü ñðåäíÿÿ ãëóáèíà çàëåãàíèÿ èîíîâ, à DRp – ñðåäíåêâàäðàòè÷íîå îòêëîíåíèå,
õàðàêòåðèçóþùåå ðàçáðîñ ïîëîæåíèé äåôåêòîâ. Ìû èñïîëüçîâàëè ôîðìóëó (1) äëÿ îöåíêè ðàçìåðîâ äåôåêòîâ,
îáðàçîâàâøèõñÿ ïðè îáëó÷åíèè îáðàçöîâ äîçîé 5$1011
Fe!/ñì2. Çíà÷åíèÿ Rp è DRp çàâèñÿò îò ìàññû èîíà, ñðåäíåé ìàññû îáëó÷àåìîãî âåùåñòâà è ýíåðãèè îáëó÷åíèÿ.
Îíè ïðîòàáóëèðîâàíû è ìîãóò áûòü âçÿòû èç êíèãè [17].
Ñðåäíÿÿ ìàññà àòîìîâ â èññëåäóåìûõ ñâåðõïðîâîäÿùèõ
ïë¸íêàõ Bi2Sr2CaCu2O8 ðàâíÿåòñÿ 60, à àòîìíàÿ ìàññà
èìïëàíòèðîâàííûõ èîíîâ ñîñòàâëÿåò 56 (Fe!) è 59 (Co!),
ñîîòâåòñòâåííî. Ïðè òàêîì ñîîòíîøåíèè ìàññ èîíîâ ïîäëîæêè è áîìáàðäèðóþùåãî èîíà ñ ýíåðãèåé 40 êýÂ èñêî-
152
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
0.03
1 D=0
2 D=3x1012 Co+/см2
М (ед. СГС)
0.02
1
0.01
2
0.00
0.01
0.02
0.03
0
4000
8000
Н (Э)
12000
16000
Ðèñ. 5. Ïåòëè ãèñòåðåçèñà íàìàãíè÷åííîñòè íåîáëó÷¸ííîãî (1) è îáëó÷¸ííîãî ñ äîçîé 3$1012 èîí/ñì2 (2) îáðàçöîâ, ïîëó÷åííûå íà SQUIDìàãíåòîìåòðå ïðè òåìïåðàòóðå 34 Ê.
ìûå ïàðàìåòðû ðàâíû: Rp " 11.2 íì è DRp " 5.9 íì. Òàêèì îáðàçîì, ïëîòíîñòü èîíîâ â ìàêñèìóìå ðàñïðåäåëåíèÿ Nmax(x) ïðè äîçå èìïëàíòàöèè 5$1011 Fe!/cì2 ðàâíà
5 × 1011 èîí / ñì 2
D
»
» 3.4 × 1017 ñì -3 .
2.5 × 5.9 × 10-7 ñì
2ð DRp
N max ( x ) =
Îòñþäà ðàññòîÿíèå ìåæäó âíåäð¸ííûìè èîíàìè,
îêîëî êîòîðûõ îáðàçóþòñÿ ðàçóïîðÿäî÷åííûå îáëàñòè,
ìîæåò áûòü îöåíåíî êàê
R=
3
1
N max
=
3
1
» 14 íì.
3.4 × 1017 ñì -3
Ó÷èòûâàÿ, ÷òî ðàçìåð ðàçóïîðÿäî÷åííîé îáëàñòè
îáû÷íî ñîñòàâëÿåò 5–10 íì, äåôåêòû, îáðàçîâàâøèåñÿ â
ðåçóëüòàòå îáëó÷åíèÿ ìàëîé äîçîé, íå ïåðåêðûâàþòñÿ è
Малая доза (D ~ 1011 ион/см2)
Fe+
Fe+
îòñòîÿò äðóã îò äðóãà íà ðàññòîÿíèè 4–9 íì. Òàêîâà ñèòóàöèÿ â ìàêñèìóìå êîíöåíòðàöèè äåôåêòîâ. Íà ñàìîì
äåëå, ðàññòîÿíèå ìåæäó ðàçóïîðÿäî÷åííûìè îáëàñòÿìè
ìîæåò äîñòèãàòü è áîëüøèõ âåëè÷èí.
Òàêèì îáðàçîì, ïðè îáëó÷åíèè íèçêîýíåðãåòè÷åñêèìè èîíàìè ñðåäíåé ìàññû ñ äîçîé 5$1011 èîí/ñì2 ôîðìèðóþòñÿ îòäåëüíî ðàñïîëîæåííûå çàãëóáë¸ííûå àìîðôíûå îáëàñòè. Ïðè óâåëè÷åíèè äîçû îáëó÷åíèÿ ïëîòíîñòü
àìîðôíûõ îáëàñòåé äîñòèãàåò òàêîé âåëè÷èíû, ÷òî îíè
ïåðåêðûâàþòñÿ ìåæäó ñîáîé, îáðàçóÿ ñïëîøíîé ñëîé íà
ãëóáèíå îêîëî 6 íì îò ïîâåðõíîñòè (ðèñ. 6). Ýòîò ñëîé
ëèø¸í ñâåðõïðîâîäÿùèõ ñâîéñòâ è íå ìîæåò ñëóæèòü â
êà÷åñòâå öåíòðà ïèííèíãà. Îáðàçîâàíèå àìîðôíîãî íåñâåðõïðîâîäÿùåãî ñëîÿ îòðàæàåòñÿ â óìåíüøåíèè îáú¸ìíîé íàìàãíè÷åííîñòè îáðàçöîâ ïîñëå îáëó÷åíèÿ ñ áîëüøîé äîçîé. Äëÿ ïðèìåðà íà ðèñ. 5 ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû
èçìåðåíèé íàìàãíè÷åííîñòè, âûïîëíåííûõ ñ ïîìîùüþ
SQUID-ìàãíåòîìåòðà. Îíè äåìîíñòðèðóþò ÿâíîå óìåíüøåíèå ìàãíèòíîãî ìîìåíòà åäèíèöû ïëîùàäè ïë¸íêè
ïîñëå îáëó÷åíèÿ èîíàìè Co! ñ äîçîé 3$1012 èîí/ñì2.
Êàê áûëî ïîêàçàíî âûøå, èçìåðåíèÿ ìèêðîâîëíîâîãî ïîãëîùåíèÿ âûÿâëÿþò ïîëîæèòåëüíûé ýôôåêò íèçêîýíåðãåòè÷åñêîãî îáëó÷åíèÿ íà ñâåðõïðîâîäÿùèå ñâîéñòâà
ïë¸íîê, êîòîðûé âûðàæàåòñÿ â ðàñøèðåíèè îáëàñòè áåçäèññèïàòèâíîãî ïðîòåêàíèÿ òîêà.  òî æå âðåìÿ, â èçìåðåíèÿõ íàìàãíè÷åííîñòè íà ïîñòîÿííîì òîêå ýòîò ýôôåêò íå ïðîÿâëÿåò ñåáÿ. Ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ïðè
âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ (âáëèçè TC) âðåìÿ æèçíè âèõðåé
íà îáðàçîâàííûõ â ðåçóëüòàòå îáëó÷åíèÿ äåôåêòàõ ñëèøêîì ìàëî äëÿ òîãî, ÷òîáû ãèñòåðåçèñ ïðîÿâëÿëñÿ â èçìåðåíèÿõ, âûïîëíåííûõ íà äëèííûõ âðåìåíàõ. Ïîýòîìó
ïèííèíã âèõðåé ìîæåò áûòü çàðåãèñòðèðîâàí òîëüêî â
èçìåðåíèÿõ ÌÂÏ, ñïîñîáíûõ îáíàðóæèòü êîðîòêîæèâóùèå ñîñòîÿíèÿ (îò 10#9 äî 1 ñ). Ñäâèã ëèíèè íåîáðàòèìîñòè â ñòîðîíó íèçêèõ ìàãíèòíûõ ïîëåé è òåìïåðàòóð,
âûÿâëåííûé ïî èçìåðåíèÿì íàìàãíè÷åííîñòè ïðè ïîìîùè äàò÷èêîâ Õîëëà, ñêîðåå âñåãî, íå ñâÿçàí ñ îñëàáëåíèåì ïèííèíãà, à ëèøü îòðàæàåò çàâèñèìîñòü ïîëîæåíèÿ
Большая доза (D ~ 1013 ион/см2)
Fe+
Fe+
Fe+
Fe+
N
Rp~11 нм
Bi2Sr2CaCu2O8
Bi2Sr2CaCu2O8
∆Rp~6 нм
х
Ðèñ. 6. Ñõåìàòè÷åñêîå èçîáðàæåíèå ðàäèàöèîííûõ äåôåêòîâ â îáðàçöàõ, îáëó÷¸ííûõ ðàçíîé äîçîé, è èõ ðàñïðåäåëåíèå ïî ãëóáèíå çàëåãàíèÿ.
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006 |
ËÍ îò ýôôåêòèâíîé òîëùèíû ïë¸íêè, óìåíüøàþùåéñÿ
ïî ìåðå óâåëè÷åíèÿ äîçû îáëó÷åíèÿ. Êàê èçâåñòíî [18],
ñ óìåíüøåíèåì òîëùèíû ïë¸íêè ñâåðõïðîâîäíèêà d äî
âåëè÷èíû ìåíåå 500 íì ËÍ ñìåùàåòñÿ âíèç ïî ïîëþ è
òåìïåðàòóðå. Èìåííî ýòó òåíäåíöèþ è îòðàæàåò ËÍ, ïîëó÷åííàÿ ñ ïîìîùüþ èçìåðåíèé íàìàãíè÷åííîñòè.
Äëÿ îöåíêè ïëîòíîñòè êðèòè÷åñêîãî òîêà è âëèÿíèÿ
íà íåãî îáëó÷åíèÿ ìû èñïîëüçîâàëè ñâÿçü jC c ïîëåì
ïîëíîãî ïðîíèêíîâåíèÿ H&. Åãî çíà÷åíèå ìû îïðåäåëÿëè ïî çàâèñèìîñòè ñäâèãà ñèãíàëà ÝÏÐ ïàðàìàãíèòíîãî
çîíäà (ÄÔÏÃ), ïîìåù¸ííîãî â öåíòð ïëîñêîé ïîâåðõíîñòè îáðàçöà, îò âåëè÷èíû ïîëÿ çàìîðàæèâàíèÿ Hcool (ðèñ.
4). Ñäâèã ñèãíàëà ñòàíîâèòñÿ íåçàâèñèìûì îò âåëè÷èíû
ðàçâ¸ðòêè ìàãíèòíîãî ïîëÿ, êîãäà îíà ñòàíîâèòñÿ ðàâíîé
H& [13].  ñâîþ î÷åðåäü H& ñâÿçàíî ñ ïëîòíîñòüþ êðèòè÷åñêîãî òîêà jC ïðîñòûì ñîîòíîøåíèåì, âûâåäåííûì
äëÿ äëèííîé òîíêîé ïëàñòèíû â ðàáîòå [14]:
H * » jC
2d æ 2 w ö
ln ç
÷.
ð è d ø
Çíàÿ ïîëå ïîëíîãî ïðîíèêíîâåíèÿ, ìîæíî îäíîçíà÷íî îïðåäåëèòü ïëîòíîñòü êðèòè÷åñêîãî òîêà, òàê êàê
êðîìå jC â ýòó ôîðìóëó âõîäÿò òîëüêî ðàçìåðû ïë¸íêè:
òîëùèíà d è øèðèíà w. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ïîëå ïîëíîãî ïðîíèêíîâåíèÿ, êàê è ïëîòíîñòü êðèòè÷åñêîãî òîêà,
çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû. Ïîýòîìó ñðàâíåíèå ïëîòíîñòè
êðèòè÷åñêîé òåìïåðàòóðû ïðîèçâîäèëîñü ïðè ôèêñèðîâàííîé òåìïåðàòóðå – 25 Ê.
Èç äàííûõ, ïðèâåä¸ííûõ â òàáëèöå 3, âèäíî, ÷òî
ïîñëå îáëó÷åíèÿ îáðàçöîâ ñ äîçîé 5$1011 Fe!/ñì2, ïëîòíîñòü êðèòè÷åñêîãî òîêà âîçðîñëà áîëåå ÷åì âäâîå. Ïðèðîñò ïëîòíîñòè òîêà ñóùåñòâåííî ñíèæàåòñÿ ïðè áîëüøèõ äîçàõ îáëó÷åíèÿ. Âûÿâëåííàÿ òåíäåíöèÿ ïîäòâåðæäàåò ïðåäëîæåííóþ âûøå ìîäåëü îáðàçîâàíèÿ, íàêîïëåíèÿ è ïåðåêðûòèÿ ðàäèàöèîííûõ äåôåêòîâ ïî ìåðå óâåëè÷åíèÿ äîçû îáëó÷åíèÿ. Ìîæíî îïðåäåëèòü êðèòè÷åñêóþ äîçó îáëó÷åíèÿ DC, íèæå êîòîðîé ïëîòíîñòü êðèòè÷åñêîãî òîêà ðàñò¸ò ñ óâåëè÷åíèåì äîçû, à ËÍ ñäâèãàåòñÿ â âûñîêèå ïîëÿ è òåìïåðàòóðû. Ïðè D ` DC èçìåíåíèÿ jC è ËÍ èìåþò ïðîòèâîïîëîæíîå íàïðàâëåíèå. Äëÿ
èññëåäîâàííîé íàìè ñåðèè ïë¸íîê êðèòè÷åñêàÿ äîçà –
îêîëî 1012 èîí/ñì2. Îòìåòèì, ÷òî êðèòè÷åñêàÿ òåìïåðàòóðà îáëó÷¸ííûõ îáðàçöîâ ïðàêòè÷åñêè íå ìåíÿåòñÿ â
èññëåäîâàííîì äèàïàçîíå äîç.
Òàáëèöà 3. Îöåíêè ïëîòíîñòè êðèòè÷åñêîãî òîêà äëÿ èññëåäóåìûõ
îáðàçöîâ ïî ïîëþ ïîëíîãî ïðîíèêíîâåíèÿ. Òåìïåðàòóðà èçìåðåíèé 25
Ê.
Îáðàçåö
B2
B4
Â1
B3
(D " 0)
(D " 5$1011 Fe!/ñì2)
(D " 3$1012 Ñî!/ñì2)
(D " 3$1013 Fe!/ñì2)
Í& (Ý)
jC (A/cì2)
13
30
24
22
1.5$105
3.5$105
2.8$105
2.7$105
153
Âûâîäû
Òàêèì îáðàçîì, íà äàííîì ýòàïå èññëåäîâàíèé áûëî
âûÿâëåíî, ÷òî íèçêîýíåðãåòè÷åñêîå èîííîå îáëó÷åíèå ñ
ìàëîé äîçîé (D ^ 1012 èîí/ñì2) ìîæåò óëó÷øèòü ïàðàìåòðû òîíêîïë¸íî÷íûõ ñâåðõïðîâîäíèêîâ, òàêèå êàê
àáñîëþòíîå çíà÷åíèå ïëîòíîñòè êðèòè÷åñêîãî òîêà è
ðàçìåð îáëàñòè ïðîòåêàíèÿ òîêà áåç ðàññåÿíèÿ. Ýòî ñâÿçàíî ñ îáðàçîâàíèåì ðàäèàöèîííûõ äåôåêòîâ â âèäå
îòäåëüíî ñòîÿùèõ àìîðôíûõ îáëàñòåé, ðàçìåðîì îêîëî
10 íì, êîòîðûå ìîãóò ñëóæèòü ýôôåêòèâíûìè öåíòðàìè
ïèííèíãà. Óâåëè÷åíèå äîçû îáëó÷åíèÿ âûçûâàåò îáðàòíûé ýôôåêò, òî åñòü óõóäøåíèå ñâîéñòâ, ÷òî îáóñëîâëåíî ïåðåêðûâàíèåì àìîðôíûõ îáëàñòåé è îáðàçîâàíèåì
ñïëîøíîãî íåñâåðõïðîâîäÿùåãî ñëîÿ.
Ëèòåðàòóðà
1. Mikhailov B.P., Tazetdinova N.F., Leitus G.M., et al.: J. Low Temp.
Phys. 105, 1553–1557 (1996)
2. Einfeld J., Lahl P., Kutzner R., Wordenweber R., Kastner G.: Physica
C 351, no. 2, 103–117 (2001)
3. Crisan A., Pross A., Cole D., Bending S.J., Wordenweber R., Lahl P.,
Brandt E.H.: Phys. Rev. B 71, no. 14, 144504 (2005)
4. Jaccard Y., Martin J.I., Cyrille M.-C., Velez M., Vicent J.L., Schuller
I.K.: Phys. Rev. B 58, no. 13, 8232–8235 (1998)
5. Lombardo L.W., Mitzi D.B., Kapitulnik A., Leone A.: Phys. Rev. B 46,
no. 9, 5615–5620 (1992)
6. Velter-Stefanescu M., Totovana A., Sandu V.: J. Supercond. 11, no. 3,
327–330 (1998)
7. Nishizaki T., Naito T., Okayasu S., Iwase A., Kobayashi N.: Phys. Rev.
B 61, no. 5, 3649–3654 (2000)
8. Civale L.: Supercond. Sci. Technol. 10, no. 7A, A11–A28 (1997)
9. Kazumata Y., Kumakura H., Togano K.: Phys. Rev. B 54, no. 22, 16206–
16210 (1996)
10. Gregory J.K., James M.S., Bending S.J., van der Beek C.J., Konczykowski
M.: Phys. Rev. B 64, no. 13, 134517 (2001)
11. Øàïîøíèêîâà Ò.Ñ. (íåèçäàí.)
12. Malozemoff A.P., Worthington T.K., Yeshurun Y., Holtzberg F., Kes
P.H.: Phys. Rev. B 38, 7203–7206 (1988)
13. Khasanov R., Talanov Yu., Vashakidze Y., Teitel’baum G.B.: Physica C
242, 333–341 (1995)
14. Brandt E.H.: Phys. Rev. B 54, no. 6, 4246–4264 (1996)
15. Talanov Yu., Adrian H., Basset M., Jakob G., Wirth G.: Physica C 402,
114–118 (2004)
16. Ðèññåë Õ., Ðóãå È.: Èîííàÿ èìïëàíòàöèÿ (Ãóñåâà Ì.È., ðåä.). Ì.:
Íàóêà 1983. 360 ñ.
17. Áóðåíêîâ À.Ô., Êîìàðîâ Ô.Ô., Êóìàõîâ Ì.À., Ò¸ìêèí Ì.Ì.:
Òàáëèöû ïàðàìåòðîâ ïðîñòðàíñòâåííîãî ðàñïðåäåëåíèÿ èîííîèìïëàíòèðîâàííûõ ïðèìåñåé. Ìèíñê: Èçä-âî ÁÃÓ 1980. 349 ñ.
18. Neminsky A., Dumas J., Thrane B., Schlenker C., Karl H., Stritzker B.:
Phys. Rev. B 50, 3307–3311 (1994)
Казанский физико–технический институт 2006
Ôåððîìàãíèòíîå óïîðÿäî÷åíèå ïðèìåñåé æåëåçà â êîíäî-ïîëóïðîâîäíèêå SmB6
Ò. Ñ. Àëüòøóëåð, Þ. Â. Ãîðþíîâ
Ëàáîðàòîðèÿ ôèçèêè ïåðñïåêòèâíûõ ìàòåðèàëîâ
Ïðîâåäåíû èññëåäîâàíèÿ ÝÏÐ â êîíäî-ïîëóïðîâîäíèêå SmB6, ëåãèðîâàííîì 1 àò.% Fe. Ôåððîìàãíèòíîå óïîðÿäî÷åíèå èîíîâ æåëåçà, íàáëþäàåìîå ïðè îòíîñèòåëüíî âûñîêîé òåìïåðàòóðå 100 Ê, îáúÿñíÿåòñÿ èõ êîñâåííûì îáìåíîì ÷åðåç ïîëÿðèçàöèþ ìàòðèöû SmB6, óñèëåííóþ áëàãîäàðÿ èîíàì ñ ôëóêòóèðóþùåé âàëåíòíîñòüþ.
ëèíèé íå ìåíÿëîñü, îäíàêî íèæå ýòîé òåìïåðàòóðû íàáëþäàåòñÿ ðåçêèé ñäâèã ëèíèé ïðè Q " 0 â îáëàñòü ìàëûõ ïîëåé (ñì. ðèñ. 1), à ïðè Q " 90° – â îáëàñòü áîëüøèõ ïîëåé. Òàêîå ïîâåäåíèå ÿâëÿåòñÿ äîêàçàòåëüñòâîì
òîãî, ÷òî ïðîèñõîäèò ôåððîìàãíèòíîå óïîðÿäî÷åíèå ïðèìåñíîãî æåëåçà. Íèæå òî÷êè Êþðè (îêîëî 100 Ê) îáðàçóåòñÿ ñïîíòàííîå íàìàãíè÷åíèå M0, êîòîðîå ñìåùàåò
ðåçîíàíñíîå ïîëå.
Äëÿ ôåððîìàãíåòèêà ìû äîëæíû ó÷åñòü ðàçëè÷èå
ìåæäó âíóòðåííèìè è âíåøíèì ìàãíèòíûìè ïîëÿìè,
êîòîðîå îïðåäåëÿåòñÿ ôàêòîðàìè ðàçìàãíè÷èâàíèÿ. Ôàêòîð ðàçìàãíè÷èâàíèÿ ðàâåí íóëþ äëÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ,
ëåæàùåãî â ïëîñêîñòè ïëàñòèíû, è 4p äëÿ ìàãíèòíîãî
ïîëÿ, íàïðàâëåííîãî ïåðïåíäèêóëÿðíî ïëîñêîñòè ïëàñòèíû. ×àñòîòà ôåððîìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà â ïàðàëëåëüíîé ãåîìåòðèè ðàâíà
Ãåêñàáîðèä ñàìàðèÿ ÿâëÿåòñÿ êëàññè÷åñêèì êîíäî-äèýëåêòðèêîì, ò.å. ïîëóïðîâîäíèêîì ñ óçêîé ýíåðãåòè÷åñêîé ùåëüþ. Îí èíòåíñèâíî èçó÷àëñÿ ðàçíûìè ìåòîäàìè
â òå÷åíèå äâóõ äåñÿòèëåòèé, íî ìíîãèå âîïðîñû â ôèçèêå ôëóêòóèðóþùåé âàëåíòíîñòè îñòàëèñü íåðåø¸ííûìè.
Äàííàÿ ðàáîòà ïîñâÿùåíà èññëåäîâàíèþ ìåòîäîì
ýëåêòðîííîãî ïàðàìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà (ÝÏÐ) ìîíîêðèñòàëëà SmB6, ëåãèðîâàííîãî èîíàìè æåëåçà êîíöåíòðàöèè n " 1 àò.%. Êðèñòàëëè÷åñêàÿ ñòðóêòóðà SmB6 – ïðîñòàÿ êóáè÷åñêàÿ ðåø¸òêà, ïîäîáíàÿ CsCl. Ìîíîêðèñòàëë
âûðàùåí ìåòîäîì ðàñòâîð-ðàñïëàâ è ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé
ïëàñòèíó 1.5%1.5%0.3 ìì3. Èçìåðåíèÿ áûëè âûïîëíåíû
íà ÷àñòîòå 1010 Ãö ïðè Ò " 1.6–300 Ê.
Âî âñ¸ì äèàïàçîíå òåìïåðàòóð íàáëþäàëñÿ ñïåêòð
ÝÏÐ, ñîñòîÿùèé èç íåñêîëüêèõ ëèíèé. Îí ïðèíàäëåæèò
èîíàì æåëåçà, òàê êàê â ÷èñòîì, íåëåãèðîâàííîì SmB6
ñèãíàëîâ â ýòîé îáëàñòè ïîëåé íå íàáëþäàëîñü. Çíà÷åíèå g-ôàêòîðîâ ëèíèé ÝÏÐ ïðè Ò " 300 Ê è ïðè óãëàõ
a " Q " 0° (ãäå a – óãîë âðàùåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ
âîêðóã îñè ÷åòâ¸ðòîãî ïîðÿäêà ìîíîêðèñòàëëà â ïëîñêîñòè îáðàçöà, Q – óãîë âðàùåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ
âîêðóã îñè ÷åòâ¸ðòîãî ïîðÿäêà ìîíîêðèñòàëëà â ïëîñêîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé ïëîñêîñòè îáðàçöà), ðàâíû
g1 " 2.22 ) 0.04, g2 " 3.00, g3 " 1.76. Íàèáîëåå èíòåíñèâíîé ÿâëÿåòñÿ öåíòðàëüíàÿ ëèíèÿ ñ g1; îíà ñîîòâåòñòâóåò, ïî-âèäèìîìó, íåèîíèçèðîâàííîìó àòîìó æåëåçà
Fe0. Ïî ñâîåé ýëåêòðîííîé ñòðóêòóðå Fe0 ÿâëÿåòñÿ àíàëîãîì Ni2! (3d8 3F), êîòîðûé äà¸ò â êóáè÷åñêîì ïîëå MgO
îäíó èçîòðîïíóþ ëèíèþ ñ g-ôàêòîðîì, áëèçêèì ê íàáëþäàåìîìó â Sm0.99Fe0.01B6 (gNi " 2.227 [2]). Íåèîíèçèðîâàííûå àòîìû æåëåçà íàáëþäàëèñü ìåòîäîì ÝÏÐ, â îñíîâíîì, â ïîëóïðîâîäíèêàõ: âïåðâûå â êðåìíèè â 1955 ãîäó
[3], ïîçäíåå â íåêîòîðûõ äðóãèõ ðàáîòàõ (ñì., íàïðèìåð,
[4]). Äâå äðóãèå ëèíèè ðàñïîëîæåíû íà ðàâíûõ ðàññòîÿíèÿõ îò öåíòðàëüíîé è çàâèñÿò îò óãëà âðàùåíèÿ îáðàçöà
â ìàãíèòíîì ïîëå: ïðè a " 90° ëèíèè ìåíÿþòñÿ ìåñòàìè.
Ïî-âèäèìîìó, ÷àñòü íåèîíèçèðîâàííûõ àòîìîâ æåëåçà íàõîäèòñÿ â ëîêàëüíûõ ïîëÿõ àêñèàëüíîé ñèììåòðèè, îáðàçîâàííûõ èç èñõîäíîãî ïîëÿ êóáè÷åñêîé ñèììåòðèè.
Íàèáîëåå èíòåðåñíûì ðåçóëüòàòîì ðàáîòû ÿâëÿåòñÿ
òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ïîëîæåíèé è øèðèíû ëèíèé
ÝÏÐ. Ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû äî 100 Ê ïîëîæåíèå
w = g m B [ H 0 ( H 0 + 4pM 0 (T ))]1/ 2 ,
(1)
è ïîëîæåíèå ðåçîíàíñà îïðåäåëÿåòñÿ ôîðìóëîé
H R (T ) =
2
H R0
+ 4p2 M 02 (T ) - 2pM 0 (T ) ,
(2)
Резонансное поле (Э)
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
50
100
150
200
Температура (К)
250
300
Ðèñ. 1. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ïîëîæåíèé ÝÏÐ ëèíèé (öåíòðàëüíîé è áîêîâûõ) äëÿ íåèîíèçèðîâàííûõ àòîìîâ Fe0 ïðè óãëàõ a " Q " 0°.
+ è P, àíèçîòðîïíûå öåíòðû æåëåçà; C, èçîòðîïíûå öåíòðû; cïëîøíûå
ëèíèè – ðåçóëüòàò òåîðåòè÷åñêèõ ðàñ÷¸òîâ, ïðîâåä¸ííûõ ïî ôîðìóëå (2).
154
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006 |
M 0 (T ) = M 00 ëé1 - (T / TC )3 / 2 ûù ,
(3)
ãäå TC – òåìïåðàòóðà Êþðè, M00 – ñïîíòàííîå íàìàãíè÷åíèå ïðè àáñîëþòíîì íóëå TC " 0 Ê. Òàêàÿ òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ñîîòâåòñòâóåò âîçáóæäåíèþ ìàãíîíîâ
([5], ñ. 22). Õîòÿ ýòà ôîðìóëà íåñïðàâåäëèâà äëÿ õîðîøî
óïîðÿäî÷åííîãî ôåððîìàãíåòèêà ïðè òåìïåðàòóðàõ, áëèçêèõ ê òî÷êå Êþðè, ìû âîñïîëüçîâàëèñü åþ äëÿ ãðóáîãî
îïèñàíèÿ ïîëîæåíèÿ ðåçîíàíñíûõ ëèíèé ïðè T ^ TC (ïðè÷èíû, ïî êîòîðûì òàêîå îïèñàíèå ýêñïåðèìåíòàëüíûõ
ðåçóëüòàòîâ ïðèâîäèò ê õîðîøåìó ñîãëàñèþ ñ ýêñïåðèìåíòîì, áóäóò îáñóæäàòüñÿ íèæå). Íà ðèñ. 2 ïðåäñòàâëåíà òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ñïîíòàííîãî íàìàãíè÷åíèÿ, ðàññ÷èòàííàÿ ïî ôîðìóëå (3).  êà÷åñòâå 2pM00 ìû
âçÿëè çíà÷åíèå 1200 Ãñ, îïðåäåë¸ííîå èç òåìïåðàòóðíîé
çàâèñèìîñòè ïîëîæåíèé ðåçîíàíñíûõ ëèíèé íèæå 100
K. Ðåçóëüòàòû ðàñ÷¸òîâ ïî ôîðìóëå (2) ïîêàçàíû íà ðèñ.
1 ñïëîøíûìè ëèíèÿìè. Âèäíî, ÷òî ñîãëàñèå ñ ýêñïåðèìåíòîì âåñüìà óäîâëåòâîðèòåëüíîå.
Èññëåäîâàíèå òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè øèðèíû
ëèíèè ïîêàçàëî ñëåäóþùåå. Ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå
óâåðåííî øèðèíó ýêñïåðèìåíòàëüíîé ëèíèè ìîæíî îïðåäåëèòü òîëüêî ó öåíòðàëüíîé ëèíèè. Îíà ðàâíà 300 Ãñ
è ïî÷òè íå ìåíÿåòñÿ îò òåìïåðàòóðû, îäíàêî îêîëî 100 K
íàáëþäàåòñÿ ðåçêèé ìàêñèìóì (ðèñ. 3). Øèðèíà ëèíèè
ðåçîíàíñà îïðåäåëÿåòñÿ, ïî-âèäèìîìó, äèïîëü-äèïîëüíûì
âçàèìîäåéñòâèåì, ïîýòîìó îíà íå çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû. Îäíàêî âáëèçè òî÷êè Êþðè (;100 K) ñóùåñòâåííûé
âêëàä â øèðèíó ëèíèè äàþò ôëóêòóàöèè íàìàãíè÷åíèÿ
M. Òàê êàê M ñìåùàåò ïîëîæåíèå ðåçîíàíñà, òî åãî ôëóêòóàöèè ïðèâîäÿò ê óøèðåíèþ ðåçîíàíñíîé ëèíèè. Ñðåäíèé êâàäðàò ôëóêòóàöèé íàìàãíè÷åíèÿ ðàâåí
M 2 " TÑc/V ¥ |TC # T |#1,
(4)
1200
2πM0 (Гс)
1000
800
600
400
200
0
50
100
150
200
Температура (К)
250
300
Ðèñ. 2. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ñïîíòàííîé íàìàãíè÷åííîñòè èîíîâ
æåëåçà, ðàññ÷èòàííàÿ â ñîîòâåòñòâèè ñ ôîðìóëîé (3).
500
Ширина резонанасной линии (Гс)
ãäå HR0 – ðåçîíàíñíîå ïîëå ïðè âûñîêîé òåìïåðàòóðå, à
ñïîíòàííîå íàìàãíè÷åíèå M0(T) àïïðîêñèìèðîâàëîñü äëÿ
äîñòèæåíèÿ ñîãëàñèÿ ñ ýêñïåðèìåíòîì ôóíêöèåé
155
400
300
200
100
0
0
50
100
150
200
Температура (К)
250
300
Ðèñ. 3. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü øèðèíû ëèíèé ÝÏÐ íåèîíèçèðîâàííûõ èîíîâ æåëåçà. Òî÷êè – ýêñïåðèìåíò, ñïëîøíàÿ ëèíèÿ ðàññ÷èòàíà, ñîãëàñíî òåîðèè Ëàíäàó, ïî ôîðìóëå (4).
ãäå c – âîñïðèèì÷èâîñòü, V – îáìåííûé ïîòåíöèàë, ò.å.
ôëóêòóàöèÿ M îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíà êâàäðàòíîìó
êîðíþ èç îòêëîíåíèÿ òåìïåðàòóðû îò òî÷êè Êþðè ([6],
§146, ñ. 528). Â òåîðèè ìàñøòàáíîé èíâàðèàíòíîñòè ([6],
ñ. 542), âìåñòî #1 ïîêàçàòåëü ñòåïåíè ðàâåí g, ïðè÷¸ì
g " 1.4 [5]. Ìû ñìîäåëèðîâàëè òåìïåðàòóðíûé õîä øèðèíû ëèíèè íà ðèñ. 3 íà îñíîâå òåîðèè Ëàíäàó, íå ïðåòåíäóÿ íà òî÷íîå êîëè÷åñòâåííîå îïèñàíèå ðåçóëüòàòîâ,
ïðè÷¸ì äëÿ òî÷êè Êþðè ïðèíÿòî çíà÷åíèå 100 K.
Ïðè òåìïåðàòóðå îêîëî 100 Ê ïðîèñõîäèò ôåððîìàãíèòíîå óïîðÿäî÷åíèå ñèñòåìû èîíîâ Fe0. Òàê êàê íåò îñíîâàíèé ñ÷èòàòü, ÷òî èîíû æåëåçà çàíèìàþò ðåãóëÿðíûå
ïîëîæåíèÿ â êðèñòàëëè÷åñêîé ðåø¸òêå ãåêñàáîðèäà ñàìàðèÿ, òî ìû èìååì äåëî ñ ôåððîìàãíåòèçìîì íåóïîðÿäî÷åííîé ñèñòåìû [7] àíàëîãè÷íûì, â îñíîâíûõ ÷åðòàõ,
ôåððîìàãíåòèçìó ñïëàâîâ PdFe èëè AuFe. Êàê èçâåñòíî,
ôåððîìàãíèòíûé ïåðåõîä â òàêèõ ñèñòåìàõ ïðîèñõîäèò çà
ñ÷¸ò êîñâåííîãî îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ èîíîâ æåëåçà
âèäà V " V0(R/r)exp(#r/R), ïðè÷¸ì òî÷êà Êþðè îïðåäåëÿåòñÿ óñëîâèÿìè ïîÿâëåíèÿ “áîëüøîãî êëàñòåðà” âçàèìîäåéñòâóþùèõ èîíîâ ïî òåîðèè ïðîòåêàíèÿ (ñì. [7]). Çàìåòèì, ÷òî â ñïëàâàõ òèïà PdFe ïðè êîíöåíòðàöèè ìàãíèòíûõ èîíîâ ïîðÿäêà 1 àò.% íàáëþäàåòñÿ òåìïåðàòóðà Êþðè
ïîðÿäêà íåñêîëüêèõ äåñÿòêîâ Êåëüâèíîâ (40 Ê äëÿ PdFe è
60 Ê äëÿ PdCo). Õîòÿ â âûðîæäåííûõ ïîëóïðîâîäíèêàõ
òèïà HgTe-MnTe è íàáëþäàåòñÿ ôåððîìàãíèòíîå óïîðÿäî÷åíèå çà ñ÷¸ò îáìåíà ìàãíèòíûõ èîíîâ ñ ïîìîùüþ âçàèìîäåéñòâèÿ Ðóäåðìàíà-Êèòòåëÿ-Êàñóéÿ-Èîñèäû, íî âðÿä
ëè ìîæíî îæèäàòü òàêîãî ìåõàíèçìà â êîíäî-ïîëóïðîâîäíèêå ñ óçêîé ùåëüþ, â êîòîðîì êîíöåíòðàöèÿ ýëåêòðîíîâ
ïðîâîäèìîñòè ýêñïîíåíöèàëüíî óáûâàåò ñ òåìïåðàòóðîé,
êàê ðàç â òîé òåìïåðàòóðíîé îáëàñòè, â êîòîðîé íàáëþäàåòñÿ ôåððîìàãíèòíîå óïîðÿäî÷åíèå.
Ãàìèëüòîíèàí
r îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ èîíà æåëåçà ñî ñïèíîì S0 ñ ôëóêòóèðóþùèìè èîíàìè îêðóæåíèÿ
ðàâåí
r r
)
r r
H = -å J 0 ( S0 Si )d (r0 - ri ) ,
i
(5)
156
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
r
J0 – îáìåííûé èíòåãðàë, Si – ñïèí èîíà ìàòðèöû, à âçàèìîäåéñòâèå ïðåäïîëàãàåòñÿ êîíòàêòíûì. Âñëåäñòâèå
âçàèìîäåéñòâèÿ (5) ñïèí ïðèìåñíîãî èîíà ïîëÿðèçóåò
èîíû ìàòðèöû è íàâîäèò ìàãíèòíûé ìîìåíò, çàâèñÿùèé
îò ðàññòîÿíèÿ äî ïðèìåñè.
Óñðåäíÿÿ ñïèí èîíà ìàòðèöû ïî îáú¸ìó è ïîëüçóÿñü
òåì, ÷òî îáìåííûé èíòåãðàë áûñòðî (ýêñïîíåíöèàëüíî)
ñïàäàåò ñ ðàññòîÿíèåì îò âûäåëåííîãî èîíà, íàïèøåì
ïðèáëèæ¸ííî ïîòåíöèàë âçàèìîäåéñòâèÿ èîíà æåëåçà ñ
îêðóæåíèåì
r
)
H » - J c exp(-r / R) S0 .
(6)
 êîíäî-ïîëóïðîâîäíèêå ïðè òåìïåðàòóðå íèæå ýíåðãèè ùåëè ìàãíèòíàÿ âîñïðèèì÷èâîñòü îïðåäåëÿåòñÿ áîëüøèì âàí-ôëåêîâñêèì âêëàäîì, îòðàæàþùèì ïîëÿðèçàöèþ ôëóêòóèðóþùèõ èîíîâ. Ýíåðãèÿ êîñâåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ðàñò¸ò ñ âîçðàñòàíèåì âîñïðèèì÷èâîñòè
ìàòðèöû è, ïî-âèäèìîìó, íåñëó÷àéíî, ÷òî ôåððîìàãíèòíîå óïîðÿäî÷åíèå ïðèìåñåé ïðîèñõîäèò â îáëàñòè ìàêñèìóìà ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè.
Òåïåðü ðàññìîòðèì òåìïåðàòóðíóþ çàâèñèìîñòü ñïîíòàííîãî íàìàãíè÷åíèÿ, ñëåäóþùóþ èç òåîðèè íåóïîðÿäî÷åííûõ ôåððîìàãíåòèêîâ. Ñîãëàñíî È. ß. Êîðåíáëèòó
è Å. Ô. Øåíäåðó [7], îíà îïèñûâàåòñÿ ôóíêöèåé, êîòîðàÿ
ñóùåñòâåííî çàâèñèò îò ïàðàìåòðà nR " (4/3)pnR3 (n –
êîíöåíòðàöèÿ èîíîâ ïðèìåñè, R – õàðàêòåðíûé ðàäèóñ
êîñâåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ èîíîâ æåëåçà). Äëÿ çíà÷åíèÿ
nR " 5$10#3 íà ðèñ. 8 èç [7] ïîñòðîåíà êðèâàÿ, êîòîðàÿ
äîâîëüíî áëèçêî àïïðîêñèìèðóåòñÿ íàøåé ôîðìóëîé (3)
(ñì. ðèñ. 4). Èìåííî ýòîò ðåçóëüòàò îïðàâäûâàåò ïðèìåí¸ííóþ íàìè ïðîöåäóðó íàõîæäåíèÿ ïîëîæåíèé ðåçîíàíñîâ ïðè òåìïåðàòóðàõ íèæå òî÷êè Êþðè. Çàìåòèì,
÷òî áîëåå êîððåêòíî áûëî áû íàéòè çàâèñèìîñòü Ì(Ò) èç
ïîëîæåíèé ðåçîíàíñîâ è îòñþäà îïðåäåëèòü ïàðàìåòð nR
è, ñëåäîâàòåëüíî, ðàäèóñ R. Îäíàêî ïðè áîëüøîé øèðèíå ðåçîíàíñíûõ ëèíèé è ââîäèìîé ýòèì íåîïðåäåë¸ííî1.0
M(T) / M(0)
0.8
TC " UCR/r0exp[(#0.87)/(Rn1/3)],
(7)
ãäå UC À U0S 2, r0 " 0.87/n1/3, S – ñïèí âçàèìîäåéñòâóþùèõ èîíîâ, òî ïîëó÷àåòñÿ íåîáûêíîâåííî âûñîêîå çíà÷åíèå U0 À 3$105 K ïî ñðàâíåíèþ ñ ;103 K äëÿ PdFe.
Ìû ïîëàãàåì, ÷òî îíî îáÿçàíî âûñîêîé ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè êîíäî-ïîëóïðîâîäíèêà, îòðàæàþùåé âûñîêóþ ïëîòíîñòü ñîñòîÿíèé â óçêîé f-çîíå èîíîâ ñàìàðèÿ. Òàêèì îáðàçîì, ìàòðèöà, ñîñòîÿùàÿ èç âàëåíòíîôëóêòóèðóþùèõ èîíîâ, óñèëèâàåò êîñâåííûé îáìåí
èîíîâ ïðèìåñè è âåä¸ò ê âûñîêîìó çíà÷åíèþ òî÷êè Êþðè.
Òàêèì îáðàçîì, â íàñòîÿùåé ðàáîòå îáíàðóæåíî ôåððîìàãíèòíîå óïîðÿäî÷åíèå èîíîâ æåëåçà, ââåä¸ííûõ â êà÷åñòâå ïðèìåñè â êîíäî-ïîëóïðîâîäíèê SmB6, ïðè îòíîñèòåëüíî âûñîêîé òåìïåðàòóðå 100 Ê è êîíöåíòðàöèè ïðèìåñíûõ èîíîâ âñåãî îêîëî 1 àò%. Ýòîò ðåçóëüòàò ìîæíî
îáúÿñíèòü âëèÿíèåì ìàòðèöû ãåêñàáîðèäà ñàìàðèÿ, ñîñòîÿùåé èç èîíîâ ñ ôëóêòóèðóþùåé âàëåíòíîñòüþ. Ôåððîìàãíèòíîå óïîðÿäî÷åíèå èîíîâ æåëåçà ïðîèñõîäèò çà ñ÷¸ò
èõ êîñâåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, ïåðåäàâàåìîãî ïîëÿðèçàöèåé ýëåêòðîííûõ îáîëî÷åê èîíîâ ìàòðèöû, îêðóæàþùèõ
èîíû æåëåçà, ïðè÷¸ì ñîñòîÿíèå ôëóêòóèðóþùåé âàëåíòíîñòè áëàãîïðèÿòñòâóåò òàêîé ïîëÿðèçàöèè âñëåäñòâèå îñëàáëåíèÿ æ¸ñòêîñòè ïîëÿðèçóåìûõ îáîëî÷åê.
 ñâÿçè ñ ðàçâèòèåì ñïèíòðîíèêè â íàñòîÿùåå âðåìÿ
íàáëþäàåòñÿ çíà÷èòåëüíûé èíòåðåñ ê ìàãíèòíûì ïîëóïðîâîäíèêàì ñ âûñîêîé òåìïåðàòóðîé Êþðè [8]. Ìû
ïîëàãàåì, ÷òî êîíäî-ïîëóïðîâîäíèêè èìåþò îïðåäåë¸ííîå áóäóùåå â êà÷åñòâå òàêèõ ìàòåðèàëîâ.
Àâòîðû áëàãîäàðÿò ã.í.ñ. Ì. Ñ. Áðåñëåðà (ÔÒÈ èì.
À. È. Èîôôå ÐÀÍ, Ñàíêò-Ïåòåðáóðã) çà ïîìîùü â ðàáîòå.
Ðàáîòà âûïîëíåíà ïðè ïîääåðæêå ãðàíòà ÐÔÔÈ
(¹ 06-02-16319).
Ëèòåðàòóðà
0.6
0.4
0.2
0.0
0.0
ñòè, òàêàÿ ïðîöåäóðà îöåíêè nR è R íå áóäåò ïðåäïî÷òèòåëüíîé. Íàøè îöåíêè ïîêàçûâàþò, ÷òî ïðè nR " 5$10#3
äëÿ êîíöåíòðàöèè 1 àò.% õàðàêòåðèñòè÷åñêèé ðàäèóñ ðàâåí R ; 2–3 Å. Îí ñîîòâåòñòâóåò ðàäèóñàì â ñïëàâàõ
Pd(Fe, Co, Mn), ãäå R ; 3–5 Å [7]. Îäíàêî, åñëè ïîïûòàòüñÿ îöåíèòü êîíñòàíòó âçàèìîäåéñòâèÿ U0 èç çíà÷åíèÿ òåìïåðàòóðû Êþðè
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
T / TC
Ðèñ. 4. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ñïîíòàííîé íàìàãíè÷åííîñòè,
ðàññ÷èòàííûå ïî ôîðìóëå (3) (ñïëîøíàÿ êðèâàÿ), ðàññ÷èòàííûå â ðàáîòå È. ß. Êîðåíáëèòà è Å. Ô. Øåíäåðà [6] ïî òåîðèè íåóïîðÿäî÷åííûõ ôåððîìàãíåòèêîâ (òî÷êè).
1. Fisk Z., Sarrao J.L., Cooper S.L., Nyhus P., Boebinger G.S., Passner
A., Canfield P.C.: Physica B 223-224, 409 (1996)
2. Àáðàãàì A., Áëèíè Á.: Ýëåêòðîííûé ïàðàìàãíèòíûé ðåçîíàíñ èîíîâ
ïåðåõîäíûõ ìåòàëëîâ, ò. 1. Ì.: Ìèð 1973. 504 c.
3. Ludwig G.W., Woodbury H.H., Carlson R.O.: Phys. Rev. Lett. 1, 295
(1958)
4. Ludwig G.W., Woodbury H.H.: Solid State Phys. (Seitz F., Turnball D.,
eds.), vol. 13, p. 223. New York: Academic Press 1962.
5. Ïàòàøèíñêèé A., Ïîêðîâñêèé Â.: Òåîðèÿ ôëóêòóàöèé ôàçîâûõ
ïåðåõîäîâ, c. 22. Ì.: Íàóêà 1982.
6. Ëàíäàó Ë., Ëèôøèö Å.: Ñòàòèñòè÷åñêàÿ ôèçèêà, ò. 1, c. 542. Ì.:
Íàóêà 1995.
7. Êîðåíáëèò È.ß., Øåíäåð Å.Ô.: ÓÔÍ 126, 233 (1978)
8. Dietl T.: Semicond. Sci. Technol. 17, 377 (2002)
Казанский физико–технический институт 2006
Êâàíòîâàÿ ïàìÿòü â ðåæèìå îïòè÷åñêîãî ñóáèçëó÷åíèÿ.
Îïòèìàëüíàÿ ôîðìà èìïóëüñîâ
À. À. Êàëà÷¸â, Â. Â. Ñàìàðöåâ
Ëàáîðàòîðèÿ íåëèíåéíîé îïòèêè
Ïîêàçàíî, ÷òî ýôôåêòèâíîñòü êâàíòîâîé ïàìÿòè íà îñíîâå îïòè÷åñêîãî ñóáèçëó÷åíèÿ ñòðåìèòñÿ ê åäèíèöå â
ïðåäåëå áîëüøîé îïòè÷åñêîé òîëùèíû ðåçîíàíñíîé ñðåäû è ïðè óñëîâèè èñïîëüçîâàíèÿ îïòèìàëüíîé ôîðìû
çàïèñûâàåìûõ îäíîôîòîííûõ âîëíîâûõ ïàêåòîâ, ïðåäñòàâëÿþùåé ñîáîé îáðàù¸ííóþ âî âðåìåíè èìïóëüñíóþ
õàðàêòåðèñòèêó ðåçîíàíñíîé ñèñòåìû àòîìîâ.
Ââåäåíèå
òîð ìîäû, à rj – ðàäèóñ-âåêòîð j-ãî àòîìà. Ïðè ïîãëîùåíèè ôîòîíà àòîìíàÿ ñèñòåìà èç èñõîäíîãî ñîñòîÿíèÿ
|0ñ " |01, …, 0Nñ ïåðåõîäèò â ñèììåòðè÷íîå ñâåðõèçëó÷àòåëüíîå ñîñòîÿíèå Äèêå
Èñïîëüçîâàíèå ôîòîíîâ â êà÷åñòâå íîñèòåëåé êâàíòîâîé
èíôîðìàöèè ïðåäïîëàãàåò ñîçäàíèå ýôôåêòèâíûõ óñòðîéñòâ îïòè÷åñêîé êâàíòîâîé ïàìÿòè, ñïîñîáíûõ çàïèñûâàòü, õðàíèòü è âîñïðîèçâîäèòü îäíîôîòîííûå êâàíòîâûå ñîñòîÿíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ. Îñíîâíûå
ðàçðàáîòêè, êîòîðûå âåäóòñÿ â ýòîì íàïðàâëåíèè â íàñòîÿùåå âðåìÿ, ñâÿçàíû ñ ÿâëåíèÿìè ýëåêòðîìàãíèòíîèíäóöèðîâàííîé ïðîçðà÷íîñòè [1–5] è ôîòîííîãî ýõà [6–
11]. Îòìåòèì òàêæå óñïåøíûé ýêñïåðèìåíò [12] ïî çàïèñè è ñ÷èòûâàíèþ ìíîãîôîòîííûõ êâàíòîâûõ ñîñòîÿíèé ïîëÿ.  ðàáîòå [13] áûëà ïðåäëîæåíà ñõåìà îïòè÷åñêîé êâàíòîâîé ïàìÿòè, ïîçâîëÿþùàÿ çàïèñûâàòü è âîñïðîèçâîäèòü êâàíòîâûå ñîñòîÿíèÿ îäíîôîòîííûõ âîëíîâûõ ïàêåòîâ ïóò¸ì êîãåðåíòíîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ ñâåðõèçëó÷àòåëüíûõ êîëëåêòèâíûõ àòîìíûõ ñîñòîÿíèé, âîçíèêàþùèõ ïðè ïîãëîùåíèè ôîòîíîâ, â ñóáèçëó÷àòåëüíûå
è îáðàòíî. Ïîçæå â ðàáîòå [14], ïðè áîëåå äåòàëüíîì
àíàëèçå ôóíêöèîíèðîâàíèÿ äàííîé ñõåìû, áûëî îòìå÷åíî, ÷òî äëÿ âûñîêîé ýôôåêòèâíîñòè çàïèñè è ñ÷èòûâàíèÿ èíôîðìàöèè âðåìåííàÿ ôîðìà îäíîôîòîííîãî âîëíîâîãî ïàêåòà äîëæíà áûòü îáðàù¸ííîé âî âðåìåíè
èìïóëüñíîé õàðàêòåðèñòèêîé îïòè÷åñêè ïëîòíîé ñðåäû.
Ïðè ýòîì âðåìåííàÿ ôîðìà ñ÷èòàííîãî ôîòîíà îêàçûâàåòñÿ îáðàù¸ííîé ïî îòíîøåíèþ ê èñõîäíîé. Öåëüþ äàííîé ðàáîòû ÿâëÿåòñÿ äåòàëüíîå îáîñíîâàíèå äàííîãî óòâåðæäåíèÿ è, òåì ñàìûì, çàâåðøåíèå àíàëèçà ýôôåêòèâíîñòè ïðåäëàãàåìîé ñõåìû êâàíòîâîé ïàìÿòè.
|1ñ =
1
N
N
å | 01 ,K,1i ,K, 0 N ñ .
(1)
i =1
Òåïåðü ïðåäïîëîæèì, ÷òî àòîìû èìåþò åù¸ îäèí
âñïîìîãàòåëüíûé óðîâåíü |2jñ, îòíîñèòåëüíî êîòîðîãî äîñòàòî÷íî ïîêà ñêàçàòü, ÷òî ÷àñòîòà ïåðåõîäà w12 íå ðàâíà
w01. Òîãäà âîçäåéñòâèåì êîðîòêîãî êîãåðåíòíîãî 2p-èìïóëüñà íà ÷àñòîòå w12 ìîæíî ïðàêòè÷åñêè ìãíîâåííî
èçìåíèòü ôàçó êîëëåêòèâíîãî ñîñòîÿíèÿ |1ñ íà ïðîòèâîïîëîæíóþ. Ðàçîáü¸ì âåñü îáðàçåö íà äâå ðàâíûå ÷àñòè,
ïî N/2 àòîìîâ â êàæäîé, è îáîçíà÷èì èõ ÷åðåç A è B.
Ïðè ýòîì ñâåðõèçëó÷àòåëüíîå ñîñòîÿíèå (1) óäîáíî çàïèñàòü ñëåäóþùèì îáðàçîì:
|1A + B ñ =
1
|1A , 0B ñ + | 0A ,1B ñ .
2
(2)
Ïðè âîçäåéñòâèè êîãåðåíòíîãî 2p-èìïóëüñà íà àòîìû îäíîé èç ÷àñòåé, íàïðèìåð B, àòîìíàÿ ñèñòåìà ïåðåéä¸ò èç ñîñòîÿíèÿ (2) â àíòèñèììåòðè÷íîå îäíîìîäîâîå ñóáèçëó÷àòåëüíîå ñîñòîÿíèå
|1A - B ñ =
Êîãåðåíòíûé êîíòðîëü êîëëåêòèâíûõ àòîìíûõ
ñîñòîÿíèé
1
|1A , 0B ñ - | 0A ,1B ñ .
2
(3)
Ñêîðîñòü èñïóñêàíèÿ ôîòîíà èç ñîñòîÿíèÿ (3) â ðàññìàòðèâàåìóþ ìîäó òîæäåñòâåííî ðàâíà íóëþ. Âîçäåéñòâèå åù¸ îäíîãî 2p-èìïóëüñà ïðèâåä¸ò ê èñïóñêàíèþ
ïîãëîù¸ííîãî ôîòîíà, ïðè÷¸ì, åñëè ñ÷èòûâàþùèé èìïóëüñ äåéñòâóåò íà òå æå àòîìû, ÷òî è çàïèñûâàþùèé, òî
ôàçà èñïóñêàåìîãî ôîòîíà áóäåò ïðîòèâîïîëîæíîé ôàçå
èñõîäíîãî, à åñëè íà äðóãóþ ïîëîâèíó àòîìîâ, òî îñòàíåòñÿ íåèçìåííîé.
Ðàññìîòðèì ñèñòåìó èç N îäèíàêîâûõ äâóõóðîâíåâûõ
àòîìîâ, âçàèìîäåéñòâóþùèõ ñ îäíîìîäîâûì ýëåêòðîìàãíèòíûì ïîëåì. Îáîçíà÷èì ÷åðåç |0jñ è |1jñ îñíîâíîå è
âîçáóæä¸ííîå ñîñòîÿíèÿ j-ãî àòîìà. Çäåñü, êàê îáû÷íî â
îäíîìîäîâîé ìîäåëè, ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî àòîìíûå ñîñòîÿíèÿ îïðåäåëåíû ñ ó÷¸òîì çàïàçäûâàíèÿ, ò.å. ñîäåðæàò ôàçîâûé ìíîæèòåëü exp(ikrj), ãäå k – âîëíîâîé âåê157
158
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
Ðàññìîòðåííûé ìåòîä êîãåðåíòíîãî êîíòðîëÿ êîëëåêòèâíîãî ñïîíòàííîãî èçëó÷åíèÿ ïðîòÿæ¸ííîé ñèñòåìû
àòîìîâ, ïîçâîëÿþùèé ïðåîáðàçîâûâàòü ñâåðõèçëó÷àòåëüíûå ìíîãîàòîìíûå ñîñòîÿíèÿ â ñóáèçëó÷àòåëüíûå è îáðàòíî, ìîæíî èñïîëüçîâàòü â óñòðîéñòâàõ îïòè÷åñêîé
êâàíòîâîé ïàìÿòè äëÿ çàïèñè è âîñïðîèçâåäåíèÿ îäíîôîòîííûõ âîëíîâûõ ïàêåòîâ. Â ðàáîòå [14] áûëè ïðåäëîæåíû äâå âîçìîæíûå ñõåìû ðåàëèçàöèè: àêòèâíàÿ,
èñïîëüçóþùàÿ êîãåðåíòíûå 2p-èìïóëüñû, è ïàññèâíàÿ,
èñïîëüçóþùàÿ ôàçîâûå ìîäóëÿòîðû.  ëþáîì ñëó÷àå,
ýôôåêòèâíîñòü êâàíòîâîé ïàìÿòè îïðåäåëÿåòñÿ ïðåæäå
âñåãî òåì, íàñêîëüêî âåëèêà (áëèçêà ê åäèíèöå) âåðîÿòíîñòü ïîãëîùåíèÿ ôîòîíà ïðè åãî ðàñïðîñòðàíåíèè â
îäíîðîäíî óøèðåííîé ðåçîíàíñíîé ñèñòåìå àòîìîâ è
ïîñëåäóþùåãî åãî èñïóñêàíèÿ â òîì æå íàïðàâëåíèè.
Êðîìå òîãî, óñïåõ ïðåîáðàçîâàíèÿ êîëëåêòèâíûõ ñîñòîÿíèé çàâèñèò îò òîãî, íàñêîëüêî îäíîðîäíûì ïî îáðàçöó
îêàçûâàåòñÿ âîçáóæäåíèå àòîìîâ â ìîìåíò ïðåîáðàçîâàíèÿ. Êàê áóäåò ïîêàçàíî äàëåå â ýòîé ðàáîòå, ýòè äâà
óñëîâèÿ îêàçûâàþòñÿ âçàèìîñâÿçàííûìè è âûïîëíÿþòñÿ
ïðè èñïîëüçîâàíèè îïòè÷åñêè òîëñòûõ ñðåä è îäíîôîòîííûõ âîëíîâûõ ïàêåòîâ, èìåþùèõ îïðåäåë¸ííóþ (îïòèìàëüíóþ) âðåìåííóþ ôîðìó.
øîå ÷èñëî àòîìîâ DN " N/n, íî èìååò ìàëóþ îïòè÷åñêóþ òîëùèíó aDz ? 1, ãäå a – ðåçîíàíñíûé ïîêàçàòåëü
ïîãëîùåíèÿ. Òîãäà ìåäëåííî ìåíÿþùèåñÿ àìïëèòóäû ïîëåâûõ è àòîìíûõ ïåðåìåííûõ ìîæíî ñ÷èòàòü ïîñòîÿííûìè â ïðåäåëàõ îäíîãî ñëîÿ è ðàññìàòðèâàòü èõ êàê
“êðóïíîçåðíèñòûå” ôóíêöèè êîîðäèíàòû z. Íàêîíåö,
ïðåäïîëîæèì, ÷òî âðåìÿ ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñâåòà ÷åðåç
ñðåäó Lz /ñ ïðåíåáðåæèìî ìàëî ïî ñðàâíåíèþ ñ õàðàêòåðíûìè âðåìåíàìè èçìåíåíèÿ ïîëÿ è ñðåäû.
Ïðåæäå âñåãî, ðàññìîòðèì ñèñòåìó, ñîñòîÿùóþ èç
îäíîãî ñëîÿ àòîìîâ è ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ. Äëÿ ñëîÿ,
çàêëþ÷¸ííîãî ìåæäó ïëîñêîñòÿìè z è z ! Dz, ìîæíî îïðåäåëèòü ñëåäóþùèé êîëëåêòèâíûé îïåðàòîð
R( z ) =
DN
å b j exp(- ik 0r j ),
j =1
ãäå âåêòîð k0 íàïðàâëåí âäîëü îñè z è èìååò äëèíó w01/ñ,
à ñîñòîÿíèå ðàññìàòðèâàåìîé ñèñòåìû â ïðîèçâîëüíûé
ìîìåíò âðåìåíè çàïèñàòü â âèäå
|y (t , z )ñ =
å fk , s (t , z ) |0ñ |1k , s ñ + c(t , z ) |1ñ | âàêñ .
k ,s
Îñíîâíûå óðàâíåíèÿ
Âíîâü îáðàòèìñÿ ê ñèñòåìå N @ 1 îäèíàêîâûõ äâóõóðîâíåâûõ àòîìîâ, èìåþùèõ ðàäèóñ-âåêòîðû rj (j " 1, …, N)
è ÷àñòîòó ïåðåõîäà w01, êîòîðûå âçàèìîäåéñòâóþò òåïåðü
óæå ñ ìíîãîìîäîâûì ýëåêòðîìàãíèòíûì ïîëåì. Ãàìèëüòîíèàí ñèñòåìû â ïðåäñòàâëåíèè âçàèìîäåéñòâèÿ è ïðèáëèæåíèè âðàùàþùåéñÿ âîëíû èìååò âèä
H =
å hgk* ,sb+j ak ,s exp(i kr j )exp(i(w01 - w )t ) + ý.ñ.
j ,k , s
1/ 2
(4)
i æ hw ö
Çäåñü gk ,s = ç
÷ (dek ,s ) – êîíñòàíòà âçàèìîäåéh è 2e 0V ø
ñòâèÿ àòîìîâ ñ ïîëåì; bj " |0jñá1j| – àòîìíûé îïåðàòîð
ïåðåõîäà; ak, s – îïåðàòîð óíè÷òîæåíèÿ ôîòîíà â ìîäå,
õàðàêòåðèçóåìîé ÷àñòîòîé w " kc è åäèíè÷íûì âåêòîðîì ïîëÿðèçàöèè ek, s (s " 1, 2); V – îáú¸ì êâàíòîâàíèÿ
ïîëÿ è d – äèïîëüíûé ìîìåíò àòîìíîãî ïåðåõîäà. Äëÿ
ïðîñòîòû ïðåäïîëàãàåì, ÷òî âåêòîðû ek, s è d ÿâëÿþòñÿ
äåéñòâèòåëüíûìè âåëè÷èíàìè.
Ïðåäïîëîæèì, ÷òî îäíîôîòîííûé âîëíîâîé ïàêåò
ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ âäîëü îñè z, îáëàñòü âçàèìîäåéñòâèÿ
åãî ñî ñðåäîé èìååò âèä öèëèíäðà äëèíîé Lz è ïëîùàäüþ
ñå÷åíèÿ S, ÷èñëî Ôðåíåëÿ êîòîðîãî F " S(Lzl)#1 8 1, à
âîëíîâîé ôðîíò åãî ÿâëÿåòñÿ ïëîñêèì â ïðåäåëàõ îáëàñòè âîçáóæäåíèÿ. Ðàçäåëèì îáëàñòü âîçáóæäåíèÿ íà n
îäèíàêîâûõ ñëî¸â òàê, ÷òîáû òîëùèíà êàæäîãî ñëîÿ Dz
áûëà íàìíîãî áîëüøå ðåçîíàíñíîé äëèíû âîëíû èçëó÷åíèÿ l " 2pc/w01, íî ñóùåñòâåííî ìåíüøå äëèíû öèëèíäðà Lz. Áóäåì ñ÷èòàòü, ÷òî êàæäûé ñëîé ñîäåðæèò áîëü-
(5)
(6)
Çäåñü |0ñ " |01, 02, …, 0DNñ – îñíîâíîå ñîñòîÿíèå
àòîìíîé ñèñòåìû òîíêîãî ñëîÿ, |âàêñ – âàêóóìíîå ñîñòîÿíèå ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ |1k, sñ " a!k, s|âàêñ, |1ñ "
DN#1/2R!(z)|0ñ è ñïðàâåäëèâî óñëîâèå íîðìèðîâêè
å
k,s
2
2
fk , s (t , z ) + c(t , z ) = 1 .
(7)
Ïîäñòàâëÿÿ (4) è (6) â óðàâíåíèå Øðåäèíãåðà, ïîëó÷àåì ñëåäóþùèå óðàâíåíèÿ äâèæåíèÿ
¶fk , s (t , z )
¶t
= - i gk , s DN f (k 0 - k )
´ c(t , z ) exp(- i(w 01 - w )t ) ,
¶c(t , z )
= - i DN å gk* , sf * (k 0 - k )
¶t
k ,s
´ f k , s (t , z ) exp( + i(w 01 - w )t ) ,
(8)
ãäå f (x) = DN -1 å j exp( + i xr j ) – äèôðàêöèîííàÿ ôóíêöèÿ.
Çàïèøåì àìïëèòóäó èñõîäíîãî îäíîôîòîííîãî âîëíîâîãî ïàêåòà, âçàèìîäåéñòâóþùåãî ñî ñëîåì àòîìîâ, êàê
ôóíêöèþ âðåìåíè, ñëåäóþùèì îáðàçîì:
Fâõ (t , z ) =
1
L3 / 2
å fk , s (-¥, z ) exp(+ i(w01 - w )t ) .
k ,s
(9)
Äëÿ èçëó÷åíèÿ, âûõîäÿùåãî èç ñðåäû, àíàëîãè÷íîå
âûðàæåíèå ïîëó÷àåòñÿ çàìåíîé Fâõ(t, z) è fk,s(#¥, z) âåëè-
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006 |
÷èíàìè F(t, z) è fk,s(t, z), ñîîòâåòñòâåííî. Ðåøåíèå ñèñòåìû óðàâíåíèé (8) èìååò âèä
c (t , z ) = c ( -¥ , z ) exp( -t /2T1 )
¥
- b( Dz ) ò dt Fâõ (t - t , z ) exp(-t /2T1 ),
F (t ) = d (t ) - b( Lz )
F (t , z ) = Fâõ (t , z ) + b(Dz )c(t , z ) ,
ãäå b( x) =
1
1 4d w
ax
3l DN
, a =
è
=
T1 4pe 0 3h c
2p DzS
4T1
3
01
3
– ðà-
äèàöèîííîå âðåìÿ æèçíè âîçáóæä¸ííîãî ñîñòîÿíèÿ îòäåëüíîãî àòîìà. Åñëè ïîëîæèòü c(#¥, z) " 0 è ïîäñòàâèòü (10) â (11), òî ïîëó÷èì èçâåñòíîå ðåøåíèå, îïèñûâàþùåå ñâåðõèçëó÷àòåëüíîå ðàññåÿíèå âïåðåä îïòè÷åñêè òîíêèì ñëîåì ðåçîíàíñíîé ñèñòåìû àòîìîâ [15, 16]:
0
Äàííîå ðåøåíèå ìîæíî çàïèñàòü ÷åðåç èìïóëüñíóþ
èëè ÷àñòîòíóþ õàðàêòåðèñòèêè òîíêîãî ñëîÿ àòîìîâ
+¥
ò dt Fâõ (t , z )F (t - t )
-¥
=
1
2p
+¥
ò dw Fâõ (w , z )F (w ) exp(- iwt ) ,
(13)
-¥
ãäå
F (t ) = d (t ) - b(Dz )q (t ) exp( -t /2T1 ) ,
(14)
è
F (w ) = 1 - b(Dz )
i
.
w + i/2T1
(15)
Çäåñü q (t) – ñòóïåí÷àòàÿ ôóíêöèÿ, ðàâíàÿ 0 ïðè t ^ 0, 1/2
ïðè t " 0 è 1 ïðè t ` 0.
Åñëè ñðåäà ÿâëÿåòñÿ îïòè÷åñêè òîëñòîé, òî å¸ ìîæíî
ðàññìàòðèâàòü â âèäå ïîñëåäîâàòåëüíîñòè îïòè÷åñêè
òîíêèõ ñëî¸â, êàæäûé èç êîòîðûõ õàðàêòåðèçóåòñÿ óêàçàííûìè èìïóëüñíîé (14) èëè ÷àñòîòíîé (15) õàðàêòåðèñòèêàìè. Âåëè÷èíà c(t , z ) / Lz , ãäå z Î [0, Lz], ïðèîáðåòàåò ñìûñë ïëîòíîñòè àìïëèòóäû âåðîÿòíîñòè âîçáóæä¸ííîãî ñîñòîÿíèÿ. Äëÿ îïòè÷åñêè òîëñòîé ñðåäû ÷àñòîòíàÿ õàðàêòåðèñòèêà ïðèíèìàåò âèä
æ
ö
i
æL ö
F (w ) = lim ç1 - b ç z ÷
÷
n ®¥
è n ø w + i/2T1 ø
è
æ
ö
i
= exp ç -b( Lz )
÷.
+
w
i/2
T
1 ø
è
n
(16)
b( Lz )t
q (t )exp(-t /2T ) , (17)
1
ãäå J1(x) – ôóíêöèÿ Áåññåëÿ ïåðâîãî ðîäà. Ñ ó÷¸òîì çàâèñèìîñòè àìïëèòóäû âåðîÿòíîñòè îäíîôîòîííîãî ïàêåòà îò êîîðäèíàòû F(t, z) â îïòè÷åñêè òîëñòîé ñðåäå, ñîîòíîøåíèå (13) ïðèíèìàåò ñëåäóþùèé âèä:
F (t , Lz ) =
+¥
ò dt Fâõ (t , 0)F (t - t ) ,
-¥
=
¥
F (t , z ) = Fâõ (t , z ) - b(Dz ) ò dt Fâõ (t - t , z ) exp(-t /2T1 ) . (12)
F (t , z ) =
J1 2 b( Lz )t
(11)
2
2
Ðàñêëàäûâàÿ äàííîå âûðàæåíèå â ñòåïåííîé ðÿä è
îñóùåñòâëÿÿ ïðåîáðàçîâàíèå Ôóðüå, ïîëó÷àåì èìïóëüñíóþ õàðàêòåðèñòèêó àòîìíîé ñèñòåìû ñ ïðîèçâîëüíîé
îïòè÷åñêîé òîëùèíîé [16]
(10)
0
159
1
2p
+¥
ò dw Fâõ (w , 0)F (w ) exp(- iwt ) ,
(18)
-¥
ãäå ïîäðàçóìåâàåòñÿ, ÷òî îäíîôîòîííûé âîëíîâîé ïàêåò
âõîäèò â ñðåäó â òî÷êå z " 0 è âûõîäèò â òî÷êå z " Lz.
Îïòèìàëüíàÿ ôîðìà îäíîôîòîííûõ âîëíîâûõ
ïàêåòîâ
 òåîðèè ëèíåéíûõ ôèëüòðîâ õîðîøî èçâåñòíî, ÷òî ìàêñèìàëüíîå îòíîøåíèå ïîëåçíîãî âûõîäíîãî ñèãíàëà ê
øóìó ïîëó÷àåòñÿ ó ñîãëàñîâàííûõ (îïòèìàëüíûõ) ôèëüòðîâ, èìïóëüñíàÿ õàðàêòåðèñòèêà êîòîðûõ èìååò âèä îáðàù¸ííîãî âî âðåìåíè âõîäíîãî ñèãíàëà.  ðàññìàòðèâàåìîì íàìè ñëó÷àå îäíîðîäíî óøèðåííîé ðåçîíàíñíîé
ëèíèè òðåáóåòñÿ ïîëó÷èòü ìàêñèìàëüíîå îòíîøåíèå âåðîÿòíîñòè ïîãëîùåíèÿ ôîòîíà ê âåðîÿòíîñòè åãî ïðîõîæäåíèÿ ÷åðåç ñðåäó áåç ïîãëîùåíèÿ. Òàêèì îáðàçîì,
ó÷èòûâàÿ (17), ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî îäíîôîòîííûå
âîëíîâûå ïàêåòû âèäà
1
1 - g (a Lz )
Fâõ (-t , 0) =
´
J1 2 b( Lz )t
t
q (t ) exp(-t /2T )
1
(19)
ÿâëÿþòñÿ îïòèìàëüíûìè ñ òî÷êè çðåíèÿ âçàèìîäåéñòâèÿ ñ
îäíîðîäíî óøèðåííîé ðåçîíàíñíîé ñèñòåìîé àòîìîâ.
Çäåñü [1 # g(aLz)]1/2 – íîðìèðîâî÷íûé ìíîæèòåëü,
g(x) " exp(#x/2)[I0(x/2) ! I1(x/2)], In(x) – ìîäèôèöèðîâàííàÿ ôóíêöèÿ Áåññåëÿ ïåðâîãî ðîäà. Äåéñòâèòåëüíî, ïîäñòàâëÿÿ (19) â îáùóþ ôîðìóëó (18) è èñïîëüçóÿ ïðè ýòîì
âûðàæåíèÿ (16) èëè (17) äëÿ ñëó÷àÿ ïðîèçâîëüíîé îïòè÷åñêîé òîëùèíû, ïîëó÷àåì
F(t, Lz) " g (t, a Lz) # Fâõ(#t, 0),
(20)
160
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
ãäå g (t, a Lz) – ñèììåòðè÷íàÿ êîëîêîëîîáðàçíàÿ ôóíêöèÿ, êîòîðàÿ ïðè áîëüøèõ çíà÷åíèÿõ a Lz õîðîøî àïïðîêñèìèðóåòñÿ ôóíêöèåé
æ | t | a Lz
bg (a Lz )
exp ç g (t , a Lz ) =
ç
1 - g (a Lz )
2T1
è
ö
÷÷ ,
ø
(21)
à â ñëó÷àå aLz ? 1 ðàâíà g (t , a Lz ) = 1/ T1 exp(- | t |/ 2T1 ) .
Ñ óâåëè÷åíèåì îïòè÷åñêîé òîëùèíû âêëàä ôóíêöèè g (t,
a Lz) â çàâèñèìîñòü ïîëÿ îò âðåìåíè ñòðåìèòñÿ ê íóëþ,
+¥
ïîñêîëüêó ò-¥ g 2 (t , a Lz ) d t = 2 /(p a Lz ) ïðè aLz @ 1. Â
ïðåäåëå aLz D ¥ èçëó÷åíèå íà âûõîäå ñðåäû ðàâíî íóëþ,
âïëîòü äî ìîìåíòà âðåìåíè t " 0, ñîîòâåòñòâóþùåãî îêîí÷àíèþ âõîäíîãî èìïóëüñà è íà÷àëó èñïóñêàíèÿ âûõîäíîãî èìïóëüñà Fâõ(#t, 0), îáðàù¸ííîãî âî âðåìåíè è ïðîòèâîïîëîæíîãî ïî ôàçå èñõîäíîìó.
Ðàññìîòðèì òåïåðü ðàñïðåäåëåíèå ïëîòíîñòè àìïëèòóäû âîçáóæä¸ííîãî àòîìíîãî ñîñòîÿíèÿ c(t , z ) / Lz â
ìîìåíò âðåìåíè t " 0. Èñõîäÿ èç ôîðìóëû (18), ìîæíî
ïîêàçàòü, ÷òî âõîäíîé èìïóëüñ (19), äåéñòâóþùèé íà
âðåìåííîì èíòåðâàëå t Î [#¥, 0], ïðîõîäÿ ÷åðåç ñëîé
òîëùèíû z âèäîèçìåíÿåòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì. Â îáëàñòè z/Lz ^ 1 # 4/ a Lz îí èìååò ôîðìó (19), òîëüêî
çíà÷åíèå ïàðàìåòðà Lz çàìåíÿåòñÿ âåëè÷èíîé Lz # z, ò.å.
ïðè óâåëè÷åíèè z èìïóëüñ ðàñòÿãèâàåòñÿ âî âðåìåíè.
Òîãäà èç ôîðìóëû (10) ïðè íà÷àëüíîì óñëîâèè
c(#¥, z) " 0 ñëåäóåò, ÷òî â ìîìåíò âðåìåíè t " 0 ïëîòíîñòü àìïëèòóäû âîçáóæä¸ííîãî ñîñòîÿíèÿ c(t , z ) / Lz
ðàâíà - 1 - exp(-a ( Lz - z )) / Lz (1 - g (a Lz )) , ò.å. â ñëó÷àå áîëüøîé îïòè÷åñêîé ïëîòíîñòè ñðåäû ýíåðãèÿ ïîãëîù¸ííîãî èìïóëüñà ïðàêòè÷åñêè ðàâíîìåðíî ðàñïðåäåëÿåòñÿ âäîëü îñè z.  îáëàñòè z/Lz 8 1 # 4/ a Lz , êîãäà øèðèíà îñíîâíîãî ïèêà ôóíêöèè Fâõ(t, Lz # z) âî âðåìåíè ñòàíîâèòñÿ ñðàâíèìîé ñ øèðèíîé ôóíêöèè g (t, z),
ôîðìà èìïóëüñà ñóùåñòâåííî äåôîðìèðóåòñÿ, ïîãëîùåíèå îñëàáåâàåò è çíà÷åíèå âåëè÷èíû c(t , z ) / Lz ïàäàåò
äî 1/2 Lz ïðè z " Lz. Òàêèì îáðàçîì, îòíîñèòåëüíàÿ
òîëùèíà êîíå÷íîãî ñëîÿ, â êîòîðîì íàáëþäàåòñÿ ñïàä
âîçáóæäåíèÿ ñðåäû, îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíà a Lz .
Íàêîíåö, âû÷èñëèì ýôôåêòèâíîñòü êâàíòîâîé ïàìÿòè, êîòîðóþ óäîáíî îïðåäåëèòü ñëåäóþùèì îáðàçîì:
¥
p=
ò |Fâûõ (t )|2 dt 0
0
0
ò | Fâûõ (t )|2 dt
-¥
ò |Fâûõ (t )|
2
.
(22)
dt
-¥
Âòîðîé ÷ëåí â çíàìåíàòåëå îïèñûâàåò âåðîÿòíîñòü, ñ
êîòîðîé ôîòîí óñïåë âûéòè èç ñðåäû äî ìîìåíòà âðåìåíè t " 0, ñîîòâåòñòâóþùåãî ïðåîáðàçîâàíèþ â ñóáèçëó÷àòåëüíîå ñîñòîÿíèå. Èñïîëüçóÿ ôîðìóëû (19), (20) è
(21), ïîëó÷àåì ñëåäóþùóþ îöåíêó:
p = 1-
4
.
pa Lz
Êàê è ñëåäîâàëî îæèäàòü, ýôôåêòèâíîñòü ñòðåìèòñÿ
ê åäèíèöå â ïðåäåëå a Lz D ¥.
Çàêëþ÷åíèå
Ïîêàçàíî, ÷òî ýôôåêòèâíîñòü êâàíòîâîé ïàìÿòè íà îñíîâå îïòè÷åñêîãî ñóáèçëó÷åíèÿ, êîãäà çàïèñü è ñ÷èòûâàíèå ôîòîíîâ îñóùåñòâëÿþòñÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì îäíîðîäíî óøèðåííîé ðåçîíàíñíîé ëèíèè, ìîæåò áûòü ñêîëü
óãîäíî áëèçêîé ê åäèíèöå, åñëè îïòè÷åñêàÿ ïëîòíîñòü
ñðåäû äîñòàòî÷íî âûñîêà è çàïèñûâàåìûå îäíîôîòîííûå âîëíîâûå ïàêåòû èìåþò ôîðìó îáðàù¸ííîé âî âðåìåíè èìïóëüñíîé õàðàêòåðèñòèêè ñðåäû. Èñïóñêàåìûå
ïðè ñ÷èòûâàíèè ôîòîíû èìåþò îáðàù¸ííóþ âðåìåííóþ
ôîðìó, ò.å., íàîáîðîò, âîñïðîèçâîäÿò èìïóëüñíóþ õàðàêòåðèñòèêó. Òàêèì îáðàçîì, ïðåäëàãàåìàÿ ñõåìà êâàíòîâîé ïàìÿòè ìîæåò îêàçàòüñÿ ïîëåçíîé, ïðåæäå âñåãî, â
òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà òðåáóåòñÿ îäíîêðàòíàÿ çàïèñü è ñ÷èòûâàíèå îäíîôîòîííûõ êâàíòîâûõ ñîñòîÿíèé, íàïðèìåð,
â êâàíòîâûõ ïîâòîðèòåëÿõ [17]. Ïîëó÷åííûé ðåçóëüòàò
èìååò òàêæå è ñàìîñòîÿòåëüíûé èíòåðåñ, ïîñêîëüêó ïîêàçûâàåò âîçìîæíîñòü ñîçäàíèÿ ïðîñòðàíñòâåííî îäíîðîäíîé èíâåðòèðîâàííîé äâóõóðîâíåâîé ñðåäû (èëè ñîñòîÿíèé Äèêå â ïðîòÿæ¸ííîé ñèñòåìå àòîìîâ) ïðè ïðîäîëüíîì âîçáóæäåíèè àìïëèòóäíî- è ôàçîâî-ìîäóëèðîâàííûì ðåçîíàíñíûì èìïóëüñîì.
Ëèòåðàòóðà
1. Fleischhauer M., Yelin S.F., Lukin M.D.: Opt. Commun. 179, 395–410
(2000)
2. Lukin M.D., Fleischhauer M., Cote R., Duan L.M., Jaksch D., Cirac
J.I., Zoller P.: Phys. Rev. Lett. 87, 037901 (2001)
3. Fleischhauer M., Lukin M.D.: Phys. Rev. A 65, 022314 (2002)
4. Lukin M.D.: Rev. Mod. Phys. 75, 457–472 (2003)
5. Chaneliére T., Matsukevich D.N., Jenkins S.D., Lan S.-Y., Kennedy
T.A.B., Kuzmich A.: Nature (London) 438, 833 (2005)
6. Êåññåëü À.Ð., Ìîèñååâ Ñ.À.: Ïèñüìà â ÆÝÒÔ 58, 77–81 (1993)
7. Moiseev S.A., Kröll S.: Phys. Rev. Lett. 87, 173601 (2001)
8. Ohlsson N., Nilsson M., Kröll S.: Phys. Rev. A 68, 063812 (2003)
9. Moiseev S.A., Tarasov V.F., Ham B.S.: J. Opt. B: Quantum Semiclass.
Opt. 5, S497–S502 (2003)
10. Kraus B., Tittel W., Gisin N., Nilsson M., Kröll S., Cirac J.I.: Phys.
Rev. A 73, 020302(R) (2006)
11. Moiseev S.A., Simon C., Gisin N.: e-print quant-ph/0609173 (2006)
12. Julsgaard B., Sherson J., Cirac J.I., Fiurášek J., Polzik E.S.: Nature
(London) 432, 482–486 (2004)
13. Êàëà÷¸â À.À., Ñàìàðöåâ Â.Â.: Èçâ. ÐÀÍ. Ñåð. ôèç. 70, 514–517
(2006)
14. Kalachev A., Kröll S.: Phys. Rev. A 74, 023814 (2006)
15. Burnham D.C., Chiao R.Y.: Phys. Rev. 188, 667–675 (1969)
16. Crisp M.D.: Phys. Rev. A 1, 1604–1611 (1970)
17. Briegel H.-J., Dür W., Cirac J.I., Zoller P.: Phys. Rev. Lett. 81, 5932–
5935 (1998)
Казанский физико–технический институт 2006
Ñïåêòðàëüíûå îñîáåííîñòè ñèãíàëîâ ôåìòîñåêóíäíîãî ôîòîííîãî ýõà
â ëåãèðîâàííûõ ïîëèìåðíûõ ïë¸íêàõ ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå
Â. Ñ. Ëîáêîâ, À. Â. Ëåîíòüåâ, Ê. Ì. Ñàëèõîâ, Â. Â. Ñàìàðöåâ, Ã. Ì. Ñàôèóëëèí, Â. À. Çóéêîâ
Îòäåë õèìè÷åñêîé ôèçèêè, ëàáîðàòîðèÿ ìîëåêóëÿðíîé ôîòîõèìèè; ëàáîðàòîðèÿ íåëèíåéíîé îïòèêè
Ïðîâåäåíû ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ ñèãíàëîâ ôåìòîñåêóíäíîãî ôîòîííîãî ýõà â ïîëèìåðíîé ïë¸íêå,
ëåãèðîâàííîé ìîëåêóëàìè êðàñèòåëÿ, ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå. Èçó÷åíà çàâèñèìîñòü îòíîñèòåëüíîé èíòåíñèâíîñòè ýòèõ ýõî-ñèãíàëîâ îò çíà÷åíèé âðåìåííûõ èíòåðâàëîâ ìåæäó âîçáóæäàþùèìè ôåìòîñåêóíäíûìè
èìïóëüñàìè è óñòàíîâëåíî, ÷òî âðåìåííîé ñïàä ýõî-ñèãíàëîâ îáÿçàí ñëó÷àéíîìó âçàèìîäåéñòâèþ ïðèìåñíûõ
ìîëåêóë ñ êâàçèëîêàëüíûìè íèçêî÷àñòîòíûìè êîëåáàòåëüíûìè ìîäàìè àìîðôíîé ìàòðèöû. Îöåíåí âêëàä ýòîãî
âçàèìîäåéñòâèÿ â îäíîðîäíóþ øèðèíó S0 D S1 ñïåêòðàëüíîé ëèíèè: À3$1012 Ãö. Îáíàðóæåíî, ÷òî ñïåêòðû
ñäâèíóòû â êîðîòêîâîëíîâóþ îáëàñòü ïî îòíîøåíèþ ê ñïåêòðàì âîçáóæäàþùèõ èìïóëüñîâ. Ýòî ñâèäåòåëüñòâóåò î ðåàëèçàöèè àíòèñòîêñîâîãî ðåæèìà âîçáóæäåíèÿ ôåìòîñåêóíäíûõ ýõî-ñèãíàëîâ è âîçìîæíîñòè êîãåðåíòíîãî ðåæèìà ëàçåðíîãî îõëàæäåíèÿ òâ¸ðäîòåëüíûõ îáðàçöîâ.
ïðàêòè÷åñêàÿ çíà÷èìîñòü ïîäîáíûõ ôåìòîñåêóíäíûõ ýõîýêñïåðèìåíòîâ [3, 4] äëÿ ñîçäàíèÿ âûñîêîòåìïåðàòóðíûõ
ýõî-ïðîöåññîðîâ íå âûçûâàåò ñîìíåíèé.
Ââåäåíèå
Ïîäàâëÿþùåå ÷èñëî îïòè÷åñêèõ ýõî-ýêñïåðèìåíòîâ â
òâ¸ðäûõ òåëàõ ïîñòàâëåíî ïðè òåìïåðàòóðå æèäêîãî ãåëèÿ [1]. Èñïîëüçîâàíèå íèçêèõ òåìïåðàòóð íåîáõîäèìî
äëÿ òîãî, ÷òîáû óñòðàíèòü âëèÿíèå íåîáðàòèìûõ ðåëàêñàöèîííûõ ïðîöåññîâ ñ ó÷àñòèåì ôîíîíîâ, ðàçðóøàþùèõ ôàçîâóþ ïàìÿòü, ëåæàùóþ â îñíîâå ÿâëåíèÿ ôîòîííîãî ýõà. Èçâåñòíî, ÷òî ôàçîâàÿ ïàìÿòü â ðåçîíàíñíîé
ñðåäå ñóùåñòâóåò â óñëîâèÿõ, êîãäà äëèòåëüíîñòü âîçáóæäàþùèõ ëàçåðíûõ èìïóëüñîâ (Dt) è âðåìåííûå çàäåðæêè (t12 è t23) èìïóëüñîâ äðóã îòíîñèòåëüíî äðóãà
êîðî÷å âðåìåíè æèçíè âîçáóæä¸ííîãî ñîñòîÿíèÿ è âðåìåíè ôàçîâîé äåôàçèðîâêè.  íàíîñåêóíäíîì äèàïàçîíå
äëèòåëüíîñòåé ýòè óñëîâèÿ âûïîëíÿþòñÿ ëèøü ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ èññëåäóåìûõ òâ¸ðäîòåëüíûõ îáðàçöîâ
[1]. Ñóùåñòâóåò åù¸ îäèí ïóòü âûïîëíåíèÿ âûøåóêàçàííûõ óñëîâèé: ïåðåéòè â ôåìòîñåêóíäíûé äèàïàçîí äëèòåëüíîñòåé Dt " 10#13'10#14 ñ. Ýòî ïîçâîëÿåò â ôåìòîñåêóíäíûõ ýõî-ýêñïåðèìåíòàõ ïîäíÿòü òåìïåðàòóðó ìíîãèõ òâ¸ðäîòåëüíûõ îáðàçöîâ äî êîìíàòíîé, ïîñêîëüêó
âðåìåíà ôàçîâîé äåôàçèðîâêè (Td ) â íèõ ïðè ñòîëü âûñîêîé òåìïåðàòóðå íå êîðî÷å 10#13 ñ. Ïåðâûé òâ¸ðäîòåëüíûé ôåìòîñåêóíäíûé ýõî-ýêñïåðèìåíò áûë ïîñòàâëåí àâòîðàìè ðàáîòû [2], èññëåäîâàâøèìè ìåòîäîì ïåðâè÷íîãî (äâóõèìïóëüñíîãî) ýõà âðåìÿ ôàçîâîé äåôàçèðîâêè â ïîëóïðîâîäíèêå GaAs ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå. Îòìåòèì, ÷òî ôåìòîñåêóíäíîå ñòèìóëèðîâàííîå
(òð¸õèìïóëüñíîå) ýõî â ýòîì [2] è ïîñëåäóþùèõ òâ¸ðäîòåëüíûõ ýõî-ýêñïåðèìåíòàõ ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå
íå èññëåäîâàëîñü. Âïåðâûå òàêîå èññëåäîâàíèå âûïîëíåíî â ÊÔÒÈ [3] (ñì. òàêæå [4]) íà ïîëèìåðíîé ïë¸íêå,
ëåãèðîâàííîé ìîëåêóëàìè êðàñèòåëÿ. Ïîñêîëüêó èìåííî
ñòèìóëèðîâàííîå ôîòîííîå ýõî è åãî ìíîãîèìïóëüñíûå
àíàëîãè øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ â ôóíêöèîíèðîâàíèè îïòè÷åñêèõ ýõî-ïðîöåññîðîâ (ñì., íàïðèìåð, [5, 6]), òî
Ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé è èõ
îáñóæäåíèå
Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ óñòàíîâêà äëÿ èññëåäîâàíèÿ ôåìòîñåêóíäíûõ ýõî-ñèãíàëîâ îïèñàíà â ðàáîòå [4]. Òàì æå
(ñì. òàêæå [3]) ïðèâåäåíû êðèâûå ñïàäà ñèãíàëà ïåðâè÷íîãî ôåìòîñåêóíäíîãî ôîòîííîãî ýõà (ÏÔÔÝ) â ëåãèðîâàííîé ïîëèìåðíîé ïë¸íêå ïðè òåìïåðàòóðå æèäêîãî
àçîòà è ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå.  êà÷åñòâå èññëåäóåìîãî îáðàçöà èñïîëüçîâàëàñü ïë¸íêà ïîëèâèíèëáóòèðàëÿ (PVB), ëåãèðîâàííàÿ ìîëåêóëàìè ôòàëîöèàíèíà ìàðêè HW 1009 â êîíöåíòðàöèè 10#3'10#4 ìîëü/ëèòð ïðè
òîëùèíå ïë¸íêè 65 ìêì. Ôåìòîñåêóíäíîå ëàçåðíîå âîçáóæäåíèå èìïóëüñàìè òèòàí-ñàïôèðîâîãî ëàçåðà äëèòåëüíîñòüþ 65 ôñ îñóùåñòâëÿëîñü íà äëèíå âîëíû 793 íì,
ñîîòâåòñòâóþùåé ýíåðãåòè÷åñêîìó ïåðåõîäó S0 D S1.
Âèçóàëüíî íàëè÷èå ñèãíàëîâ ÏÔÔÝ è ñòèìóëèðîâàííîãî ôåìòîñåêóíäíîãî ôîòîííîãî ýõà (ÑÔÔÝ) ìîæíî ïðîñëåäèòü, íàáëþäàÿ “ñëåäû” íà ýêðàíå, ïîìåù¸ííîì çà
îáðàçöîì (ðèñ. 1).
Ðèñ. 1. Ôîòîãðàôèÿ “ñëåäî┠íà ýêðàíå (çà îáðàçöîì), îáÿçàííûõ
òð¸ì âîçáóæäàþùèì èìïóëüñàì (áîëåå ñèëüíûå “ñëåäû” â öåíòðå) è
ñèãíàëàì ÏÔÔÝ è ÑÔÔÝ.
161
162
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
Ïîñêîëüêó êðèâûå ñïàäà ÏÔÔÝ áûëè ïðèâåäåíû è
îáñóæäàëèñü â ðàáîòå [4], òî çäåñü îãðàíè÷èìñÿ ëèøü
àíàëèçîì êðèâîé ñïàäà ÑÔÔÝ ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå ïðè ôèêñèðîâàííîì çíà÷åíèè âðåìåííîãî èíòåðâàëà t12 " 100 ôñ. Îíà èçîáðàæåíà íà ðèñ. 2. Âèäíî, ÷òî
êðèâàÿ ñïàäà ÑÔÔÝ ñîñòîèò èç äâóõ ó÷àñòêîâ: áûñòðîãî
ñïàäà (äî çíà÷åíèÿ t23 " 370 ôñ) è ïðîäîëæèòåëüíîãî
ñïàäà (îò 370 äî 2000 ôñ è äàëåå). Òàêîé õàðàêòåð ñïàäà
ÑÔÔÝ îáû÷íî ïðèñóù äîëãîæèâóùåìó ñòèìóëèðîâàííîìó ôîòîííîìó ýõî [7, 8]. Ïðè àíàëèçå ýòîãî ñïàäà
èñïîëüçîâàëàñü òåîðèÿ, ðàçâèòàÿ â ðàáîòå [9]. Â ðàáîòå
[3] ìû îòìå÷àëè, ÷òî ñèëà ýëåêòðîí-ôîíîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ õàðàêòåðèçóåòñÿ ôàêòîðîì Ïåêàðà-Õóàíãà, êîòîðûé äëÿ íàøåãî îáðàçöà ðàâåí çíà÷åíèþ 0.67 (ò.å.
ìåíüøå åäèíèöû). Ïîýòîìó ýëåêòðîí-ôîíîííàÿ ñâÿçü â
èññëåäóåìîì îáðàçöå ÿâëÿåòñÿ ñëàáîé. Ýòî ïîçâîëÿåò
óïðîñòèòü àíàëèç êðèâîé ñïàäà (ïî êðàéíåé ìåðå, å¸
áûñòðîãî ó÷àñòêà) è âîñïîëüçîâàòüñÿ áîëåå ïðîñòûìè
ôîðìóëàìè, ñëåäóþùèìè èç òåîðèè [9], è ðåçóëüòàòàìè
ïðåäûäóùèõ èññëåäîâàíèé [10, 11]. Ýòîò àíàëèç ïîêàçàë, ÷òî áûñòðûé ñïàä îáÿçàí ñëó÷àéíîìó âçàèìîäåéñòâèþ ïðèìåñíûõ ìîëåêóë êðàñèòåëÿ ñ êâàçèëîêàëüíûìè íèçêî÷àñòîòíûìè êîëåáàòåëüíûìè ìîäàìè [10, 11],
ýíåðãèÿ êîòîðûõ ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå ìîæåò äîñòèãàòü 50'60 ñì#1.
Îòìåòèì, ÷òî â íàøèõ ôåìòîñåêóíäíûõ ýõî-ýêñïåðèìåíòàõ èñïîëüçîâàëàñü åù¸ îäíà ìåòîäèêà, èçâåñòíàÿ êàê
“ìåòîäèêà íåêîãåðåíòíîãî ôîòîííîãî ýõà” (ñì., íàïðèìåð, [11]). Îáû÷íî, äëÿ å¸ ðåàëèçàöèè òðåáóåòñÿ î÷åíü
øèðîêîïîëîñíîå èìïóëüñíîå îïòè÷åñêîå èçëó÷åíèå. Â
íàøåé ýêñïåðèìåíòàëüíîé óñòàíîâêå ýòî òðåáîâàíèå
âûïîëíÿëîñü. Óïðîù¸ííàÿ îïòè÷åñêàÿ ñõåìà ýêñïåðèìåíòàëüíîé óñòàíîâêè ïî ðåàëèçàöèè ýòîé ìåòîäèêè èçîáðàæåíà íà ðèñ. 3. Îáðàòèì âíèìàíèå íà òî, ÷òî â ýòîé
ìåòîäèêå èñïîëüçóåòñÿ äâóõêàíàëüíîå äåòåêòèðîâàíèå,
êàê è â ìåòîäèêå ÷åòûð¸õâîëíîâîãî ñìåøåíèÿ. Ïðè âðå-
ln(IСФФЭ) (отн. ед.)
7
6
5
4
0
500
1000
τ23 (фc)
1500
2000
Ðèñ. 2. Êðèâàÿ âðåìåííîãî ñïàäà ñèãíàëà ÑÔÔÝ ïðè ôèêñèðîâàííîì
çíà÷åíèè t12 " 100 ôñ ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå èññëåäóåìîãî îáðàçöà.
Ðèñ. 3. Óïðîù¸ííàÿ îïòè÷åñêàÿ ñõåìà ýêñïåðèìåíòàëüíîé óñòàíîâêè
ïî èññëåäîâàíèþ ôåìòîñåêóíäíîãî ôîòîííîãî ýõà â äâóõêàíàëüíîì
ðåæèìå äåòåêòèðîâàíèÿ. Îáîçíà÷åíèÿ: ÎËÇ 1, ÎËÇ 2, ÎËÇ 3 – îïòè÷åñêèå ëèíèè çàäåðæåê; kÏÝ1, kÏÝ2, kÑÝ1, kÑÝ2 – âîëíîâûå âåêòîðû ñèãíàëîâ
ïåðâè÷íîãî ýõà è ñòèìóëèðîâàííîãî ýõà. Âîçáóæäåíèå îñóùåñòâëÿëîñü
ôåìòîñåêóíäíûìè èìïóëüñàìè òèòàí-ñàïôèðîâîãî ëàçåðà ñ äëèòåëüíîñòüþ èìïóëüñîâ 65 ôñ, èõ ýíåðãèåé 200 ìêÄæ, ÷àñòîòîé ïîâòîðåíèÿ 50
Ãö, íà äëèíå âîëíû 793 íì. Òð¸õèìïóëüñíîå âîçáóæäåíèå âûïîëíÿëîñü ïðè ôèêñèðîâàííîì çíà÷åíèè t12 " 100 ôñ.
ìåííîì ïåðåêðûâàíèè âîçáóæäàþùèõ èìïóëüñîâ ôîòîäåòåêòîðû ôèêñèðóþò îòêëèê, ñîñòîÿùèé èç ñèãíàëà
ñàìîäèôðàêöèè [12] è ýõî-ñèãíàëà, à ïðè íàëè÷èè âðåìåííûõ çàäåðæåê, ïðåâûøàþùèõ äëèòåëüíîñòü èìïóëüñîâ (Dt), ýòè ôîòîäåòåêòîðû ôèêñèðóþò òîëüêî ýõî-ñèãíàëû.
Õîðîøî èçâåñòíî (ñì., íàïðèìåð, [12]), ÷òî, åñëè íà
ñèñòåìó ïðèìåñíûõ öåíòðîâ â òâ¸ðäîòåëüíîé ìàòðèöå
îäíîâðåìåííî è ðåçîíàíñíî âîçäåéñòâóþò â íàïðàâëåíèÿõ âîëíîâûõ âåêòîðîâ k1 è k2 äâà ëàçåðíûõ èìïóëüñà
(ðèñ. 4à), òî â ýòîé ñèñòåìå ñôîðìèðóåòñÿ äèíàìè÷åñêàÿ
“ðåø¸òêà” íåðàâíîâåñíîé ðàçíîñòè íàñåë¸ííîñòåé, íà
êîòîðîé èñïûòàþò ñàìîäèôðàêöèþ âîçáóæäàþùèå èìïóëüñû.  ïåðâîì ïîðÿäêå ñèãíàëû ñàìîäèôðàêöèè ñëåäóåò îæèäàòü â íàïðàâëåíèÿõ 2k2–k1 è 2k1–k2. Çàâèñèìîñòè èíòåíñèâíîñòåé ñèãíàëîâ, çàôèêñèðîâàííûõ îòäåëüíûìè ôîòîäåòåêòîðàìè â ñîîòâåòñòâóþùèõ íàïðàâëåíèÿõ îò âðåìåíè çàäåðæêè t12, ïðèâåäåíû íà ðèñ. 4á. Äëÿ
êàæäîãî èç ýòèõ ñèãíàëîâ â íàïðàâëåíèè 2k2–k1 è 2k1–k2
ìû â ýêñïåðèìåíòå ïîëó÷èëè êîíòóðû, ìàêñèìóìû ìåæäó êîòîðûìè ðàçäâèíóòû íà âåëè÷èíó Tmax.  ñåðèè ôåìòîñåêóíäíûõ ýêñïåðèìåíòîâ [13–15] ïîêàçàíî, ÷òî, çíàÿ
Tmax, ìîæíî îöåíèòü âðåìÿ äåôàçèðîâêè Td, íàéòè ïî
ôîðìóëå Ghom " 1/(pTd) îäíîðîäíóþ øèðèíó ëèíèè Ghom.
 ÷àñòíîñòè, â ðàáîòå [13] çíà÷åíèå Td ïðèðàâíèâàëîñü
Tmax/2, ÷òî ïðè Tmax " 75 ôñ (êàê íà ðèñ. 4á) äàâàëî áû
äëÿ íàøåãî ýêñïåðèìåíòà îöåíêó Ghom À 8$1012 Ãö. Îäíàêî, íà ïðàêòèêå ñèòóàöèÿ ñëîæíåå. Â ðàáîòå [15] ïîêàçàíî, ÷òî ñîîòíîøåíèå ìåæäó âðåìåíåì äåôàçèðîâêè Td
è ðàññòîÿíèåì ìåæäó ìàêñèìóìàìè Tmax çàâèñèò îò óñëîâèé ýõî-ýêñïåðèìåíòà (íåîäíîðîäíîé øèðèíû, âðåì¸í
çàäåðæåê). Àâòîðû ðàáîòû [15] ïðåäëàãàþò èñïîëüçîâàòü
êîððåêòèðóþùèé ãðàôèê, ïðèâåä¸ííûé íà ðèñ. 5. Èç íåãî
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006 |
á
ã
I (отн. ед.)
â
I (отн. ед.)
a
163
300
200
100
0
100
t12 (фс)
200
300
300
200
100
0
100
t12 (фс)
200
300
Ðèñ. 4. Äâóõêàíàëüíûé ðåæèì äåòåêòèðîâàíèÿ ôåìòîñåêóíäíûõ ñèãíàëîâ ñàìîäèôðàêöèè è ôîòîííîãî ýõà: à è â óïðîù¸ííûå ñõåìû âîçáóæäåíèÿ
ñèãíàëîâ ÏÔÔÝ è ÑÔÔÝ, ñîîòâåòñòâåííî; á è ã ýêñïåðèìåíòàëüíûå çàâèñèìîñòè îòíîñèòåëüíîé èíòåíñèâíîñòè îòêëèêîâ (ñàìîäèôðàêöèè è ýõîñèãíàëîâ) îò èíòåðâàëà t12 ïðè äâóõèìïóëüñíîì è òð¸õèìïóëüñíîì âîçáóæäåíèÿõ, ñîîòâåòñòâåííî. k1, k2, k3 – âîëíîâûå âåêòîðû èìïóëüñîâ; kÏÝ,
kÑÝ – âîëíîâûå âåêòîðû ÏÔÔÝ è ÑÔÔÝ, ñîîòâåòñòâåííî.
ñëåäóåò, ÷òî ïðè Tmax/t12 " 1 èìååò ìåñòî ñîîòíîøåíèå:
Td " 1.8 Tmax. Îíî ïðè Tmax " 75 ôñ (ñì. ðèñ. 4á) ïðèâîäèò ê çíà÷åíèþ Ghom À 3$1012 Ãö. Îòìåòèì, ÷òî èçìåðåííîå â ýêñïåðèìåíòå [16] çíà÷åíèå Ghom íà àíàëîãè÷íîì
îáðàçöå ïðè 240 Ê ïðèìåðíî ðàâíî 1012 Ãö. Âðåìåííîå
ðàçðåøåíèå âûøåèçëîæåííîé ìåòîäèêè îïðåäåëåíèÿ Ghom
íå îãðàíè÷åíî äëèòåëüíîñòüþ èìïóëüñà, à îïðåäåëÿåòñÿ
âðåìåíåì êîãåðåíòíîñòè âîçáóæäàþùèõ èìïóëüñîâ (ò.å.
îáðàòíîé âåëè÷èíîé èõ ñïåêòðàëüíîé øèðèíû èëè øèðèíîé ïèêà àâòîêîððåëÿöèîííîé ôóíêöèè èìïóëüñîâ tc).
Òåïåðü îáñóäèì ðåçóëüòàòû àíàëîãè÷íûõ èññëåäîâàíèé ïðè òð¸õèìïóëüñíîì ðåæèìå âîçáóæäåíèÿ (ðèñ. 4â).
 ýòîì ñëó÷àå ñèãíàëû ñàìîäèôðàêöèè áóäóò ðàñïðîñòðàíÿòüñÿ â íàïðàâëåíèÿõ k2 ! k1 ! k3 è k1 ! k2 ! k3.
Ñëåäóÿ [3], â äàííîé ðàáîòå áûëà èññëåäîâàíà çàâèñè-
Tmax/t12
1.5
1.0
0.5
0.0
0
1
2
3
Td/t12
Ðèñ. 5. Êîððåêòèðóþùàÿ çàâèñèìîñòü âðåìåíè îïòè÷åñêîé äåôàçèðîâêè Td îò ðàññòîÿíèÿ ìåæäó ìàêñèìóìàìè ïèêîâ Tmax íà ðèñ. 4á è ã [15].
ìîñòü îòíîñèòåëüíîé èíòåíñèâíîñòè ðàññåÿííûõ ñèãíàëîâ (ñàìîäèôðàêöèè ! ÑÔÔÝ) îò âðåìåíè çàäåðæêè t12.
Îíà ïðèâåäåíà íà ðèñ. 4ã. Èçìåðÿÿ Tmax " 75 ôñ òàê æå,
êàê è â äâóõèìïóëüñíîì ðåæèìå, íàõîäèì çíà÷åíèå
Ghom " 3$1012 Ãö.
 íàøèõ ýêñïåðèìåíòàõ èññëåäîâàëèñü ñïåêòðû ñèãíàëîâ ÏÔÔÝ è ÑÔÔÝ ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå. Îíè
ïðèâåäåíû íà ðèñ. 6. Âèäíî, ÷òî ñïåêòðû ôåìòîñåêóíäíûõ ýõî-ñèãíàëîâ (îñîáåííî ÏÔÔÝ) õàðàêòåðèçóþòñÿ
êîðîòêîâîëíîâûì ñäâèãîì ïî îòíîøåíèþ ê ñïåêòðó âîçáóæäàþùèõ èìïóëüñîâ. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî êâàíò ýõî-ôîòîíà áîëüøå êâàíòà ôîòîíà âîçáóæäàþùåãî ëàçåðà. Àíàëèç ïîêàçûâàåò, ÷òî ýòà ýíåðãåòè÷åñêàÿ ðàçíèöà ñîâïàäàåò ñ âåëè÷èíîé êâàíòà ðåø¸òî÷íûõ ôîíîíîâ, ó÷àñòâóþùèõ â ïðîöåññå âîçáóæäåíèÿ ïðèìåñíûõ ìîëåêóë êðàñèòåëÿ â ñóïåðïîçèöèîííîå ñîñòîÿíèå íà ýíåðãåòè÷åñêîì ïåðåõîäå èç îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿ â ýëåêòðîííî-êîëåáàòåëüíîå. Ýíåðãèÿ ýòèõ ôîíîíîâ ÷åðïàåòñÿ èç ðåçåðâóàðà êâàçèëîêàëèçîâàííûõ íèçêî÷àñòîòíûõ êîëåáàòåëüíûõ ìîä àìîðôíîé ìàòðèöû.  èòîãå, ñóùåñòâóþò
ïåðñïåêòèâû ðåàëèçàöèè êîãåðåíòíîãî àíòèñòîêñîâîãî
ðåæèìà ëàçåðíîãî îõëàæäåíèÿ ïîäîáíûõ ëåãèðîâàííûõ
ïë¸íîê, êîòîðûå ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû â êà÷åñòâå
õëàäàãåíòîâ òâ¸ðäîòåëüíûõ îïòè÷åñêèõ ðåôðèæåðàòîðîâ [17].
Âîçíèêàåò åù¸ îäèí âîïðîñ: ïî÷åìó êîðîòêîâîëíîâûé ñäâèã ñïåêòðà ÑÔÔÝ ñóùåñòâåííî ìåíüøå ñäâèãà
ñïåêòðà ÏÔÔÝ? Äåëî â òîì, ÷òî â ïðîöåññå ôîðìèðîâàíèÿ ñèãíàëà ÑÔÔÝ ïî÷òè íå ïðèíèìàåò ó÷àñòèå ôîíîííîå êðûëî ëèíèè ïîãëîùåíèÿ, â îòëè÷èå îò ñèãíàëà
164
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
IПФФЭ (отн. ед.)
Çàêëþ÷åíèå
à
1.00
0.75
1
0.50
2
0.25
0.00
775
780
785
790
795
800
805
810
Длина волны (нм)
á
1.00
IСФФЭ (отн. ед.)
0.75
2
0.50
0.25
1
0.00
Òàêèì îáðàçîì, â äàííîé ðàáîòå èññëåäîâàíû ñïåêòðàëüíûå îñîáåííîñòè ñèãíàëîâ ÏÔÔÝ è ÑÔÔÝ â ïîëèìåðíîé ïë¸íêå ïîëèâèíèëáóòèðàëÿ, ëåãèðîâàííîé ìîëåêóëàìè ôòàëîöèàíèíà, ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå. Îáíàðóæåíû êîðîòêîâîëíîâûå ñäâèãè ñïåêòðîâ ôåìòîñåêóíäíûõ ýõî-ñèãíàëîâ ïî îòíîøåíèþ ê ñïåêòðó âîçáóæäàþùèõ èìïóëüñîâ, ñâèäåòåëüñòâóþùèå î âîçìîæíîñòè ðåàëèçàöèè ôåìòîñåêóíäíîãî êîãåðåíòíîãî ðåæèìà ëàçåðíîãî îõëàæäåíèÿ âûøåóêàçàííûõ ëåãèðîâàííûõ ïîëèìåðíûõ ïë¸íîê è ïåðñïåêòèâàõ èõ èñïîëüçîâàíèÿ â êà÷åñòâå
õëàäàãåíòîâ òâ¸ðäîòåëüíûõ îïòè÷åñêèõ ðåôðèæåðàòîðîâ.
Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ýòè ëåãèðîâàííûå ïë¸íêè ìîãóò áûòü
èñïîëüçîâàíû â êà÷åñòâå íîñèòåëåé èíôîðìàöèè âûñîêîòåìïåðàòóðíûõ îïòè÷åñêèõ ýõî-ïðîöåññîðîâ.
Äàííûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ áûëè ïîääåðæàíû ãðàíòîì Ïðåçèäåíòà ÐÔ “Âåäóùèå íàó÷íûå
øêîëû” (ÍØ-6213.2006.02), Ïðîãðàììàìè Ïðåçèäèóìà
ÐÀÍ “Êâàíòîâàÿ ìàêðîôèçèêà” è ÎÔÍ ÐÀÍ “Îïòè÷åñêàÿ
ñïåêòðîñêîïèÿ è ñòàíäàðòû ÷àñòîòû”, ãðàíòàìè ÐÔÔÈ
(¹ 05-02-16003; ¹ 06-02-16491 è ¹ 04-02-81009-Áåë2004).
Àâòîðû áëàãîäàðíû ïðîô. À. Ê. Ðåáàíå (ÑØÀ) çà èññëåäóåìûé îáðàçåö, ïðîô. È. Ñ. Îñàäüêî çà ïîëåçíûå äèñêóññèè è Ò. Ã. Ìèòðîôàíîâîé çà ïîìîùü.
Ëèòåðàòóðà
775
780
785
790
Длина волны (нм)
795
800
Ðèñ. 6. Ñïåêòðû ôåìòîñåêóíäíûõ ýõî-ñèãíàëîâ (1) íà ôîíå ñïåêòðà
âîçáóæäàþùèõ èìïóëüñîâ (2) ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå îáðàçöà: à –
ñèãíàë ÏÔÔÝ, á – ñèãíàë ÑÔÔÝ.
ÏÔÔÝ, ãäå ýòà ðîëü áûëà äîìèíèðóþùåé. Òàêèì îáðàçîì, ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ñîãëàñóþòñÿ ñ âûâîäàìè
ðàáîòû À. Ê. Ðåáàíå ñ êîëëåãàìè [16].
Íàïîìíèì, ÷òî òåîðåòè÷åñêè ñòèìóëèðîâàííîå ôîòîííîå ýõî âûòåêàåò èç òîé ÷àñòè ìàòðèöû ïëîòíîñòè,
êîòîðàÿ áûëà äèàãîíàëüíîé ïîñëå äâóõèìïóëüñíîãî âîçäåéñòâèÿ. Ñîãëàñíî Ò. Ìîññáåðãó [18], ýòîò ñèãíàë ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê òðåòèé èìïóëüñ, ðàññåÿííûé íà
“ðåø¸òêå” íåðàâíîâåñíîé íàñåë¸ííîñòè, ñîçäàííîé ïåðâûìè äâóìÿ èìïóëüñàìè. À. Ê. Ðåáàíå ñ êîëëåãàìè [16]
óñòàíîâèëè, ÷òî âëèÿíèå ôîíîííîãî êðûëà ëèíèè ïîãëîùåíèÿ íà ñèãíàë ÑÔÔÝ ïî÷òè îòñóòñòâóåò, â òî âðåìÿ
êàê â ñëó÷àå ÏÔÔÝ îíî äîìèíèðóåò. Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ
òåì, ÷òî ñèãíàë ÑÔÔÝ ÿâëÿåòñÿ ñèãíàëîì ðàññåÿíèÿ
òðåòüåãî èìïóëüñà íà “ðåø¸òêå” íåðàâíîâåñíîé íàñåë¸ííîñòè, â òî âðåìÿ êàê ñèãíàë ÏÔÔÝ îáÿçàí “ðåø¸òêå”
íåðàâíîâåñíîé ïîëÿðèçàöèè [12], êîòîðàÿ “æèâ¸ò” ñóùåñòâåííî ìåíüøå.
1. Êàëà÷¸â À.À., Ñàìàðöåâ Â.Â.: Êîãåðåíòíûå ÿâëåíèÿ â îïòèêå. Êàçàíü:
ÈÖ ÊÃÓ 2003. 281 ñ.
2. Becker P.C., Fragnito H.L., Cruz C.H.B., Fork R.L., Cunningham J.E.,
Henry J.E.: Phys. Rev. Lett. 61, 1647 (1988)
3. Lobkov V.S., Leontiev A.V., Salikhov K.M., Samartsev V.V., Safiullin
G.M., Zuikov V.A.: Laser Phys. Lett. 3, 485 (2006)
4. Ëîáêîâ Â.Ñ., Ñàëèõîâ Ê.Ì., Ñàìàðöåâ Â.Â., Ñàôèóëëèí Ã.Ì., Çóéêîâ
Â.À., Ëåîíòüåâ À.Â.: Êàçàíñêèé ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò èì.
Å. Ê. Çàâîéñêîãî 2005. Åæåãîäíèê, ñ. 73. Êàçàíü: ÔèçòåõÏðåññ 2006.
5. Lin H., Wang T., Wilson G.A., Mossberg T.W.: Opt. Lett. 20, 91 (1995)
6. Merkel K.D., Mohan R.K., Cole Z., Chang T., Olson A., Babbitt W.R.:
J. Luminescence 107, 62 (2004)
7. Rebane A.K., Kaarli R.K., Saari P.M.: Ïèñüìà ÆÝÒÔ 38, 320 (1983)
8. Îñàäüêî È.Ñ.: Ñåëåêòèâíàÿ ñïåêòðîñêîïèÿ îäèíî÷íûõ ìîëåêóë. Ì.:
Ôèçìàòëèò 2000. 319 ñ.
9. Îñàäüêî È.Ñ., Ñòàøåê Ì.Â.: ÆÝÒÔ 106, 535 (1994)
10. Íàóìîâ À.Â., Âàéíåð Þ.Ã.: Èçâ. ÐÀÍ. Cåð. ôèç. 70, 470 (2006)
11. Âàéíåð Þ.Ã.: Äèíàìèêà íåóïîðÿäî÷åííûõ ìîëåêóëÿðíûõ òâ¸ðäîòåëüíûõ ñðåä: èññëåäîâàíèÿ ìåòîäàìè ôîòîííîãî ýõà è ñïåêòðîñêîïèè îäèíî÷íûõ ìîëåêóë. Äèñ. íà ñîèñêàíèå ó÷¸í. ñòåï. ä-ðà ôèç.ìàò. íàóê. Òðîèöê: ÈÑ ÐÀÍ 2005. 251 ñ.
12. Shtyrkov E.I., Nevelskaya N.L., Lobkov V.S., Yarmukhametov N.G.:
Phys. Stat. Solidi (b) 98, 473 (1980)
13. Smith R.: Photon echo and single molecule fluorescence measurements
of organic dyes in thin polymer films. Ph. D. thesis. USA: Swartmore
colledge 2003. 92 p.
14. Ðÿòñåï Ì.Ë.: Ñâåòîâîå ýõî è ïðîáëåìû êîãåðåíòíîé îïòèêè. Ñá.
ñò., ñ. 97. Êóéáûøåâ: ÊóéáÃÓ 1990.
15. Kobayashi T., Terasaki A., Hattori T., Kurokawa K.: Appl. Phys. B 47,
107 (1988)
16. Rebane A.K., Gallus J., Ollikainen O.: Laser Physics 8, 1126 (2002)
17. Ïåòðóøêèí Ñ.Â., Ñàìàðöåâ Â.Â.: Ëàçåðíîå îõëàæäåíèå òâ¸ðäûõ
òåë. Ì.: Ôèçìàòëèò 2005. 223 ñ.
18. Mossberg T.W.: Opt. Lett. 7, 77 (1982)
Казанский физико–технический институт 2006
Ïëîòíîñòü ýíåðãèè “ìåäëåííîãî ñâåòà”
Ð. Í. Øàõìóðàòîâ
Ëàáîðàòîðèÿ íåëèíåéíîé îïòèêè
Èññëåäóåòñÿ ïðîöåññ ïðåîáðàçîâàíèÿ ýíåðãèè ñèãíàëüíîãî èìïóëüñà êîãåðåíòíîãî ñâåòà, ðàñïðîñòðàíÿþùåãîñÿ
ñ ìàëîé ãðóïïîâîé ñêîðîñòüþ â ñðåäå, â êîòîðîé ñ ïîìîùüþ êîíòðîëèðóþùåãî ïîëÿ ñîçäàíû óñëîâèÿ ýëåêòðîìàãíèòíî-èíäóöèðîâàííîé ïðîçðà÷íîñòè (ÝÈÏ). Ìû ñðàâíèâàåì ôîðìèðîâàíèå ìåäëåííîãî ñâåòà â óñëîâèÿõ
ÝÈÏ è ñàìîèíäóöèðîâàííîé ïðîçðà÷íîñòè (ÑÈÏ).  óñëîâèÿõ ÑÈÏ ñîëèòîíîïîäîáíîå ðàñïðîñòðàíåíèå èìïóëüñà ñ ìàëîé ãðóïïîâîé ñêîðîñòüþ ïðîèñõîäèò áëàãîäàðÿ êðàòêîâðåìåííîìó õðàíåíèþ çíà÷èòåëüíîé ÷àñòè
åãî ýíåðãèè â âîçáóæä¸ííîì ñîñòîÿíèè àòîìîâ.  óñëîâèÿõ ÝÈÏ ýíåðãèÿ èìïóëüñà íå õðàíèòñÿ â âîçáóæä¸ííîì ñîñòîÿíèè àòîìîâ. Îíà ïðåîáðàçóåòñÿ â ýíåðãèþ êîíòðîëèðóþùåãî ïîëÿ è ïîêèäàåò ðåçîíàíñíóþ ñðåäó áåç
ïîãëîùåíèÿ ñ ôàçîâîé ñêîðîñòüþ ñâåòà c. Ìåäëåííûé ñâåò ôîðìèðóåòñÿ áëàãîäàðÿ íèçêî÷àñòîòíîé êîãåðåíòíîñòè, êîòîðàÿ ñîçäà¸òñÿ ñèãíàëüíûì èìïóëüñîì è êîíòðîëèðóþùèì ïîëåì â ïðîöåññå äâóõêâàíòîâîãî âîçáóæäåíèÿ àòîìîâ íà âõîäå â îáðàçåö. Ýòà êîãåðåíòíîñòü ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ â îáðàçöå ñ ìàëîé ãðóïïîâîé ñêîðîñòüþ
êàê “ñïèíîâàÿ âîëíà”. Íà áîëüøèõ ðàññòîÿíèÿõ îò âõîäà â îáðàçåö îíà óïðàâëÿåò ïðîöåññîì ïðåîáðàçîâàíèÿ
ýíåðãèè êîíòðîëèðóþùåãî ïîëÿ â ýíåðãèþ ñèãíàëüíîãî èìïóëüñà, òî÷íî âîñïðîèçâîäÿ âðåìåííóþ ôîðìó ñèãíàëüíîãî èìïóëüñà íà âõîäå â îáðàçåö.
ðåòü âçàèìîäåéñòâèå èìïóëüñà ñ àòîìàìè è ïðîàíàëèçèðîâàòü ïðîöåññ ïðåîáðàçîâàíèÿ åãî ýíåðãèè â âîçáóæäåíèå âåùåñòâà.
Äîâîëüíî ïîó÷èòåëüíûì ìîæåò îêàçàòüñÿ ñðàâíåíèå
ÝÈÏ ñ ïðåäûäóùèìè ðàáîòàìè ïî êâàíòîâîé îïòèêå. Åù¸
â 70-õ ãîäàõ ïðîøëîãî âåêà Ä. Ãðèøêîâñêèé íàáëþäàë
ñóùåñòâåííîå óìåíüøåíèå ãðóïïîâîé ñêîðîñòè ëàçåðíîãî èìïóëüñà â îïòè÷åñêè ïëîòíîé äâóõóðîâíåâîé ñðåäå
ïðè óñëîâèè, ÷òî ÷àñòîòà èìïóëüñà îòñòðîåíà îò ðåçîíàíñà â îáëàñòü íîðìàëüíîé äèñïåðñèè [4]. Îí äàë ïðîñòîå îáúÿñíåíèå ýòîãî ýôôåêòà, ññûëàÿñü íà êðàòêîâðåìåííîå õðàíåíèå ýíåðãèè èìïóëüñà â êîìáèíèðîâàííîé
ñèñòåìå: àòîìû ! ïîëå. Ìåæäó òåì, àòîì-ïîëåâàÿ êîìáèíàöèÿ ïîä íàçâàíèåì “ò¸ìíûé ïîëÿðèòîí” òàêæå áûëà
ââåäåíà â ðàáîòå [5] äëÿ îáúÿñíåíèÿ ÝÈÏ. Îäíàêî ýòîò
ïîëÿðèòîí íå ìîæåò äàòü ïðîñòîãî, íàãëÿäíîãî îáúÿñíåíèÿ, êàê èìïóëüñ ñòàíîâèòüñÿ ìåäëåííûì. Îí áûë ïðåäëîæåí, â îñíîâíîì, äëÿ îáúÿñíåíèÿ “îñòàíîâêè” ñâåòà,
õðàíåíèÿ èíôîðìàöèè, êîòîðóþ ñîäåðæèò èìïóëüñ ñâåòà, â íèçêî÷àñòîòíîé êîãåðåíòíîñòè è âîññòàíîâëåíèÿ
ñâåòîâîãî èìïóëüñà.
 íàñòîÿùåé ðàáîòå ìû ïîêàçûâàåì, ÷òî â äåéñòâèòåëüíîñòè ýíåðãèÿ ìåäëåííîãî ñâåòà íå õðàíèòñÿ â êîìáèíèðîâàííîé àòîì-ïîëåâîé ñèñòåìå. Ìåäëåííûé ñâåò
ñîçäà¸òñÿ “ñïèíîâîé” âîëíîé, êîòîðàÿ óïðàâëÿåò ïðîöåññîì ïåðåêà÷êè ýíåðãèè ìåæäó êîíòðîëèðóþùèì ïîëåì è
ñèãíàëüíûì èìïóëüñîì. Ìû ñðàâíèâàåì ýòîò ïðîöåññ ñ
çàìåäëåíèåì ëàçåðíîãî èìïóëüñà â äâóõóðîâíåâîé ñðåäå. Êðîìå òîãî, ìû ïîêàæåì, ÷òî, â îòëè÷èå îò ò¸ìíîãî
ïîëÿðèòîíà, äðóãîå âîçáóæäåíèå – àäèàáàòîí, âïåðâûå
íàéäåííûé Äæ. Ýáåðëè ñ ñîàâòîðàìè [6], ñîäåðæèò âñþ
íåîáõîäèìóþ èíôîðìàöèþ î ôèçè÷åñêèõ ïðîöåññàõ,
ó÷àñòâóþùèõ â ÝÈÏ.
Ââåäåíèå
 îïòè÷åñêè ïëîòíîé ñðåäå, â êîòîðîé ñ ïîìîùüþ êîíòðîëèðóþùåãî ïîëÿ ñîçäà¸òñÿ îêíî ýëåêòðîìàãíèòíîèíäóöèðîâàííîé ïðîçðà÷íîñòè (ÝÈÏ), ëàçåðíûé èìïóëüñ ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ î÷åíü ìåäëåííî [1]. Òàê, íàïðèìåð, â ðàáîòå [2] áûëî ïîëó÷åíî ðåêîðäíî ìàëîå
çíà÷åíèå ãðóïïîâîé ñêîðîñòè èìïóëüñà, V " 17 ì/ñ,
êîòîðîå íà 6 ïîðÿäêîâ ìåíüøå ôàçîâîé ñêîðîñòè ñâåòà
c. Óìåíüøåíèå ãðóïïîâîé ñêîðîñòè èìïóëüñà îáÿçàíî
òîìó, ÷òî â îêíå ïðîçðà÷íîñòè, ïîìèìî ñóùåñòâåííîãî
óìåíüøåíèÿ ïîãëîùåíèÿ, ïðèñóòñòâóåò íîðìàëüíàÿ äèñïåðñèÿ. Çàâèñèìîñòü ðåàëüíîé ÷àñòè ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ îò ÷àñòîòû èìååò î÷åíü êðóòîé íàêëîí, êîòîðûé îïðåäåëÿåòñÿ øèðèíîé îêíà ïðîçðà÷íîñòè DT. Ñîãëàñíî òåîðèè ðàñïðîñòðàíåíèÿ âîëí â ìàòåðèàëüíûõ
ñðåäàõ, ãðóïïîâóþ ñêîðîñòü èìïóëüñà â ñðåäå ñ ÝÈÏ
ëåãêî îöåíèòü, çíàÿ ýòîò íàêëîí è êîýôôèöèåíò ïîãëîùåíèÿ â îòñóòñòâèå ÝÈÏ a0: V À 2DT /a0. Ìåæäó òåì,
òàêîé ïðîñòîé ïîäõîä íå äà¸ò ïîíèìàíèÿ ôèçèêè ïðîöåññà ìåäëåííîãî ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñâåòà â âåùåñòâå.
Òàê, íàïðèìåð, ïðîñòûå îöåíêè ïëîòíîñòè ýíåðãèè “ìåäëåííîãî” èìïóëüñà ìîãóò ïðèâåñòè ê íåîæèäàííîìó,
ïðîòèâîðå÷àùåìó çäðàâîìó ñìûñëó, ðåçóëüòàòó. Åñëè,
ñëåäóÿ ðàáîòå [3], îöåíèòü ïðèâåä¸ííûå â ðàáîòå [2]
ýêñïåðèìåíòàëüíûå ïàðàìåòðû èìïóëüñà, òî ïîëó÷èòñÿ, ÷òî íà âõîäå â îáðàçåö îí èìååò ïðîñòðàíñòâåííóþ
äëèíó ïîðÿäêà êèëîìåòðà, à âíóòðè ñðåäû èìïóëüñ
ñæèìàåòñÿ äî ñóáìèëëèìåòðîâîé äëèíû. Ìåæäó òåì,
åãî àìïëèòóäà íå èçìåíÿåòñÿ. Òàêèì îáðàçîì, ïëîòíîñòü
ýíåðãèè èìïóëüñà ïàäàåò ïðèìåðíî â ìèëëèîí ðàç.
Âîçíèêàåò âîïðîñ – êóäà äåëàñü ýíåðãèÿ èìïóëüñà?
×òîáû îòâåòèòü íà ýòîò âîïðîñ, íåîáõîäèìî ðàññìîò-
165
166
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
Ïëîòíîñòü ýíåðãèè ìåäëåííî ðàñïðîñòðàíÿþùåãîñÿ
èìïóëüñà
Äëÿ îáúÿñíåíèÿ ìåäëåííîãî ðàñïðîñòðàíåíèÿ ëàçåðíîãî
èìïóëüñà â îïòè÷åñêè ïëîòíîé ñðåäå, ñîñòîÿùåé èç äâóõóðîâíåâûõ àòîìîâ, Ä. Ãðèøêîâñêèé îáðàòèëñÿ ê ñàìîèíäóöèðîâàííîé ïðîçðà÷íîñòè (ÑÈÏ), êîòîðàÿ áûëà îòêðûòà â êîíöå øåñòèäåñÿòûõ ãîäîâ Ñ. Ìàê-Êîëëîì, Ý. Õàíîì [7] è Ê. Ïàòåëîì, Ð. Ñëàøåðîì [8]. Îí ñîñëàëñÿ íà
ðàáîòó Ý. Êóðòåíñà [9], â êîòîðîé áûëî ïîêàçàíî, ÷òî â
óñëîâèÿõ ÑÈÏ óìåíüøåíèå ãðóïïîâîé ñêîðîñòè èìïóëüñà îáÿçàíî õðàíåíèþ çíà÷èòåëüíîé ÷àñòè åãî ýíåðãèè â
âîçáóæä¸ííîì ñîñòîÿíèè àòîìîâ. Ý. Êóðòåíñ èñïîëüçîâàë î÷åíü ïðîñòûå àðãóìåíòû. Ïóñòü âåëè÷èíà Uem ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïëîòíîñòü ýíåðãèè ëàçåðíîãî èìïóëüñà
äëèòåëüíîñòè tp, à Ua – ïëîòíîñòü ýíåðãèè, àêêóìóëèðîâàííàÿ â âîçáóæä¸ííûõ äâóõóðîâíåâûõ àòîìàõ, êîòîðûå
íàõîäÿòñÿ â ðåçîíàíñå ñ ëàçåðíûì èìïóëüñîì. Åñëè îïðåäåëèòü ýòè âåëè÷èíû êàê èíòåãðàëüíûå ïî ñå÷åíèþ
ëàçåðíîãî ëó÷à, òîãäà ãðóïïîâóþ ñêîðîñòü èìïóëüñà V
ìîæíî âûðàçèòü ñëåäóþùèì îáðàçîì. Ïîëíàÿ ýíåðãèÿ,
ïðîèíòåãðèðîâàííàÿ âäîëü ïðîñòðàíñòâåííîé äëèíû
èìïóëüñà â îáðàçöå Vtp, ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåíà êàê
ñóììà ýíåðãèè èìïóëüñà è ýíåðãèè, çàïàñ¸ííîé â ñðåäå:
(Uem ! Ua)Vtp. Ïåðåíîñ ýíåðãèè âäîëü ëó÷à îñóùåñòâëÿåòñÿ òîëüêî ïîñðåäñòâîì ýëåêòðîìàãíèòíîé êîìïîíåíòû
Uem è îí ïðîèñõîäèò ñ ôàçîâîé ñêîðîñòüþ ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû â îáðàçöå c/n. Çäåñü n – ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ îáðàçöà, â êîòîðîì ðàñïîëîæåíû äâóõóðîâíåâûå àòîìû. Ïîýòîìó ïîòîê ýíåðãèè ÷åðåç ëþáîå ñå÷åíèå
ëó÷à, ïðîèíòåãðèðîâàííûé ïî âðåìåíè (äëèòåëüíîñòè
èìïóëüñà), ðàâåí Uemctp/n. Ïî çàêîíó ñîõðàíåíèÿ ýíåðãèè
îí äîëæåí áûòü ðàâåí ïîëíîé ýíåðãèè (Uem ! Ua)Vtp. Èç
ýòîãî ðàâåíñòâà ïîëó÷àåì
V =
c/n
,
1 + U a /U em
(1)
îòêóäà ñëåäóåò, ÷òî, ÷åì áîëüøå ýíåðãèè çàïàñåíî â àòîìàõ, òåì ìåäëåííåå ãðóïïîâàÿ ñêîðîñòü èìïóëüñà.
Ä. Ãðèøêîâñêèé ïîêàçàë, ÷òî òàêîå ïðîñòîå îáúÿñíåíèå
óìåíüøåíèÿ ñêîðîñòè ðàñïðîñòðàíåíèÿ èìïóëüñà â óñëîâèÿõ ÑÈÏ òàêæå ïðèìåíèìî äëÿ îáúÿñíåíèÿ ìåäëåííîãî ðàñïðîñòðàíåíèÿ â äâóõóðîâíåâîé ñðåäå ëàçåðíîãî
èìïóëüñà, ÷àñòîòà êîòîðîãî îòñòðîåíà îò ðåçîíàíñà. Îòëè÷èå îò ÑÈÏ çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî â íåðåçîíàíñíîì
ñëó÷àå ïëîùàäü èìïóëüñà íå îáÿçàòåëüíî äîëæíà áûòü
êðàòíîé 2p*. Îíà ìîæåò áûòü äàæå ìàëà, ïîñêîëüêó
óìåíüøåíèå ïîãëîùåíèÿ è ãðóïïîâîé ñêîðîñòè â íåðåçîíàíñíîì ñëó÷àå ïðîèñõîäèò áëàãîäàðÿ àäèàáàòè÷åñêîìó ñëåäîâàíèþ âåêòîðà ñîñòîÿíèÿ äâóõóðîâíåâîãî
àòîìà çà èçìåíÿþùèìñÿ âåêòîðîì ýôôåêòèâíîãî ïîëÿ,
÷òî íå íàêëàäûâàåò íèêàêèõ îãðàíè÷åíèé íà ïëîùàäü
èìïóëüñà (ñì. ïîäðîáíîñòè â ðàáîòå [4]).  ýòîì îòíîøåíèè ÝÈÏ èìååò ìíîãî îáùåãî ñî ñëó÷àåì, ðàññìîòðåííûì Ä. Ãðèøêîâñêèì. Âåêòîð ñîñòîÿíèÿ òð¸õóðîâíåâîãî àòîìà òîæå àäèàáàòè÷åñêè èçìåíÿåòñÿ, ïî÷òè
ñîâïàäàÿ ñ ñîáñòâåííûì ñîñòîÿíèåì àòîìà, âçàèìîäåéñòâóþùåãî ñ äâóìÿ ðåçîíàíñíûìè ïîëÿìè (èëè òàê íàçûâàåìûì “îäåòûì” ñîñòîÿíèåì). Ìåæäó òåì, êàê íèæå
áóäåò ïîêàçàíî, â óñëîâèÿõ ÝÈÏ ýíåðãèÿ ìåäëåííî ðàñïðîñòðàíÿþùåãîñÿ èìïóëüñà íå õðàíèòñÿ â âîçáóæä¸ííîì ñîñòîÿíèè àòîìîâ.
Ýâîëþöèÿ ïëîòíîñòè ýíåðãèè ìåäëåííîãî ñâåòà äëÿ
ÝÈÏ
Îñíîâíàÿ ñõåìà ÝÈÏ, ïðåäïîëàãàåò L-âîçáóæäåíèå òð¸õóðîâíåâîãî àòîìà (ñì. ðèñ. 1) äâóìÿ ïîëÿìè: ñèãíàëüíûì
ïîëåì íà ïåðåõîäå g-e è êîíòðîëèðóþùèì ïîëåì íà
ïåðåõîäå e-m, ãäå g, e è m – îñíîâíîå, âîçáóæä¸ííîå è
ìåòàñòàáèëüíîå ñîñòîÿíèÿ. Àòîì èçíà÷àëüíî íàõîäèòñÿ
â îñíîâíîì ñîñòîÿíèè g, à ìåòàñòàáèëüíîå ñîñòîÿíèå m
íå çàñåëåíî (íàïðèìåð, äî äåéñòâèÿ ñèãíàëüíîãî ïîëÿ
ñîñòîÿíèå m îïóñòîøàåòñÿ êîíòðîëèðóþùèì ïîëåì, êîòîðîå ñòàöèîíàðíî è èìååò áîëüøóþ èíòåíñèâíîñòü).
Ñèãíàëüíîå ïîëå ìàëî è ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé èìïóëüñ.
Ïîãëîùåíèå ñèãíàëüíîãî èìïóëüñà ñóùåñòâåííî óìåíüøàåòñÿ áëàãîäàðÿ íàëè÷èþ êîíòðîëèðóþùåãî ïîëÿ. Ýòî
îáúÿñíÿåòñÿ ïëåíåíèåì íàñåë¸ííîñòè â ò¸ìíîì ñîñòîÿíèè [10]
êîòîðîå ÿâëÿåòñÿ ñîáñòâåííûì ñîñòîÿíèåì ãàìèëüòîíèàíà òð¸õóðîâíåâîãî àòîìà, âçàèìîäåéñòâóþùåãî ñ ñèãíàëüíûì è êîíòðîëèðóþùèì ïîëÿìè ñ ïîñòîÿííûìè àìïëèòóäàìè Es è Ec, ñîîòâåòñòâåííî. Óãîë ñìåøèâàíèÿ ñîñòîÿíèé g è m îïðåäåëÿåòñÿ èç ñîîòíîøåíèÿ tgq0 " Ws/Wc,
ãäå Ws " µgeEs/2 è Wc " µmeEc/2 – ÷àñòîòû Ðàáè ñèãíàëüíîãî è êîíòðîëèðóþùåãî ïîëåé; µge è µme – ìàòðè÷íûå ýëåìåíòû äèïîëüíûõ ïåðåõîäîâ ìåæäó ñîñòîÿíèÿìè
g, e è m, e. Åñëè âûïîëíÿåòñÿ óñëîâèå Ws/Wc ? 1, òî
àòîì ïî÷òè íå âîçáóæäàåòñÿ. Âîîáùå ãîâîðÿ, îáúÿñíåíèå
e
Ωs
g
*
Ïðîçðà÷íîñòü â óñëîâèÿõ ÑÈÏ ôîðìèðóåòñÿ áëàãîäàðÿ 2p-öèêëó âîçáóæäåíèÿ, â êîòîðîì àòîì îáðàòèìûì îáðàçîì ïåðåõîäèò èç îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿ â âîçáóæä¸ííîå è çàòåì âîçâðàùàåòñÿ îáðàòíî.
(2)
|d 0 ñ = cosq 0 |gñ - sin q 0 |mñ,
Ωc
m
Ðèñ. 1. L-ñõåìà âîçáóæäåíèÿ òð¸õóðîâíåâîãî àòîìà. Äî äåéñòâèÿ èìïóëüñà àòîì íàõîäèòñÿ â îñíîâíîì ñîñòîÿíèè g. Ñòðåëêàìè îáîçíà÷åíû
âîçáóæäåíèÿ ñèãíàëüíûì (Ws) è êîíòðîëèðóþùèì (Wc) ïîëÿìè, íàõîäÿùèìèñÿ â ðåçîíàíñå ñ ñîîòâåòñòâóþùèìè ïåðåõîäàìè.
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006 |
[10] ñïðàâåäëèâî òîëüêî äëÿ ñòàöèîíàðíûõ ïîëåé.  ñëó÷àå, êîãäà ñèãíàëüíîå ïîëå çàâèñèò îò âðåìåíè, èìååò
ìåñòî ïëåíåíèå íàñåë¸ííîñòè â äðóãîì ñîñòîÿíèè [11]
| d1 ñ = Cg | gñ + Cm | mñ + Ce | eñ,
(3)
Cg = cos q 0 cos q1 ,
Cm = - sin q 0 cos q1 ,
(4)
Ce = i sin q1 ,
êîòîðîå ïðèíöèïèàëüíî îòëè÷àåòñÿ îò ñîñòîÿíèÿ d0 òåì,
÷òî îíî ñîäåðæèò ïðèìåñü âîçáóæä¸ííîãî ñîñòîÿíèÿ.
Îíî ÿâëÿåòñÿ ñëåäóþùèì ïðèáëèæåíèåì ñîáñòâåííîãî
ñîñòîÿíèÿ àòîìà, êîòîðîå ó÷èòûâàåò èçìåíåíèå âî âðåìåíè àìïëèòóäû ñèãíàëüíîãî ïîëÿ. Ïàðàìåòðû ñîñòîÿíèÿ d1 ñëåäóþùèì îáðàçîì çàâèñÿò îò àìïëèòóä ïîëåé:
tgq0 " Ws/Wc, tgq1 " q0/W0, ãäå W02 " Ws2 ! Wc2. Ìû íàçâàëè ýòî ñîñòîÿíèå “ò¸ìíûì ñîñòîÿíèåì ïåðâîãî ïîðÿäêà”. Äî è ïîñëå äåéñòâèÿ èìïóëüñà (Ws " 0) îíî
ñîâïàäàåò ñ îñíîâíûì ñîñòîÿíèåì g òàê êàê Cg " 1,
Cm " Ce " 0. Åñëè àòîì íàõîäèòñÿ â ñîñòîÿíèè d1 è àäèàáàòè÷åñêè ñëåäóåò çà åãî èçìåíåíèåì, òî âîçáóæäåíèå
àòîìà (çàñåëåíèå âîçáóæä¸ííîãî ñîñòîÿíèÿ e) ñòàíîâèòñÿ ïîëíîñòüþ îáðàòèìûì. Ïåðåäíèé ôðîíò èìïóëüñà
âîçáóæäàåò àòîì, îòäàâàÿ åìó ÷àñòü ñâîåé ýíåðãèè, à
çàäíèé ôðîíò çàáèðàåò ýòó ýíåðãèþ. Â èäåàëå òàêîé
ïðîöåññ ïðèâîäèò ê îòñóòñòâèþ ïîãëîùåíèÿ è óìåíüøåíèþ ãðóïïîâîé ñêîðîñòè èìïóëüñà. Íàèáîëåå âïå÷àòëÿþùèì ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî äàæå áûñòðûé ñïîíòàííûé ðàñïàä âîçáóæä¸ííîãî ñîñòîÿíèÿ íå âëèÿåò íà îáðàòèìîñòü (ò.å. äèíàìè÷åñêèé õàðàêòåð) ïðîöåññà âîçáóæäåíèÿ è âîçâðàùåíèÿ àòîìà â îñíîâíîå ñîñòîÿíèå,
åñëè ýòîò ïðîöåññ ïðîòåêàåò äîñòàòî÷íî ìåäëåííî. Êðèòåðèé ìåäëåííîñòè ïðîöåññà òðåáóåò, ÷òîáû ñïåêòðàëüíàÿ øèðèíà èìïóëüñà Dp áûëà ìåíüøå øèðèíû îêíà
ïðîçðà÷íîñòè DT, ò.å. äëèòåëüíîñòü èìïóëüñà äîëæíà
áûòü áîëüøå 1/DT.  ñëó÷àå áûñòðîãî ñïîíòàííîãî ðàñïàäà âîçáóæä¸ííîãî ñîñòîÿíèÿ e, âðåìÿ æèçíè êîòîðîãî T1, óäîâëåòâîðÿåò óñëîâèþ T1 ? 1/Ws, øèðèíà îêíà
ïðîçðà÷íîñòè ðàâíà DT " 4Wc2T1.  òîì, ÷òî áûñòðàÿ ðåëàêñàöèÿ íå âëèÿåò íà ïðîöåññ âîçáóæäåíèÿ àòîìà â
ïåðâîì ïîðÿäêå òåîðèè àäèàáàòè÷åñêîãî ïðèáëèæåíèÿ
[11], ìîæíî óáåäèòüñÿ ñ ïîìîùüþ ðåøåíèÿ óðàâíåíèé
Øðåäèíãåðà äëÿ òð¸õóðîâíåâîãî àòîìà, âîçáóæä¸ííîå
ñîñòîÿíèå êîòîðîãî áûñòðî ðàñïàäàåòñÿ â íåêîå ÷åòâ¸ðòîå ñîñòîÿíèå, êîòîðîå íå ðàññìàòðèâàåòñÿ, ò.å. äëÿ
îòêðûòîé ñèñòåìû. Ýòî ðåøåíèå èìååò âèä
õàðàêòåðå çàñåëåíèÿ âîçáóæä¸ííîãî ñîñòîÿíèÿ e. Ìåæäó
òåì, îöåíêà âåðîÿòíîñòè çàñåë¸ííîñòè âîçáóæä¸ííîãî
ñîñòîÿíèÿ ïîêàçûâàåò, ÷òî ýòà çàñåë¸ííîñòü ìàëà è ýíåðãèè Ua, çàïàñ¸ííîé â àòîìàõ, íåäîñòàòî÷íî äëÿ îáúÿñíåíèÿ âåëè÷èíû ãðóïïîâîé ñêîðîñòè èìïóëüñà V, êîòîðàÿ
ïîëó÷àåòñÿ èç çàêîíà äèñïåðñèè.
Äëÿ òîãî, ÷òîáû ðàçîáðàòüñÿ â ïðè÷èíàõ òàêîãî íåñîîòâåòñòâèÿ, ìû èññëåäóåì ñèñòåìó óðàâíåíèé äëÿ ìàòåðèàëüíîé ñðåäû è äâóõ ýëåêòðîìàãíèòíûõ ïîëåé.  îáùåì ñëó÷àå ðàñïðîñòðàíåíèå ñèãíàëüíîãî èìïóëüñà è
êîíòðîëèðóþùåãî ïîëÿ îïèñûâàþòñÿ âîëíîâûìè óðàâíåíèÿìè
·
|Y (t )ñ = | d1 ñ +
W& s (t )
W&& (t )
| mñ - i s2 | eñ.
W c DT
W c DT
(5)
Ïðè óñëîâèè Dp ? DT âêëàä äâóõ ïîñëåäíèõ ÷ëåíîâ â
ïðàâîé ÷àñòè ðåøåíèÿ ïðåíåáðåæèìî ìàë. Íèæå ìû íå
áóäåì ðàññìàòðèâàòü ýòè ÷ëåíû, ñ÷èòàÿ, ÷òî ðåøåíèåì
ìàòåðèàëüíûõ óðàâíåíèé äëÿ ñðåäû ÿâëÿåòñÿ ñîñòîÿíèå
d1 (ñì. (3)). Îíî ñîäåðæèò èíôîðìàöèþ îá îáðàòèìîì
167
æ ¶
1 ¶ö
*
çè ¶ z + c ¶t ÷ø Es ( z , t ) = i ha s Cg Ce / meg ,
(6)
æ ¶
1 ¶ö
*
çè ¶ z + c ¶t ÷ø Ec ( z , t ) = i ha c Cm Ce / mem ,
(7)
ãäå as " 2pwsNŽµegŽ2/c, ac " 2pwcNŽµemŽ2/c, ws è wc –
÷àñòîòû ñèãíàëüíîãî è êîíòðîëèðóþùåãî ïîëåé, N –
êîíöåíòðàöèÿ ðåçîíàíñíûõ àòîìîâ â îáðàçöå. Åñëè ÷àñòîòà Ðàáè êîíòðîëèðóþùåãî ïîëÿ íà âõîäå â îáðàçåö
Wc(0,t) " Wc0 óäîâëåòâîðÿåò óñëîâèþ Wc(0,t) @ Ws(z,t), òî
â êà÷åñòâå ðåøåíèÿ óðàâíåíèÿ Øðåäèíãåðà ìîæíî èñïîëüçîâàòü ñëåäóþùåå ïðèáëèæåíèå: Cg*(t) À 1 è Ce(t) À
iWs0(t)/Wc20, êîòîðîå ñîîòâåòñòâóåò ïðèáëèæåíèþ ëèíåéíîãî îòêëèêà.  ýòîì ñëó÷àå óðàâíåíèå (6) ïðèîáðåòàåò
âèä
·
æ ¶
as ¶
1 ¶ö
çè ¶ z + c ¶ t ÷ø Ws ( z , t ) = - 2W 2 ¶ t Ws ( z , t ).
c0
(8)
Îíî èìååò ïðîñòîå ðåøåíèå Ws(z,t) " Ws(0,t # z/V ), ãäå
V – ãðóïïîâàÿ ñêîðîñòü ñèãíàëüíîãî èìïóëüñà. Îíà îïèñûâàåòñÿ âûðàæåíèåì
V =
c
,
1 + ca 0 / 2 DT
(9)
ñîäåðæàùèì øèðèíó îêíà ïðîçðà÷íîñòè DT " 4W c2 T 1 è
êîýôôèöèåíò ïîãëîùåíèÿ a0 " 4asT1 íà ïåðåõîäå g D e
â îòñóòñòâèå êîíòðîëèðóþùåãî ïîëÿ.
Ýòî ðåøåíèå ëèíåéíî çàâèñèò îò àìïëèòóäû ñèãíàëüíîé âîëíû è íå ñîäåðæèò èíôîðìàöèè î ïðåîáðàçîâàíèè
ýíåðãèè âîëíû èëè å¸ ñîõðàíåíèè â àòîìíûõ ñòåïåíÿõ
ñâîáîäû. Òîëüêî êâàäðàòè÷íûå ïî àìïëèòóäàì âîëí óðàâíåíèÿ, ò.å. óðàâíåíèÿ äëÿ èíòåíñèâíîñòè, ìîãóò ñîäåðæàòü òàêóþ èíôîðìàöèþ. Íàïðèìåð, íàñåë¸ííîñòü
âîçáóæä¸ííîãî ñîñòîÿíèÿ àòîìà ïðîïîðöèîíàëüíà èíòåíñèâíîñòè âîçáóæäàþùåãî ïîëÿ. Ïîýòîìó äàëåå ìû ðàññìîòðèì óðàâíåíèÿ äëÿ èíòåíñèâíîñòè âîëí. Äëÿ êîíòðîëèðóþùåãî ïîëÿ òàêîå ðàññìîòðåíèå ñîîòâåòñòâóåò
ïîèñêó ïîïðàâîê ê åãî àìïëèòóäå âî âòîðîì ïîðÿäêå
òåîðèè âîçìóùåíèé ïî àìïëèòóäå ñèãíàëüíîé âîëíû. Èç
ðåøåíèÿ ìàòåðèàëüíûõ óðàâíåíèé (3) ñëåäóåò, ÷òî àìï-
168
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
ëèòóäû âåðîÿòíîñòè ñîñòîÿíèé g, m è e óäîâëåòâîðÿþò
óðàâíåíèÿì
3
(10)
Ws Cg*Ce + W c Cm* Ce = 0,
Ws Cg*Ce - W c Cm* Ce =
4
i W 02
¶ æ Ws2 - Wc2 ö
.
2(W02 + q&02 ) ¶t çè W02 ÷ø
(11)
2
Äëÿ ïðîñòîòû ðàññìîòðèì ñëó÷àé as " ac " a. Òîãäà ñ
ïîìîùüþ ñîîòíîøåíèé (10) è (11) ìîæíî ïîëó÷èòü óðàâíåíèÿ
1
Ωc2
Ωs2
0
5
æ ¶
1 ¶ö 2
2
çè ¶ z + c ¶t ÷ø (Ws + W c ) = 0,
(13)
Ïðè óñëîâèè µeg " µem, óðàâíåíèå (12) ñîîòâåòñòâóåò òîìó,
÷òî ëèáî ñóììà ýíåðãèé ñèãíàëüíîãî è êîíòðîëèðóþùåãî ïîëåé ñîõðàíÿåòñÿ è íå çàâèñèò îò ïðîéäåííîãî ðàññòîÿíèÿ: (Ec2 ! Es2)/4p " const, ëèáî å¸ èçìåíåíèå ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ ñ ôàçîâîé ñêîðîñòüþ c. Óðàâíåíèå (13) ãîâîðèò î òîì, ÷òî ðàçíîñòü ýíåðãèè ýòèõ ïîëåé ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ ñ ìàëîé ãðóïïîâîé ñêîðîñòüþ V.  ýòîì ìîæíî
óáåäèòüñÿ, åñëè ïðåíåáðå÷ü èçìåíåíèåì âåëè÷èíû W0 â
óðàâíåíèè (13), ïðåäïîëàãàÿ, ÷òî W0 À W0c. Òîãäà ðåøåíèå óðàâíåíèé (12) è (13) ïðèîáðåòàåò âèä [12]
Ws2 ( z, t ) = Ws2 (0, t - z /V ),
W ( z, t ) = W
2
c0
(14)
+ W (0, t - z / c) - W (0, t - z /V ).
2
s
5
2
s
(15)
10
15
rt
(12)
æ ¶
a ¶ (Ws2 - W c2 )
1 ¶ö 2
2
W
W
+
=
(
)
.
c
çè ¶ z c ¶t ÷ø s
W 02
2 ¶t
2
c
0
Ðèñ. 2. Ýâîëþöèÿ âî âðåìåíè èíòåíñèâíîñòè ñèãíàëüíîãî èìïóëüñà
(ñïëîøíàÿ ëèíèÿ) è êîíòðîëèðóþùåãî ïîëÿ (ïóíêòèðíàÿ ëèíèÿ) íà
âûõîäå èç òîëñòîãî îáðàçöà. Èíòåíñèâíîñòü ñèãíàëüíîãî èìïóëüñà íà
âõîäå â îáðàçåö èìååò ñëåäóþùóþ çàâèñèìîñòü îò âðåìåíè W s2 (0,t) "
W s20exp(#r 2 t 2 ). Íà ãðàôèêå åå àìïëèòóäà ïðèíÿòà ðàâíîé åäèíèöå (â
áåçðàçìåðíûõ åäèíèöàõ). Øêàëà âðåìåíè ïðèâåäåíà â åäèíèöàõ rt.
Äëèíà îáðàçöà âçÿòà ðàâíîé z " 8V/r, à ãðóïïîâàÿ ñêîðîñòü V " c/10.
Âåëè÷èíà r ? DT ïðîèçâîëüíà, òàê êàê âðåìÿ t è êîîðäèíàòà z îïðåäåëåíû â åäèíèöàõ r è 1/r, ñîîòâåòñòâåííî. Èíòåíñèâíîñòü êîíòðîëèðóþùåãî ïîëÿ ñìåùåíà íà ãðàôèêå âíèç íà áîëüøîå ïîëîæèòåëüíîå ÷èñëî äëÿ íàãëÿäíîñòè.
Îáñóæäåíèå ðåçóëüòàòîâ
Íà âõîäå â îáðàçåö, z " !0, ïàðàìåòð q0(0,t) À Wp(0,t)/W0
èìååò òàêóþ æå âðåìåííóþ çàâèñèìîñòü, êàê è èìïóëüñ
ñèãíàëüíîãî ïîëÿ. Ïîñêîëüêó ñïðàâåäëèâû ñîîòíîøåíèÿ
Cg À 1 è Ce " i sinq1 À iq0/W0, ïåðåäíèé ôðîíò èìïóëüñà
ïîãëîùàåòñÿ, òàê êàê äëÿ íåãî âûïîëíÿåòñÿ íåðàâåíñòâî
q0(0,t) ` 0. Äî òåõ ïîð, ïîêà ýòî íåðàâåíñòâî ñïðàâåäëèâî, ýíåðãèÿ ñèãíàëüíîãî èìïóëüñà ïðåîáðàçóåòñÿ â ýíåðãèþ êîíòðîëèðóþùåãî ïîëÿ, ñîçäàâàÿ ïè÷îê âî âðåìåííîì ïðîôèëå åãî èíòåíñèâíîñòè. Äëÿ òîãî, ÷òîáû ïîíÿòü, êàê ôîðìèðóåòñÿ ìåäëåííîå ðàñïðîñòðàíåíèå êîððåëèðîâàííîãî îáðàçîâàíèÿ: ïè÷îê ! ïðîâàë, âî âðåìåííîì ïðîôèëå ñèãíàëüíîãî è êîíòðîëèðóþùåãî ïîëåé, íåîáõîäèìî ðàññìîòðåòü ýâîëþöèþ ïàðàìåòðà q0 âî âðåìåíè è ïðîñòðàíñòâå. Ýòîò ïàðàìåòð îïðåäåëÿåò ñòðóêòóðó
ò¸ìíîãî ñîñòîÿíèÿ (2) è, êàê òàêîâîé, îí ñîäåðæèò èíôîðìàöèþ î íàñåë¸ííîñòè ìåòàñòàáèëüíîãî ñîñòîÿíèÿ
m. Ñ ïîìîùüþ ñîîòíîøåíèé (10) è (11) ìîæíî âûâåñòè
ñëåäóþùåå óðàâíåíèå
·
·
Íà ðèñ. 2 ïîêàçàíà çàâèñèìîñòü îò âðåìåíè Ws2 è Wc2 íà
áîëüøîì ðàññòîÿíèè îò âõîäà â îáðàçåö (ýòè âåëè÷èíû
ïðîïîðöèîíàëüíû èíòåíñèâíîñòÿì ïîëåé). Ïè÷îê íà âðåìåííîì ïðîôèëå èíòåíñèâíîñòè êîíòðîëèðóþùåãî ïîëÿ
ñîîòâåòñòâóåò ÷ëåíó Wp2(0,t # z/c) â ðåøåíèè (15). Îí ïîÿâëÿåòñÿ â ðåçóëüòàòå ïðåîáðàçîâàíèÿ ýíåðãèè ñèãíàëüíîãî èìïóëüñà â ýíåðãèþ êîíòðîëèðóþùåãî ïîëÿ. Ýòîò
ïè÷îê ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ ñ ãðóïïîâîé ñêîðîñòüþ ñ, êîòîðàÿ ñîâïàäàåò ñ ôàçîâîé ñêîðîñòüþ ñâåòà ïðè n " 1. Òàêèì îáðàçîì, ñîãëàñíî íàøåìó ðåøåíèþ, ñèãíàëüíûé èìïóëüñ íà âõîäå â îáðàçåö ïðåîáðàçóåòñÿ â êîíòðîëèðóþùåå ïîëå è çàòåì ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ áåç ïîãëîùåíèÿ ñî
ñêîðîñòüþ c. Êîìïîíåíòà Wp2(0,t # z/V ) â óðàâíåíèè (14)
ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ ìåäëåííî ñ ãðóïïîâîé ñêîðîñòüþ V è
îíà ñîïðîâîæäàåòñÿ ïðîâàëîì âî âðåìåííîì ïðîôèëå èíòåíñèâíîñòè êîíòðîëèðóþùåãî ïîëÿ. Ýòîò ïðîâàë îïèñûâàåòñÿ êîìïîíåíòîé #Wp2(0,t # z/V) â ðåøåíèè (15).
Àìïëèòóäà ïðîâàëà â òî÷íîñòè ñîâïàäàåò ñ àìïëèòóäîé
ïè÷êà âî âðåìåííîì ïðîôèëå èíòåíñèâíîñòè ñèãíàëüíîãî ïîëÿ. Ïîýòîìó ñóììà èíòåíñèâíîñòè ñèãíàëüíîãî è
êîíòðîëèðóþùåãî ïîëåé íå èçìåíÿåòñÿ ñî âðåìåíåì è
ðàññòîÿíèåì.
æ ¶
q&0
1 ¶ö
+
q
=
a
.
0
çè ¶ z c ¶t ÷ø
2(W 02 + q&02 )
(16)
·
Âîñïîëüçîâàâøèñü ïðèáëèæåíèåì W02 ! q02 À Wc2 ïîëó÷àåì, ÷òî q0 èçìåíÿåòñÿ â îáðàçöå êàê q0(z,t) " q0(0,t # z/V ).
Ïîñêîëüêó àìïëèòóäà âåðîÿòíîñòè çàñåëåíèÿ ìåòàñòàáèëüíîãî ñîñòîÿíèÿ óäîâëåòâîðÿåò ñîîòíîøåíèþ Cm À
#sinq0(z,t) À #q0(z,t), òî ñàìà âåðîÿòíîñòü çàñåë¸ííîñòè
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006 |
ýòîãî ñîñòîÿíèÿ ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ â îáðàçöå, âîñïðîèçâîäÿ ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííóþ çàâèñèìîñòü èíòåíñèâíîñòè ñèãíàëüíîãî èìïóëüñà, êîòîðàÿ ñîîòâåòñòâóåò äâèæåíèþ èìïóëüñà ñ ìàëîé ãðóïïîâîé ñêîðîñòüþ V: ŽCmŽ2 À
Wp2(0,t # z/V )/Wc20. Ïîñëå çàâåðøåíèÿ ôîðìèðîâàíèÿ ïè÷êà âî âðåìåííîì ïðîôèëå èíòåíñèâíîñòè êîíòðîëèðóþùåãî ïîëÿ âîçáóæäàåòñÿ òàê íàçûâàåìàÿ “ñïèíîâàÿ âîëíà”, êîòîðàÿ çàäà¸òñÿ êîãåðåíòíîñòüþ ñîñòîÿíèé g è m,
ò.å. âåëè÷èíîé Cg*Cm. Ïàðàìåòð q0 òîæå ñîäåðæèò èíôîðìàöèþ îá ýòîé êîãåðåíòíîñòè, òàê êàê Cg* À 1 è Cm À #q0.
Ñîãëàñíî ðåøåíèþ q0(z,t) " q0(0,t # z/V ) óðàâíåíèÿ (16),
ýòà íèçêî÷àñòîòíàÿ êîãåðåíòíîñòü ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ êàê
èìïóëüñ ñ ãðóïïîâîé ñêîðîñòüþ V, îòêóäà è ïðîèñõîäèò
íàçâàíèå “ñïèíîâàÿ âîëíà”.
Ðàññìîòðèì óäàë¸ííóþ îò âõîäà ÷àñòü îáðàçöà z
(z/Vtp @ 1), ãäå tp " 1/Dp – äëèòåëüíîñòü ñèãíàëüíîãî èìïóëüñà. Ðàñïîëîæåííûå â ýòîé îáëàñòè àòîìû íàõîäÿòñÿ
â îñíîâíîì ñîñòîÿíèè g, à èõ ñîñòîÿíèÿ m è e íå çàñåëåíû. Ïîýòîìó äëÿ íèõ q0 ðàâíà íóëþ. Êîãäà ñïèíîâàÿ
âîëíà äîñòèãàåò ýòîé ÷àñòè îáðàçöà, q0 ñòàíîâèòñÿ îòëè÷íîé îò íóëÿ è çàñåë¸ííîñòü ñîñòîÿíèÿ m óâåëè÷èâàåòñÿ, ïðèâîäÿ ê ïîãëîùåíèþ ñâÿçûâàþùåãî ïîëÿ. Áëàãîäàðÿ ýòîìó, ñîñòîÿíèå e çàñåëÿåòñÿ, ÷òî ïðèâîäèò ê ãåíåðàöèè ñèãíàëüíîãî èìïóëüñà. Àìïëèòóäà âåðîÿòíîñòè çàñåëåíèÿ âîçáóæä¸ííîãî ñîñòîÿíèÿ ðàâíà Ce À iq0(0,t)/W0
(ñì. (4)). Ïîýòîìó, êîãäà q0 ìåíÿåò çíàê (ýòî ïðîèñõîäèò
íà ìàêñèìóìå èìïóëüñà), ïðîöåññ ìåíÿåò ñâîå íàïðàâëåíèå: ýíåðãèÿ ñèãíàëüíîãî èìïóëüñà ïðåîáðàçóåòñÿ â ýíåðãèþ êîíòðîëèðóþùåãî ïîëÿ.
Êîððåëèðîâàííîå ðàñïðîñòðàíåíèå ìåäëåííîãî ñèãíàëüíîãî ïîëÿ è ïðîâàëà âî âðåìåííîì ïðîôèëå êîíòðî·
·
169
ëèðóþùåãî ïîëÿ âïåðâûå áûëî íàéäåíî Äæ. Ýáåðëè ñ
ñîàâòîðàìè â ðàáîòå [6]. Îíè íàçâàëè ýòó êîððåëèðîâàííóþ ïàðó àäèàáàòîíîì. Îíè òàêæå íàøëè òî÷íîå àíàëèòè÷åñêîå ðåøåíèå âîëíîâîãî óðàâíåíèÿ â âèäå íåêîòîðîé îáðàòíîé ôóíêöèè Z #1(t # z/c). Ìåæäó òåì, åå àíàëèòè÷åñêàÿ ðåêîíñòðóêöèÿ äëÿ ëþáîé ôîðìû èìïóëüñà
íà âõîäå â îáðàçåö, à òàêæå àíàëèç ýòîé ôóíêöèè íåî÷åâèäíû.  îáùåì ñëó÷àå àíàëèç òðåáóåò ÷èñëåííûõ ðàñ÷¸òîâ. Íàøå ïðèáëèæ¸ííîå ðåøåíèå èìååò áîëåå ïðîñòîé âèä è ìîæåò áûòü ëåãêî ïðîàíàëèçèðîâàíî.
Äàííàÿ ðàáîòà âûïîëíåíà â ñîàâòîðñòâå ñ ïðîôåññîðîì Äæ. Îäþðñîì (Èíñòèòóò ÿäðà è ÿäåðíîãî èçëó÷åíèÿ
Êàòîëè÷åñêîãî óíèâåðñèòåòà ˸âåíà, Áåëüãèÿ) ïðè ÷àñòè÷íîé ïîääåðæêå ÐÔÔÈ (¹ 04-02-17082).
Ëèòåðàòóðà
1. Harris S.E.: Physics Today 50, no. 7, 36–42 (1997)
2. Hau L.V., Harris S.E., Dutton Z., Behroozi C.H.: Nature (London) 397,
no. 6720, 594–598 (1999)
3. Fleischhauer M., Imamoglu A., Marangos J. P.: Rev. Mod. Phys. 77,
633 (2005)
4. Grischkowsky D.: Phys. Rev. A 7, 2096 (1973)
5. Fleischhauer M., Lukin M.D.: Phys. Rev. Lett. 84, 5094 (2000)
6. Grobe R., Hioe F.T., Eberly J.H.: Phys. Rev. Lett. 73, 3183 (1994)
7. McCall S.L., Hahn E.L.: Bull. Am. Phys. Soc. 10, 1189 (1965); Phys.
Rev. Lett. 18, 908 (1967)
8. Patel C.K.N., Slusher R.E.: Phys. Rev. Lett. 19, 1019 (1967)
9. Courtens E.: Phys. Rev. Lett. 21, 3 (1968)
10. Arimondo E.: Progress in Optics (Wolf E., ed.), vol. 35, pp. 257–354.
Amsterdam: Elsevier 1996.
11. Shakhmuratov R.N., Odeurs J.: Phys. Rev. A 71, 013819 (2005)
12. Shakhmuratov R.N., Odeurs J.: Phys. Rev. A 74, 043807 (2006)
Казанский физико–технический институт 2006
Ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå “ñðåäíåãî” óðîâíÿ äëÿ íèçêîïîëåâîãî ìåäèöèíñêîãî
ÌÐ òîìîãðàôà ÒÌÐ-0.12-ÊÔÒÈ
Ý. Ô. Áèêòèìèðîâ, Ñ. È. Îñîêèí
Îòäåë ìåäèöèíñêîé ôèçèêè, ëàáîðàòîðèÿ ìåòîäîâ ìåäèöèíñêîé ôèçèêè
 äàííîé ðàáîòå ïðåäñòàâëåíî ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå (ÏÎ) “ñðåäíåãî” óðîâíÿ äëÿ íèçêîïîëåâîãî ìåäèöèíñêîãî ÌÐ òîìîãðàôà ÒÌÐ-0.12-ÊÔÒÈ. ÏÎ “ñðåäíåãî” óðîâíÿ ÿâëÿåòñÿ ñâÿçóþùèì çâåíîì ìåæäó ïðèêëàäíûì
ÏÎ è àïïàðàòóðîé òîìîãðàôà.
Ââåäåíèå
äèåíòîâ, èñòî÷íèêà òîêîâ êîððåêòèðóþùèõ êàòóøåê
(ØÈÌÌ) è äð. Âòîðàÿ ÷àñòü – ñîçäàíèå ïðîãðàììíîãî
îáåñïå÷åíèÿ (ÏÎ) äëÿ ÌÐ òîìîãðàôà, ñîñòîÿùåå èç òð¸õ
óðîâíåé (ñì. ðèñ. 1):
1. äðàéâåðû óðîâíÿ ÿäðà îïåðàöèîííîé ñèñòåìû – ýòî
äðàéâåð ââîäà/âûâîäà øèíû ðàäèîñïåêòðîìåòðà è
äðàéâåð ïëàòû àíàëîãî-öèôðîâîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ
(ÀÖÏ),
2. äðàéâåðû ïîëüçîâàòåëüñêîãî óðîâíÿ – èíòåðôåéñíûå
äðàéâåðû óñòðîéñòâ ðàäèîñïåêòðîìåòðà (“ñðåäíèé”
óðîâåíü),
3. ïðèêëàäíîå ÏÎ – óïðàâëÿþùàÿ îáîëî÷êà, ìîäóëè
èìïóëüñíûõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé, òåñòèðóþùåå,
äèàãíîñòè÷åñêîå è ñåðâèñíîå ÏÎ.
 äàííîé ðàáîòå ðåøåíà çàäà÷à ñîçäàíèÿ ÏÎ “ñðåäíåãî” óðîâíÿ.
 ïîñëåäíåå âðåìÿ â ìåäèöèíå áîëüøîå ðàçâèòèå ïîëó÷àþò ìåòîäû íåèíâàçèâíîé èíòðîñêîïèè. Îñîáîå ìåñòî çàíèìàåò ìàãíèòíî-ðåçîíàíñíàÿ (ÌÐ) òîìîãðàôèÿ. Ýòî ñâÿçàííî ñ îòñóòñòâèåì âðåäíûõ âîçäåéñòâèé íà îðãàíèçì
÷åëîâåêà â õîäå îáñëåäîâàíèÿ.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ïîòðåáíîñòü â òàêèõ ïðèáîðàõ íåïðåðûâíî ðàñò¸ò.  ñâÿçè ñ ýòèì,
â ÊÔÒÈ èì. Å. Ê. Çàâîéñêîãî ÊàçÍÖ ÐÀÍ áûëî ïðèíÿòî
ðåøåíèå î ñîçäàíèè îòíîñèòåëüíî äåø¸âûõ è êîíêóðåíòîñïîñîáíûõ ÌÐ òîìîãðàôîâ äëÿ ðîññèéñêîãî ðûíêà. Òîìîãðàôû ÒÌÐ-ÊÔÒÈ ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ äèàãíîñòèêè ðàçëè÷íûõ çàáîëåâàíèé, ïëàíèðîâàíèÿ õèðóðãè÷åñêîãî âìåøàòåëüñòâà è ëó÷åâîé òåðàïèè, êîíòðîëÿ ïðîâîäèìîãî ëå÷åíèÿ è åãî ýôôåêòèâíîñòè. Òîìîãðàôû ïðèìåíÿþòñÿ äëÿ
äèàãíîñòèêè ãîëîâíîãî ìîçãà, ïîçâîíî÷íèêà, ñóñòàâîâ.
Çàäà÷ó ñîçäàíèÿ òîìîãðàôà ìîæíî ðàçäåëèòü íà äâå
ðàçëè÷íûå, íî âçàèìîñâÿçàííûå ÷àñòè. Ïåðâàÿ ÷àñòü –
ýòî ñîçäàíèå àïïàðàòíîãî îáåñïå÷åíèÿ òîìîãðàôà: ìàãíèòíîé ñèñòåìû, áëîêà ðàäèîñïåêòðîìåòðà, êîìïëåêòà
ðàäèî÷àñòîòíûõ (Ð×) êàòóøåê, ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ,
èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ýëåêòðîìàãíèòà, óñèëèòåëÿ òîêà ãðà-
Ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå “ñðåäíåãî” óðîâíÿ
Óïðàâëåíèå áëîêàìè ÌÐ òîìîãðàôà îñóùåñòâëÿåò ñïåöèàëèçèðîâàííûé ðàäèîñïåêòðîìåòð, êîòîðûé, â ñâîþ
Управляющая оболочка
Диагностическое ПО
Прикладное программное обеспечение
Драйвер магнита
Драйвер коррек
тирующих катушек
Драйвер запоминаю
щих устройств (ЗУ)
Драйвер АЦП
Пользовательский уровень
Уровень ядра
Драйвер шины
р/спектрометра
Драйвер АЦП
Аппаратное обеспечение
Ðèñ. 1. Àðõèòåêòóðà ïðîãðàììíîãî îáåñïå÷åíèÿ.
170
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006 |
171
Персональный
компьютер
Контрольный измеритель
Блок управления магнитом
Приёмник
Передатчик
Синтезатор частот
Программатор импульсных
последовательностей
Блок памяти канала
РЧ импульса
Блоки памяти каналов
градиентов Gx, Gy, Gz
Шина XB
Ðèñ. 2. Áëîê-ñõåìà ðàäèîñïåêòðîìåòðà.
î÷åðåäü, êîíòðîëèðóåòñÿ ïåðñîíàëüíûì êîìïüþòåðîì
÷åðåç øèíó XB (eXtended Bus). Áëîê-ñõåìà ðàäèîñïåêòðîìåòðà èçîáðàæåíà íà ðèñ. 2.  ñâî¸ì ñîñòàâå ðàäèîñïåêòðîìåòð èìååò: ïðîãðàììàòîð èìïóëüñíûõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé ñ ñîáñòâåííîé ïàìÿòüþ äëÿ õðàíåíèÿ èìïóëüñíûõ ïðîãðàìì, áëîêè ïàìÿòè òð¸õ ãðàäèåíòíûõ
êàíàëîâ è Ð×-èìïóëüñà, áëîê ñèíòåçàòîðà ÷àñòîò, ïåðåäàò÷èê, ïðè¸ìíèê, êîíòðîëüíûé èçìåðèòåëü è áëîê óïðàâëåíèÿ ìàãíèòíîé ñèñòåìîé.
Ðàññìîòðèì ïðîöåññ óïðàâëåíèÿ òîìîãðàôîì íà ïðèìåðå çàãðóçêè ïàìÿòè ãðàäèåíòíîãî êàíàëà (ÃÊ).  ïàìÿòü ÃÊ çàãðóæàåòñÿ èíôîðìàöèÿ îá î÷åð¸äíîñòè è àìïëèòóäàõ ãðàäèåíòíûõ èìïóëüñîâ. Ñàìà ïàìÿòü ÃÊ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ÇÓ ñ êóðñîðíûì äîñòóïîì ê ÿ÷åéêàì ïàìÿòè. Îïåðàöèè ÷òåíèÿ è çàïèñè äàííûõ ìîæíî ïðîâîäèòü òîëüêî ñ ÿ÷åéêîé ïàìÿòè âûáðàííîé êóðñîðîì. Ïåðåìåùåíèå êóðñîðà îñóùåñòâëÿåòñÿ 3 êîìàíäàìè: óñòàíîâêà êóðñîðà íà ïåðâóþ ÿ÷åéêó ïàìÿòè, ïåðåõîä ê ñëåäóþùåé ÿ÷åéêå, ïåðåõîä ê ïðåäûäóùåé ÿ÷åéêå. Êîìïüþòåð óïðàâëÿåò ïàìÿòüþ ÃÊ ïðè ïîìîùè 2 ðåãèñòðîâ â
àäðåñíîì ïðîñòðàíñòâå øèíû XB: îäèí äëÿ ïåðåäà÷è
äàííûõ, äðóãîé – äëÿ êîìàíä. Äîñòóïíû ñëåäóþùèå
êîìàíäû:
• WRITE_DAC – çàïèñü äàííûõ â öèôðî-àíàëîãîâûé
ïðåîáðàçîâàòåëü (ÖÀÏ);
• WRITE_MEM – çàïèñü äàííûõ â ïàìÿòü;
• READ_MEM – ÷òåíèå äàííûõ èç ïàìÿòè;
• RESET_ADR – ñáðîñ àäðåñíîãî ñ÷¸ò÷èêà;
• NCR_ADR - èíêðåìåíò àäðåñíîãî ñ÷¸ò÷èêà.
Ðàññìîòðèì ïîñëåäîâàòåëüíîñòü äåéñòâèé, êîòîðûå
íåîáõîäèìî âûïîëíèòü äëÿ çàãðóçêè äàííûõ â ïàìÿòü ÃÊ.
Çàãðóçêà îñóùåñòâëÿåòñÿ äðàéâåðîì ãðàäèåíòíîãî êàíàëà.
Íà âõîäå äðàéâåð ïîëó÷àåò ñëåäóþùèå äàííûå: óêàçàòåëü
íà ìàññèâ àìïëèòóä ãðàäèåíòíûõ èìïóëüñîâ è ðàçìåð
ìàññèâà. Äàëåå â ðåãèñòð êîìàíä ïàìÿòè ÃÊ çàïèñûâàåòñÿ
êîìàíäà RESET_ADR, óñòàíàâëèâàþùàÿ êóðñîð íà ïåðâóþ ÿ÷åéêó ïàìÿòè. Äàëåå âûïîëíÿåòñÿ ïîñëåäîâàòåëü-
íîñòü êîìàíä, êîòîðàÿ ïîâòîðÿåòñÿ äëÿ êàæäîãî ýëåìåíòà
ìàññèâà è îñóùåñòâëÿåò çàïèñü çíà÷åíèÿ â òåêóùóþ ÿ÷åéêó ïàìÿòè, à òàêæå ïåðåõîä ê ñëåäóþùåé. Ïñåâäîêîä ýòîé
ïîñëåäîâàòåëüíîñòè âûãëÿäèò ñëåäóþùèì îáðàçîì:
xbWrite( DATA_REG, “çíà÷åíèå” );
xbWrite( COMMAND_REG, WRITE_MEM );
xbWrite( COMMAND_REG, INCR_ADR );
Çäåñü xbWrite – ýòî êîìàíäà çàïèñè äàííûõ (âòîðîé
àðãóìåíò) â ðåãèñòð øèíû XB, àäðåñ êîòîðîãî óêàçàí
ïåðâûì àðãóìåíòîì; COMMAND_REG è DATA_REG –
ðåãèñòðû êîìàíä è äàííûõ êàíàëà ïàìÿòè ÃÊ, ñîîòâåòñòâåííî.
Ïîìèìî îïåðàöèè çàãðóçêè äàííûõ â ïàìÿòü ÃÊ, â
äðàéâåðå òàê æå ðåàëèçîâàíû ñëåäóþùèå îïåðàöèè: ÷òåíèå ìàññèâà äàííûõ èç ïàìÿòè ÃÊ, ÷òåíèå ìàññèâà äàííûõ èç òåíåâîé êîïèè ïàìÿòè ÃÊ, òåñòèðîâàíèå ïàìÿòè
ÃÊ, óïðàâëåíèå ÖÀÏ è äð.
 ðàìêàõ äàííîé ðàáîòû áûëî íàïèñàíî 6 äðàéâåðîâ:
äðàéâåð óïðàâëåíèÿ ìàãíèòîì (nmrtms.dll), äðàéâåð óïðàâëåíèÿ êîððåêòèðóþùèìè êàòóøêàìè (nmrtshim.dll),
äðàéâåð ÇÓ êàíàëîâ ãðàäèåíòîâ è ðàäèî÷àñòîòíîãî èìïóëüñà (nmrtgrad.dll), äðàéâåð óïðàâëåíèÿ ïðè¸ìíèêîì è
ÀÖÏ (nmrtadc.dll), äðàéâåð óïðàâëåíèÿ ïðîãðàììàòîðîì
èìïóëüñíûõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé (nmrtppu.dll) è äðàéâåð
êîíòðîëëåðà ïðåðûâàíèé (nmrtic.dll).
Çàêëþ÷åíèå
Äàííàÿ ðàáîòà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ÷àñòü áîëüøîãî ïðîåêòà ïî ñîçäàíèþ ÏÎ äëÿ òîìîãðàôîâ òèïà ÒÌÐ-0.12ÊÔÒÈ.
Ðàáîòà âûïîëíåíà ïðè ÷àñòè÷íîé ôèíàíñîâîé ïîääåðæêå ïðîåêòà ÐÔÔÈ-ÎÔÈ (¹ 06-02.08072), Ïðîãðàììû Ïðåçèäèóìà ÐÀÍ “Ïîääåðæêà èííîâàöèé” è ãðàíòà
ÀÍ ÐÒ (¹ 06-6.6-73).
Казанский физико–технический институт 2006
Êîìïüþòåðíîå ìîäåëèðîâàíèå èñïûòàíèé êàáèí ãðóçîâûõ àâòîìîáèëåé
Ñ. Ê. ×åðíèêîâ, À. Ì. Ôàéçóëëèí, À. Í. Àõìàäûøèí
Ëàáîðàòîðèÿ ìîäåëèðîâàíèÿ ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèõ ïðîöåññîâ è ñèñòåì
Îïèñàíà ìåòîäèêà ìàòåìàòè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ èñïûòàíèé êàáèí ãðóçîâûõ àâòîìîáèëåé íà ñîîòâåòñòâèå
òðåáîâàíèÿì ïàññèâíîé áåçîïàñíîñòè. Îïèñàí àëãîðèòì îïðåäåëåíèÿ êîíòàêòíûõ ñèë. Ïðèâåäåíû íåêîòîðûå
ðåçóëüòàòû ðàñ÷¸òà õàðàêòåðèñòèê êàáèíû àâòîìîáèëÿ.
Ââåäåíèå
ãðóçîâûõ àâòîìîáèëåé ñôîðìóëèðîâàíû â äîêóìåíòå [1].
Ñóùåñòâóåò òàêæå ðÿä äîêóìåíòîâ [2, 3], îïèñûâàþùèõ
òðåáîâàíèÿ ê ãðóçîâèêàì â îòíîøåíèè áåçîïàñíîñòè
äðóãèõ ó÷àñòíèêîâ äîðîæíîãî äâèæåíèÿ. Âèäû èñïûòàíèé êàáèíû ãðóçîâîãî àâòîìîáèëÿ, îïèñàííûå â [1], íàãëÿäíî èëëþñòðèðóåò ðèñ. 1.
Ïðè èñïûòàíèÿõ íà óäàð ñïåðåäè (èñïûòàíèå A) ïî
êàáèíå, óñòàíîâëåííîé íà òðàíñïîðòíîì ñðåäñòâå, ïðîèçâîäèòñÿ óäàð ìàÿòíèêîì ñ çàäàííûìè ðàçìåðàìè è
êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèåé (3000 êãñ$ì äëÿ òðàíñïîðòíûõ
ñðåäñòâ ñ ìàêñèìàëüíîé ðàçðåø¸ííîé ìàññîé äî 7 ò è
4500 êãñ$ì äëÿ òðàíñïîðòíûõ ñðåäñòâ ñ ìàêñèìàëüíîé
ðàçðåø¸ííîé ìàññîé ñâûøå 7 ò). Ïðè èñïûòàíèÿõ ïðî÷íîñòè êðûøè è çàäíåé ñòåíêè (èñïûòàíèÿ B è C) íàãðóæåíèå çàäàííîé ñèëîé ïðîèçâîäèòñÿ ñòàòè÷åñêè ïðè
ïîìîùè æ¸ñòêîé ïëèòû, ïðèçâàííîé ðàâíîìåðíî ðàñïðåäåëÿòü íàãðóçêó íà êîíñòðóêöèþ. Ê êðûøå êàáèíû ïðè
ýòîì ïðèêëàäûâàåòñÿ íàãðóçêà, ñîîòâåòñòâóþùàÿ ìàêñèìàëüíîé ðàçðåø¸ííîé íàãðóçêå íà ïåðåäíþþ îñü òðàíñïîðòíîãî ñðåäñòâà, ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå êîòîðîé ðàâíî 10 ò. Ïðè èñïûòàíèÿõ çàäíåé ñòåíêè îíà íàãðóæàåòñÿ
ñèëîé, âåëè÷èíà êîòîðîé îïðåäåëÿåòñÿ èç ðàñ÷¸òà 200
êãñ íà òîííó ðàçðåø¸ííîé ïîëåçíîé íàãðóçêè. Ïîñëå
ïðîâåäåíèÿ êàæäîãî âèäà èñïûòàíèé â êàáèíå äîëæíî
îñòàâàòüñÿ äîñòàòî÷íî ìåñòà äëÿ ðàçìåùåíèÿ ñïåöèàëüíîãî ìàíåêåíà, àíòðîïîìåòðè÷åñêèå ïàðàìåòðû êîòîðîãî îãîâîðåíû â [1] è ñîîòâåòñòâóþò 50-ìó ïåðöåíòèëþ
âçðîñëîãî ìóæ÷èíû.
Ïðîåêòèðîâàíèå ãðóçîâîãî àâòîìîáèëÿ, óäîâëåòâîðÿþùåãî âñåì ñîâðåìåííûì òðåáîâàíèÿì ïàññèâíîé áåçîïàñíîñòè – ñëîæíàÿ èíæåíåðíàÿ çàäà÷à, ðåøèòü êîòîðóþ çà
ðàçóìíîå âðåìÿ è ñ ïðèåìëåìûìè çàòðàòàìè áåç êîìïüþòåðíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ ïðàêòè÷åñêè íåâîçìîæíî. Ãëàâíûå óñèëèÿ çäåñü íàïðàâëÿþòñÿ íà ñîâåðøåíñòâîâàíèå
ïàññèâíîé áåçîïàñíîñòè êàáèíû ãðóçîâèêà, ò.å. íà äîñòèæåíèå òàêèõ å¸ õàðàêòåðèñòèê æ¸ñòêîñòè è ýíåðãî¸ìêîñòè, êîòîðûå ïîçâîëÿò ïðè àâàðèè ñîõðàíèòü äëÿ íàõîäÿùèõñÿ â êàáèíå ëþäåé äîñòàòî÷íîå æèçíåííîå ïðîñòðàíñòâî.
Òðåáîâàíèÿ ê ïàññèâíîé áåçîïàñíîñòè
Ìåòîäèêè èñïûòàíèé íà ïàññèâíóþ áåçîïàñíîñòü ïðèçâàíû ìîäåëèðîâàòü ñöåíàðèè ðåàëüíûõ àâàðèéíûõ ñèòóàöèé. Ïî îòíîøåíèþ ê ãðóçîâèêàì îñíîâíûìè èç íèõ
ÿâëÿþòñÿ ëîáîâîé óäàð, óäàð ïî êàáèíå ñçàäè ñîðâàâøèìñÿ ïðè òîðìîæåíèè ãðóçîì è îïðîêèäûâàíèå àâòîìîáèëÿ. Òðåáîâàíèÿ ê ïàññèâíîé áåçîïàñíîñòè êàáèí
Ìåòîäèêà ÷èñëåííîãî àíàëèçà
Ïðè ÷èñëåííîì ìîäåëèðîâàíèè èñïûòàíèé êàáèíû íà
ñîîòâåòñòâèå òðåáîâàíèÿì ïàññèâíîé áåçîïàñíîñòè e¸
êîíñòðóêöèÿ ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê ñîâîêóïíîñòü áîëüøîãî êîëè÷åñòâà êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ ðàçëè÷íûõ òèïîâ:
îáú¸ìíûõ, îáîëî÷å÷íûõ, áàëî÷íûõ, à òàêæå òàê íàçûâàåìûõ äèñêðåòíûõ ýëåìåíòî⠖ ïðóæèí, äåìïôåðîâ è ìàññ.
Ìîäåëèðîâàíèå ïðîöåññà óäàðíîãî äåôîðìèðîâàíèÿ ïðåäïîëàãàåò îáÿçàòåëüíûé ó÷¸ò ÿâëåíèé ôèçè÷åñêîé è ãåîìåòðè÷åñêîé íåëèíåéíîñòè, ÷òî ñèëüíî ñêàçûâàåòñÿ íà
âûáîðå ìàòåìàòè÷åñêèõ ôîðìóëèðîâîê, îïèñûâàþùèõ
Ðèñ. 1. Âèäû èñïûòàíèé êàáèíû ïî ÃÎÑÒ Ð 41.29-99.
172
научные сообщения
äåôîðìàöèè è íàïðÿæåíèÿ â ýëåìåíòàõ. Íåìàëîâàæíûì
òðåáîâàíèåì ê èñïîëüçóåìûì êîíå÷íûì ýëåìåíòàì ÿâëÿåòñÿ òàêæå èõ âûñîêàÿ âû÷èñëèòåëüíàÿ ýôôåêòèâíîñòü.
Ïîñëåäíÿÿ äîñòèãàåòñÿ, âî-ïåðâûõ, ïðîñòîòîé èñïîëüçóåìûõ ôóíêöèé ôîðìû è, âî-âòîðûõ, ñíèæåíèåì ïîðÿäêà
èíòåãðèðîâàíèÿ. Óïðîù¸ííîå îïèñàíèå ïîâåðõíîñòåé
ýëåìåíòîâ ñíèæàåò òàêæå ñëîæíîñòü ðåøåíèÿ çàäà÷, ñâÿçàííûõ ñ êîíòàêòíûì âçàèìîäåéñòâèåì.
Óðàâíåíèÿ äâèæåíèÿ ñèñòåìû êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ,
ìîäåëèðóþùèõ ïîâåäåíèå êàáèíû ïðè èñïûòàíèÿõ, ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé äèôôåðåíöèàëüíûå óðàâíåíèÿ âòîðîãî
ïîðÿäêà
&&(t ) + Cu& (t ) + Ku(t ) = R (t ) ,
Mu
êîòîðûå ðåøàþòñÿ ïî ñõåìå ïðÿìîãî ÿâíîãî èíòåãðèðîâàíèÿ ïî âðåìåíè ìåòîäîì öåíòðàëüíûõ ðàçíîñòåé [4]. Â
ýòèõ óðàâíåíèÿõ M, C è K – ñîîòâåòñòâåííî ìàòðèöû
&& – âåêòîðû
ìàññ, äåìïôèðîâàíèÿ è æåñòêîñòè; u, u& è u
óçëîâûõ ïåðåìåùåíèé, ñêîðîñòåé è óñêîðåíèé àíñàìáëÿ
êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ; R – âåêòîð âíåøíåé óçëîâîé íàãðóçêè.
Ïðè ìîäåëèðîâàíèè èñïûòàíèé êàáèí âåêòîð âíåøíåé óçëîâîé íàãðóçêè R(t) ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé âåêòîð ñèë
êîíòàêòíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ. Ïðè ôîðìèðîâàíèè ýòîãî
âåêòîðà ïðèõîäèòñÿ íà êàæäîì âðåìåííîì øàãå ðåøàòü
äâå çàäà÷è: ïîèñê îáëàñòè êîíòàêòà è âû÷èñëåíèå êîíòàêòíûõ ñèë.
Äëÿ âû÷èñëåíèÿ êîíòàêòíûõ ñèë â êîììåð÷åñêèõ
ïàêåòàõ èñïîëüçóåòñÿ, êàê ïðàâèëî, ìåòîä øòðàôîâ èç-çà
îòíîñèòåëüíîé ïðîñòîòû åãî ðåàëèçàöèè è ìàëîãî âëèÿíèÿ íà âåëè÷èíó íåîáõîäèìîãî øàãà èíòåãðèðîâàíèÿ ïî
âðåìåíè. Èç âñåãî ìíîãîîáðàçèÿ ñóùåñòâóþùèõ íà ñåãîäíÿ àëãîðèòìîâ ïîèñêà êîíòàêòà [5] ñòîèò âûäåëèòü
äâà – àëãîðèòì èåðàðõè÷åñêèõ òåððèòîðèé (HITA –
Hierarchical Territory Algorithm) [6] è àëãîðèòì åäèíîé
ïîâåðõíîñòè [7], êàê ïîëó÷èâøèõ ïðàêòè÷åñêóþ ðåàëèçàöèþ â ðåàëüíûõ ïðîãðàììíûõ ïðîäóêòàõ.
Èäåÿ àëãîðèòìà HITA ñîñòîèò â ïîñòðîåíèè èåðàðõèè êîíòàêòíûõ îáúåêòîâ, ò.å. â ïîñëåäîâàòåëüíîì ðàçáèåíèè êîíòàêòíîé ñèñòåìû íà êîíòàêòíûå ïîâåðõíîñòè, òåõ – íà êîíòàêòíûå ñåãìåíòû, ñåãìåíòî⠖ íà êîíòàêòíûå êðîìêè, è, íàêîíåö, êðîìîê – íà êîíòàêòíûå
óçëû. Äëÿ êàæäîãî îáúåêòà èåðàðõèè ñòðîèòñÿ òàê íàçûâàåìàÿ òåððèòîðèÿ – íåêàÿ ïðîñòðàíñòâåííàÿ ôèãóðà (â
ïðîñòåéøåì ñëó÷àå – îïèñûâàþùèé îáúåêò ïðÿìîóãîëüíûé ïàðàëëåëåïèïåä), ïðè ïåðåñå÷åíèè ñ êîòîðîé òåððèòîðèè äðóãîãî êîíòàêòíîãî îáúåêòà âîçíèêàåò ïîòåíöèàëüíàÿ âåðîÿòíîñòü êîíòàêòà. Ïîèñê êîíòàêòíûõ çîí âåä¸òñÿ íà÷èíàÿ ñ âûñøèõ óðîâíåé èåðàðõèè, ÷òî ïîçâîëÿåò ýôôåêòèâíî îòñåêàòü íåíóæíûå ïðîâåðêè íà íèçøèõ
óðîâíÿõ, åñëè ïåðåñå÷åíèÿ òåððèòîðèé ó îáúåêòîâ âûñøåãî óðîâíÿ íå îáíàðóæåíî.
Íà àëãîðèòìå åäèíîé ïîâåðõíîñòè îñòàíîâèìñÿ íåñêîëüêî áîëåå ïîäðîáíî. Âíà÷àëå ôîðìèðóåòñÿ ñîáñòâåííî åäèíàÿ êîíòàêòíàÿ ïîâåðõíîñòü (ÅÊÏ), â ïðåäåëå
Казанский физико–технический институт 2006 |
173
âêëþ÷àþùàÿ â ñåáÿ âñå âíåøíèå ãðàíè (ñåãìåíòû) ýëåìåíòîâ ìîäåëè, êîòîðûå íå îáÿçàòåëüíî äîëæíû áûòü
ñâÿçàíû ìåæäó ñîáîé, ò.å. ñîâîêóïíîñòü ïîâåðõíîñòåé
ðàçíûõ òåë ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê åäèíîå öåëîå (îòêóäà è
íàçâàíèå ìåòîäà). Ñëåäóþùèì ýòàïîì ÿâëÿåòñÿ ïîèñê
êîíòàêòíûõ ïàð òèïà “óçåë-ñåãìåíò”, ïóò¸ì îïðåäåëåíèÿ
äëÿ êàæäîãî óçëà ÅÊÏ (slave-óçëà) áëèæàéøåãî ê íåìó
ñåãìåíòà ýòîé æå ïîâåðõíîñòè (master-ñåãìåíòà). Ïîèñê
ðàçáèâàåòñÿ íà äâà ýòàïà – ãëîáàëüíûé, êîãäà äëÿ êàæäîãî óçëà ÅÊÏ èùåòñÿ áëèæàéøèé ê íåìó óçåë ýòîé æå
ÅÊÏ (master-óçåë), è ëîêàëüíûé, êîãäà ñðåäè âñåõ ñåãìåíòîâ, ñõîäÿùèõñÿ â íàéäåííîì master-óçëå, îïðåäåëÿåòñÿ íóæíûé. Ê ëîêàëüíîìó ïîèñêó îòíîñèòñÿ òàêæå
îïðåäåëåíèå íåïîñðåäñòâåííî êîíòàêòíîé òî÷êè, ò.å. òàêîé òî÷êè master-ñåãìåíòà, â êîòîðîé íîðìàëü ê êîíòàêòíîé ïîâåðõíîñòè ïðîõîäèò ÷åðåç slave-óçåë ðàññìàòðèâàåìîé êîíòàêòíîé ïàðû.
Ãëîáàëüíûé ïîèñê â îïèñàííîé âûøå ïîñòàíîâêå
ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç âàðèàíòîâ òàê íàçûâàåìîé çàäà÷è
ïîèñêà áëèæàéøåãî ñîñåäà, äëÿ êîòîðîé ðàçðàáîòàíî
íåñêîëüêî ìåòîäîâ ýôôåêòèâíîãî ðåøåíèÿ [8]. Ïðèìåíèòåëüíî ê êîíòàêòíûì çàäà÷àì ëó÷øå âñåãî çàðåêîìåíäîâàë ñåáÿ ìåòîä áëî÷íîé ñîðòèðîâêè, íàçûâàåìûé òàêæå
ìåòîäîì ÿ÷ååê. Èäåÿ åãî òàêîâà: çàíèìàåìàÿ ÅÊÏ îáëàñòü ïðîñòðàíñòâà, âïèñûâàåòñÿ â ïðÿìîóãîëüíûé ïàðàëëåëåïèïåä ñ ð¸áðàìè, ïàðàëëåëüíûìè îñÿì ãëîáàëüíîé ñèñòåìû êîîðäèíàò. Ýòîò ïàðàëëåëåïèïåä ðàçáèâàåòñÿ íà ðåãóëÿðíûå ÿ÷åéêè, îáùåå ÷èñëî êîòîðûõ N ðàâíî ÷èñëó óçëîâ ìîäåëè. Óñêîðåíèå ïðîöåäóðû ïîèñêà
äîñòèãàåòñÿ çà ñ÷¸ò òîãî, ÷òî áëèæàéøèé master-óçåë
èùåòñÿ òîëüêî â òîé ÿ÷åéêå, êóäà ïîïàäàåò ðàññìàòðèâàåìûé slave-óçåë, è 26 ñìåæíûõ ñ íåé ÿ÷ååê. Òåîðåòè÷åñêè
(ïðè ðàâíîìåðíîì ðàñïðåäåëåíèè óçëîâ â ïðîñòðàíñòâå)
ïîòðåáíûé íà òàêîé ïîèñê îáú¸ì âû÷èñëåíèé ðàñò¸ò ïðîïîðöèîíàëüíî N, ò.å. ëèíåéíî. Íà ïðàêòèêå óñêîðåíèå
ñîñòàâëÿåò 100 … 1000 ðàç ïî ñðàâíåíèþ ñ ìåòîäîì ïîëíîãî ïåðåáîðà (ïîïàðíîãî ñðàâíåíèÿ), ó êîòîðîãî ýòà çàâèñèìîñòü êâàäðàòè÷íàÿ.
Ñïîñîá îïðåäåëåíèÿ ïðèíàäëåæíîñòè slave-óçëà ns
êîíêðåòíîìó master-ñåãìåíòó Si ïîÿñíÿåòñÿ íà ðèñ. 2.
Çäåñü ms – áëèæàéøèé ê óçëó ns óçåë, îïðåäåë¸ííûé íà
ýòàïå ãëîáàëüíîãî ïîèñêà; ci è ci!1 – ð¸áðà ïðîâåðÿåìîãî master-ñåãìåíòà, èñõîäÿùèå èç ýòîãî óçëà. Ïî çíàêó
ñêàëÿðíîãî ïðîèçâåäåíèÿ âåêòîðà g, ñîåäèíÿþùåãî óçëû
ms è ns, è âåêòîðà íîðìàëè (ci % ci!1) îïðåäåëÿåòñÿ, ïåðåñ¸ê ëè slave-óçåë ïëîñêîñòü âåêòîðîâ ci è ci!1. Ïðè
(ci % ci!1)$g 7 0 (åñòü ïåðåñå÷åíèå), âû÷èñëÿåòñÿ åäèíè÷íàÿ íîðìàëü m " (ci % ci!1)/|ci % ci!1| è ïðîåêöèÿ âåêòîðà g íà ïëîñêîñòü âåêòîðîâ ci è ci!1 s " g # (g$m)$m.
Ðàñïîëîæåíèå âåêòîðà s â ðàñòâîðå âåêòîðîâ ci è ci!1
ãîâîðèò î ïðèíàäëåæíîñòè óçëà ns äàííîìó master-ñåãìåíòó è îïðåäåëÿåòñÿ ïî âûïîëíåíèþ äâóõ óñëîâèé:
ì(ci % s) × (ci % ci +1 ) ³ 0,
í
î(ci % s) × (s % ci +1 ) ³ 0.
174
|
научные сообщения
Si
Казанский физико–технический институт 2006
ns
s
Äëÿ îïðåäåëåíèÿ òàíãåíöèàëüíûõ ñèë ft íà ïîâåðõíîñòÿõ êîíòàêòà, êàê ïðàâèëî, èñïîëüçóåòñÿ êëàññè÷åñêàÿ êóëîíîâñêàÿ ìîäåëü òðåíèÿ, ðåàëèçóåìàÿ â äèíàìè÷åñêèõ çàäà÷àõ ïðè ïîìîùè àëãîðèòìà ðàäèàëüíîãî âîçâðàòà [7]. Òàê êàê â îáùåì ñëó÷àå êîýôôèöèåíòû ñòàòè÷åñêîãî ms è äèíàìè÷åñêîãî md òðåíèÿ ðàçëè÷íû, èñïîëüçóåòñÿ àïïðîêñèìàöèÿ âèäà:
ci
g
ci+1
ms
X3
n |).
m (n ) " md ! (ms # md)exp(#l|n
X2
ãäå l – äåêðåìåíò çàòóõàíèÿ, n – îòíîñèòåëüíàÿ ñêîðîñòü ñêîëüæåíèÿ êîíòàêòíûõ ïîâåðõíîñòåé.
Ñóììàðíàÿ êîíòàêòíàÿ ñèëà, äåéñòâóþùàÿ â slaveóçëå:
X1
Ðèñ. 2. Ïîèñê êîíòàêòíîãî ñåãìåíòà.
F " fn ! ft.
Äëÿ òðåóãîëüíûõ êîíòàêòíûõ ñåãìåíòîâ îïðåäåëåíèå
êîíòàêòíîé òî÷êè îñîáûõ ïðîáëåì íå ïðåäñòàâëÿåò, ñëîæíåå äåëî îáñòîèò ñ ÷åòûð¸õóãîëüíûìè ñåãìåíòàìè, ïîâåðõíîñòü êîòîðûõ îáû÷íî çàäàíà ïðè ïîìîùè áèëèíåéíîé èçîïàðàìåòðè÷åñêîé àïïðîêñèìàöèè è â îáùåì ñëó÷àå íå ïëîñêàÿ. Äëÿ íèõ èçîïàðàìåòðè÷åñêèå êîîðäèíàòû (xc, hc) òî÷êè êîíòàêòà îïðåäåëÿþòñÿ èç óñëîâèÿ ìèíèìèçàöèè ôóíêöèè, J " 0.5[r(x, h) # t][r(x, h) # t] ïðåäñòàâëÿþùåé ñîáîé ðàññòîÿíèå îò slave-óçëà äî ïðîèçâîëüíîé òî÷êè master-ñåãìåíòà (ðèñ. 3). Ðåøåíèå èùåòñÿ
èòåðàöèîííî.
Èñïîëüçîâàíèå ìåòîäà åäèíîé ïîâåðõíîñòè òåñíî
ñâÿçàíî ñ ïðèìåíåíèåì äëÿ âû÷èñëåíèÿ êîíòàêòíûõ ñèë
ìåòîäà øòðàôíûõ ôóíêöèé. Ñèëà, äåéñòâóþùàÿ â slaveóçëå ïî íîðìàëè ê ïîâåðõíîñòè êîíòàêòà, îïðåäåëÿåòñÿ
ïî ôîðìóëå fn " #kpn. Çäåñü k – êîíòàêòíàÿ æ¸ñòêîñòü;
p " [t # r(xc, hc)]n – âåëè÷èíà ïðîíèêíîâåíèÿ slave-óçëà
÷åðåç master-ñåãìåíò; n – âåêòîð íîðìàëè ê ïîâåðõíîñòè
êîíòàêòà.
Êîíòàêòíàÿ æ¸ñòêîñòü k " fsi KA2/V çàâèñèò îò îáú¸ìíîãî ìîäóëÿ óïðóãîñòè ìàòåðèàëà K, ïàðàìåòðà øòðàôà
fsi , ïëîùàäè master-ñåãìåíòà À è îáú¸ìà ýëåìåíòà V, êîòîðîìó ïðèíàäëåæèò äàííûé master-ñåãìåíò. Äëÿ áîëüøèíñòâà ïðàêòè÷åñêèõ çàäà÷ âåëè÷èíà ïàðàìåòðà øòðàôà ìîæåò áûòü ïðèíÿòà ðàâíîé 0.1.
Ðàâíàÿ ïî âåëè÷èíå è ïðîòèâîïîëîæíàÿ ïî íàïðàâëåíèþ ñèëà äåéñòâóåò è íà master-ñåãìåíò. Ÿ ðàçëîæåíèå ïî óçëàì ÷åòûð¸õóãîëüíîãî ñåãìåíòà:
Fi = -
1
1 + xixc 1 + hihc F .
4
Çäåñü xi " )1 è hi " )1 – èçîïàðàìåòðè÷åñêèå êîîðäèíàòû óçëîâ ñåãìåíòà.
Ïîëó÷åííûå òàêèì îáðàçîì êîíòàêòíûå óçëîâûå óñèëèÿ äîáàâëÿþòñÿ â âåêòîð âíåøíèõ íàãðóçîê R(t) è ñèñòåìà óðàâíåíèé äâèæåíèÿ èíòåãðèðóåòñÿ îáû÷íûì îáðàçîì.
Ïðîãðàììíûå ñðåäñòâà è ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ
Îïèñàííûå âûøå ïîäõîäû ðåàëèçîâàíû â íåñêîëüêèõ
êîììåð÷åñêèõ ïðîãðàììíûõ ïðîäóêòàõ. Ñðåäè íèõ ñòîèò óïîìÿíóòü MSC.Dytran ôèðìû MSC.Software, PAMCRASH ôèðìû ESI-Group, ABAQUS/Explicit ôèðìû
ABAQUS Inc. è LS-DYNA ôèðìû Livermore Software
η
4
∂r
∂η
3
t
r
1
∂r
∂ξ
X3
X2
ξ
2
X1
Ðèñ. 3. Ïîèñê êîíòàêòíîé òî÷êè.
Ðèñ. 4. Êîíå÷íî-ýëåìåíòíàÿ ìîäåëü êàáèíû ãðóçîâîãî àâòîìîáèëÿ.
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006 |
175
σв
Напряжения (МПа)
330
σт
220
110
Еупр=2.1.105 МПа
0
0
0.2
0.1
Деформации
0.3
Ðèñ. 5. Àïïðîêñèìàöèÿ äèàãðàììû äåôîðìèðîâàíèÿ ìàòåðèàëà.
Technology Corp. Ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ ïîñëåäíåãî
ïðèâåäåíû â ðàáîòå [9].
 îïèñàííîé íèæå ðàáîòå ïî ìîäåëèðîâàíèþ èñïûòàíèé êàáèíû ãðóçîâîãî àâòîìîáèëÿ íà óäàð ñïåðåäè
èñïîëüçîâàëàñü âåðñèÿ mpp970/Rev. 5434 ýòîãî ïàêåòà,
ïðåäíàçíà÷åííàÿ äëÿ ðàáîòû íà ïàðàëëåëüíûõ âû÷èñëèòåëüíûõ ñèñòåìàõ.
Êîíå÷íî-ýëåìåíòíàÿ ìîäåëü êàáèíû ãðóçîâîãî àâòîìîáèëÿ, ïîêàçàííàÿ íà ðèñ. 4, íàñ÷èòûâàëà 27865 óçëîâ
è 27803 ýëåìåíòà îáîëî÷êè Belytschko-Tsay [10]. Äëÿ
óäîáñòâà ìîäåëèðîâàíèÿ è àíàëèçà ðåçóëüòàòîâ êàáèíà
ðàññìàòðèâàëàñü êàê ñîâîêóïíîñòü 9 ïîäêîíñòðóêöèé,
äâåðè ïðè ýòîì íå ìîäåëèðîâàëèñü. Çàêðåïëåíèå êàáèíû
îñóùåñòâëÿëîñü ïî óçëàì å¸ íàâåñêè íà ðàìå è ïî çàäíèì àìîðòèçàöèîííûì îïîðàì. Ìàÿòíèêó âåñîì 1500 êã
ñîîáùàëàñü íà÷àëüíàÿ ñêîðîñòü â ìîìåíò óäàðà 7.671 ì/ñ,
÷òî ñîîòâåòñòâóåò âåëè÷èíå ýíåðãèè 4500 êãñ$ì, óêàçàííîé â [1]. Óäàðíàÿ ïëèòà ìàÿòíèêà ìîäåëèðîâàëàñü 208
îáú¸ìíûìè ýëåìåíòàìè, ñòåðæíè íàâåñêè ìàÿòíèêà – 4
áàëî÷íûìè ýëåìåíòàìè. Ìàòåðèàë ìàÿòíèêà – ëèíåéíî
óïðóãèé. Äëÿ çàäàíèÿ ñâîéñòâ ìàòåðèàëà êàáèíû (ëèñòîâàÿ ñòàëü òîëùèíîé 0.9–2.0 ìì) èñïîëüçîâàëàñü áèëèíåéíàÿ àïïðîêñèìàöèÿ äèàãðàììû äåôîðìèðîâàíèÿ (ðèñ.
5). Îïûò ïîêàçûâàåò, ÷òî äëÿ áîëüøèíñòâà ìåòàëëè÷åñêèõ êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ (ñòàëü, àëþìèíèåâûå
Ðèñ. 7. Îöåíêà îñòàòî÷íîãî ïðîñòðàíñòâà ïðè ïîìîùè àíòðîïîìîðôíîãî ìàíåêåíà.
ñïëàâû è ò.ï.) òàêîãî âèäà àïïðîêñèìàöèè âïîëíå äîñòàòî÷íî.
Äèíàìèêà ïðîöåññà äåôîðìèðîâàíèÿ ðàññ÷èòûâàëàñü
íà âðåìåííîì îòðåçêå 140 ìñ. Èç íèõ 60 ìñ çàíÿë ïðÿìîé õîä ìàÿòíèêà. Îáùåå ÷èñëî øàãîâ ïî âðåìåíè –
650000, ò.å. ñðåäíÿÿ âåëè÷èíà øàãà ñîñòàâèëà 0.215 ìêñ.
Î âû÷èñëèòåëüíîé ñëîæíîñòè çàäà÷è ìîæíî ñóäèòü òàêæå ïî îáùåìó âðåìåíè ðåøåíèÿ – 14 ÷ 50 ìèí íà ìàøèíå ñ ïðîöåññîðîì AMD Dual Core Opteron 270 (2.0 ÃÃö)
è 2 Ãá îïåðàòèâíîé ïàìÿòè.
Êîìïüþòåðíîå ìîäåëèðîâàíèå äà¸ò èíæåíåðàì-ïðîåêòèðîâùèêàì âîçìîæíîñòè ïî óãëóáë¸ííîìó àíàëèçó
ïîâåäåíèÿ êîíñòðóêöèé. Íàïðèìåð, ïî ïîêàçàííûì íà
ðèñ. 6 çîíàì ïëàñòè÷åñêèõ äåôîðìàöèé ìîæíî ñóäèòü î
íàèáîëåå íàãðóæåííûõ ýëåìåíòàõ êîíñòðóêöèè è ðàöèîíàëüíî âûáèðàòü ñïîñîá å¸ óñèëåíèÿ â ñëó÷àå íåäîñòàòî÷íîé ïðî÷íîñòè.  ÷àñòíîñòè, â äàííîì ñëó÷àå íàèáîëåå íàãðóæåíû íèæíÿÿ ïåðåäíÿÿ ÷àñòü êàáèíû è ïåðåäíèå ñòîéêè, íà êîíöàõ êîòîðûõ â ïðîöåññå äåôîðìèðîâàíèÿ ÷¸òêî ïðîñëåæèâàåòñÿ îáðàçîâàíèå ïëàñòè÷åñêèõ
øàðíèðîâ. Ïðè ýòîì íèæíÿÿ ÷àñòü ñòîåê â ïðîöåññå
äåôîðìèðîâàíèÿ ñìåñòèëàñü íà 170 ìì, âåðõíÿÿ – íà 84
ìì. Âïðî÷åì, êàê âèäíî íà ðèñ. 7, îñòàòî÷íûå äåôîðìàöèè êàáèíû íå ïðåâûøàþò äîïóñòèìûõ ïðåäåëîâ, ïîçâîëÿÿ ïîìåñòèòü ìàíåêåí â çàäàííîì ïîëîæåíèè.
Ëèòåðàòóðà
Ðèñ. 6. Çîíû îñòàòî÷íûõ ïëàñòè÷åñêèõ äåôîðìàöèé.
1. ÃÎÑÒ Ð 41.29-99 (Ïðàâèëà ÅÝÊ ÎÎÍ ¹ 29): Åäèíîîáðàçíûå ïðåäïèñàíèÿ, êàñàþùèåñÿ îôèöèàëüíîãî óòâåðæäåíèÿ òðàíñïîðòíûõ
ñðåäñòâ â îòíîøåíèè çàùèòû ëèö, íàõîäÿùèõñÿ â êàáèíå ãðóçîâîãî
òðàíñïîðòíîãî ñðåäñòâà. Ââåä. 2000-07-01. Ì.: Èçä-âî ñòàíäàðòîâ
2000. III, 20 ñ.
2. ÃÎÑÒ Ð 41.58-2001: Åäèíîîáðàçíûå ïðåäïèñàíèÿ, êàñàþùèåñÿ
îôèöèàëüíîãî óòâåðæäåíèÿ: I. çàäíèõ çàùèòíûõ óñòðîéñòâ; II. òðàíñïîðòíûõ ñðåäñòâ â îòíîøåíèè óñòàíîâêè çàäíèõ çàùèòíûõ óñò-
176
|
научные сообщения
ðîéñòâ îôèöèàëüíî óòâåðæä¸ííîãî òèïà; III. òðàíñïîðòíûõ ñðåäñòâ
â îòíîøåíèè èõ çàäíåé çàùèòû. Ââåä. 2002-01-01. Ì.: Èçä-âî ñòàíäàðòîâ 2002. III, 20 ñ.
3. ÃÎÑÒ Ð 41.73-99: Åäèíîîáðàçíûå ïðåäïèñàíèÿ, êàñàþùèåñÿ îôèöèàëüíîãî óòâåðæäåíèÿ ãðóçîâûõ òðàíñïîðòíûõ ñðåäñòâ, ïðèöåïîâ
è ïîëóïðèöåïîâ â îòíîøåíèè èõ áîêîâîé çàùèòû. Ââåä. 2000-07-01.
Ì.: Èçä-âî ñòàíäàðòîâ 2000. III, 12 ñ.
4. ×åðíèêîâ Ñ.Ê., Ôàéçóëëèí À.Ì.: Èñïîëüçîâàíèå ïàêåòà LS-DYNA
ïðè àíàëèçå ïàññèâíîé áåçîïàñíîñòè àâòîìîáèëåé íà âû÷èñëèòåëüíûõ êëàñòåðàõ. Ñá. òð. Øåñòîé êîíô. ïîëüçîâàòåëåé ïðîãðàììíîãî îáåñïå÷åíèÿ CAD-FEM GmbH (Ìîñêâà, 20–21 àïðåëÿ
2006), ñ. 161–171. Ì.: Ïîëèãîí-ïðåññ 2006.
5. Áóðàãî Í.Ã., Êóêóäæàíîâ Â.Í.: Îáçîð êîíòàêòíûõ àëãîðèòìîâ. Èçâ.
ÐÀÍ. Ìåõàíèêà òâ¸ðäîãî òåëà ¹ 1, 45–87 (2005)
Казанский физико–технический институт 2006
6. Zhong Z.-H., Nilsson L.: Computers and Structures 33, no. 1, 197–209
(1989)
7. Benson D.J., Hallquist J.O.: Computer Meth. Appl. Mech. Engng. 78,
no. 2, 141–163 (1990)
8. Fjällsträm P.-O., Petersson J., Nilsson L., Zhong Z.-H.: Int. J. Comput.
Geometry & Applications 8, no. 1, 67–83 (1998)
9. ×åðíèêîâ Ñ.Ê., Àøèõìèí À.Í., Ôàéçóëëèí À.Ì.: Ìàòåðèàëû V
Ìåæäóí. íàó÷.-ïðàêò. ñåìèíàðà “Âûñîêîïðîèçâîäèòåëüíûå ïàðàëëåëüíûå âû÷èñëåíèÿ íà êëàñòåðíûõ ñèñòåìàõ” (Íèæíèé Íîâãîðîä,
22–25 íîÿáðÿ 2005), ñ. 232–239. Íèæíèé Íîâãîðîä: ÍÍÃÓ 2005.
10. Hallquist J.O.: LS-DYNA Theoretical Manual. Livermore Software Technology Corporation 1998.
Казанский физико–технический институт 2006
Ïðîãðàììíî-àïïàðàòíûé êîìïëåêñ äëÿ ìîäåëèðîâàíèÿ ìåõàíè÷åñêèõ ïðîöåññîâ
â ñëîæíûõ òåõíè÷åñêèõ îáúåêòàõ
Ñ. Ê. ×åðíèêîâ, À. Í. Àøèõìèí, Ò. Ï. Áàñêåâè÷
Ëàáîðàòîðèÿ ìîäåëèðîâàíèÿ ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèõ ïðîöåññîâ è ñèñòåì
 ðàáîòå ïðèâåäåíû íåêîòîðûå ðåçóëüòàòû ðàçðàáîòêè ïðîãðàììíî-àïïàðàòíîãî êîìïëåêñà äëÿ ìîäåëèðîâàíèÿ
ìåõàíè÷åñêèõ ïðîöåññîâ íà áàçå âû÷èñëèòåëüíûõ êëàñòåðîâ, ïîñòðîåííûõ íà ïðîöåññîðàõ AMD Athlon è Opteron
è íåäîðîãîé êîììóíèêàöèîííîé àïïàðàòóðå Gigabit Ethernet.
Ââåäåíèå
Ñòðåìèòåëüíûé ðîñò áûñòðîäåéñòâèÿ ïðîöåññîðîâ ïîñëåäíèõ ïîêîëåíèé îäíîâðåìåííî ñ ïîâûøåíèåì ïðîèçâîäèòåëüíîñòè è ñíèæåíèåì ñòîèìîñòè Ethernet-ñåòåé ñäåëàëè
ïðèâëåêàòåëüíûì ñîçäàíèå âûñîêîïðîèçâîäèòåëüíûõ âû÷èñëèòåëüíûõ ñèñòåì ñ ðàñïðåäåë¸ííîé ïàìÿòüþ (êëàñòåðîâ) íà áàçå êîìïîíåíò âûñîêîé ñòåïåíè ãîòîâíîñòè.
Ýôôåêòèâíîñòü ïðèìåíåíèÿ òàêèõ êëàñòåðîâ ìîæåò áûòü
äîñòèãíóòà òîëüêî ïðè èñïîëüçîâàíèè íà íèõ ïðîãðàìì,
äîïóñêàþùèõ ðàñïàðàëëåëèâàíèå âû÷èñëåíèé è ó÷èòûâàþùèõ êîíñòðóêòèâíûå îñîáåííîñòè êëàñòåðà.  ïðåäëàãàåìîé ðàáîòå ïðèâåäåíû íåêîòîðûå ðåçóëüòàòû ðàçðàáîòêè êîìïëåêñà ïðîãðàìì äëÿ ìîäåëèðîâàíèÿ ìåõàíè÷åñêèõ
ïðîöåññîâ ìåòîäîì êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ (ÌÊÝ) è ñåìåéñòâà êëàñòåðîâ, ïîñòðîåííûõ íà ïðîöåññîðàõ AMD
Athlon/Opteron è íåäîðîãîé êîììóíèêàöèîííîé àïïàðàòóðå Gigabit Ethernet. Ïðîãðàììíî ðåàëèçîâàííûé
êëàññ çàäà÷ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé óäà÷íûé ïðèìåð MPMDìîäåëè âû÷èñëåíèé, ýôôåêòèâíîñòü ðàáîòû êîòîðîé îáóñ-
ëîâëåíà åñòåñòâåííûì ðàñïðåäåëåíèåì äàííûõ è ñðàâíèòåëüíî íèçêîé èíòåíñèâíîñòüþ îáìåíîâ ìåæäó óçëàìè
êëàñòåðà.
Àïïàðàòíàÿ ÷àñòü
Äëÿ ýôôåêòèâíîãî ðåøåíèÿ çàäà÷ ìåõàíèêè â ðàìêàõ
íåáîëüøîãî íàó÷íî-èññëåäîâàòåëüñêîãî èíñòèòóòà èëè
ó÷åáíîãî ó÷ðåæäåíèÿ áûëî ðàçðàáîòàíî ñåìåéñòâî êëàñòåðîâ íà áàçå îäíî- è äâóõúÿäåðíûõ ïðîöåññîðîâ AMD.
Âñå ìîäåëè ñåìåéñòâà ïðåäñòàâëÿëè ñîáîé êëàññè÷åñêèé
Beowulf-êëàñòåð è âêëþ÷àëè ïî 8 âû÷èñëèòåëüíûõ óçëîâ, êîììóòèðóþùóþ àïïàðàòóðó, ïåðåêëþ÷àòåëü êîíñîëè è èñòî÷íèê áåñïåðåáîéíîãî ïèòàíèÿ, ñìîíòèðîâàííûå â îòêðûòîé ñòîéêå (ðèñ. 1 è 2). Îñîáåííîñòè êîíñòðóêòèâíîãî èñïîëíåíèÿ êëàñòåðîâ è èõ òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ïðèâåäåíû â òàáëèöå 1.  êëàñòåðàõ ìîäå-
Òàáëèöà 1. Òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè êëàñòåðîâ.
Ìîäåëü
Óçåë
Ïðîöåññîð
Êîëè÷åñòâî ÿäåð
Ñåòåâîé àäàïòåð
Ñåòåâîé êîììóòàòîð
Ïåðåêëþ÷àòåëü êîíñîëè
Èñòî÷íèê áåñïåðåáîéíîãî
ïèòàíèÿ
Ïðîèçâîäèòåëüíîñòü
(ïèêîâàÿ) (Ãôëîïñ)
Ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ñåòè:
ñêîðîñòü ïåðåäà÷è (Ìáèò/ñ)
(ëàòåíòíîñòü, ìñ)
&
9À2200
8À64Õ2
16Î246
16Î270
7 îäíî- è
1 äâóõïðîöåññîðíûé
Athlon XP/MP 2800
9
Gigabit Ethernet
HardLink HA-32G
Gigabit Ethernet
HardLink HS-8G
Edimax EK-16RO
APC Smart-UPS
3000 RMI 5U
7.5 (9.6)
Îäíîïðîöåññîðíûé
Äâóõïðîöåññîðíûé
Äâóõïðîöåññîðíûé
Athlon 64X2
16
Gigabit Ethernet
Marvell 88E1116
Gigabit Ethernet
HardLink HS-8G
Edimax EK-16RO
APC Smart-UPS
3000 RMI 5U
46 (63)
Opteron 246
16
2 Gigabit Ethernet
Broadcom BCM-5704
Gigabit Ethernet
D-Link DGS-1016D
PCT MPC8701
APC Smart-UPS
5000 RMI 5U
42 (52)
Opteron 270
32
2 Gigabit Ethernet
Broadcom BCM-5704
Gigabit Ethernet
D-Link DGS-1016D
PCT MPC8701
APC Smart-UPS
5000 RMI 5U
80& (104)
360 (170)
840 (68)
900 (38)
900 (38)
Õàðàêòåðèñòèêà îïðåäåëåíà íà îñíîâàíèè òåñòèðîâàíèÿ 2 óçëîâ.
177
178
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
Ðèñ. 1. Âíåøíèé âèä êëàñòåðîâ 9À2200 è 8À64Õ2.
Ðèñ. 2. Âíåøíèé âèä êëàñòåðîâ 16Î246 è 16Î270.
ëåé 9À2200 [1] è 8À64Õ2 ïåðåäà÷à èíôîðìàöèè ìåæäó
âû÷èñëèòåëüíûìè óçëàìè îñóùåñòâëÿëàñü ïî îäíîìó
êàíàëó.  ìîäåëÿõ 16Î246 è 16Î270 èñïîëüçîâàëñÿ äâóõêàíàëüíûé ñåòåâîé àäàïòåð Broadcom BCM-5704, êîòîðûé ïîçâîëèë îðãàíèçîâàòü äâå øèíû äëÿ ïåðåäà÷è èíôîðìàöèè. Ýòî îáåñïå÷èëî âîçìîæíîñòü îðãàíèçàöèè
ñåòåâûõ îáìåíîâ ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ è ïðèêëàäíûõ
ïðîãðàìì ïî íåçàâèñèìûì êàíàëàì, ÷òî ïîâûñèëî îòêàçîóñòîé÷èâîñòü êëàñòåðîâ.
Êëàñòåðû ìîäåëåé 9À2200 è 8À64Õ2 ðàáîòàþò ïîä
óïðàâëåíèåì ÎÑ Windows, ïðè ýòîì â êà÷åñòâå êîììóíèêàöèîííîé ñðåäû èñïîëüçóåòñÿ áèáëèîòåêà MPICH
1.2.5, ñâîáîäíî ðàñïðîñòðàíÿåìàÿ RWTH (Òåõíè÷åñêèé
óíèâåðñèòåò ã. Ààõåíà, Ãåðìàíèÿ). Óïðàâëåíèå çàäàíèÿìè îñóùåñòâëÿåòñÿ ñèñòåìîé óïðàâëåíèÿ êëàñòåðîì, ðàçðàáîòàííîé â Íèæåãîðîäñêîì ãîñóäàðñòâåííîì óíèâåðñèòåòå èì. Í. È. Ëîáà÷åâñêîãî.  ìîäåëÿõ êëàñòåðîâ
16Î246 è 16Î270 íà óçëàõ óñòàíîâëåíà ñâîáîäíî ðàñïðîñòðàíÿåìàÿ îïåðàöèîííàÿ ñèñòåìà Linux RedHat è
êîììóíèêàöèîííàÿ áèáëèîòåêà MPICH 1.2.7. Óïðàâëåíèå
êëàñòåðîì îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ ïàêåòà ïðîãðàìì
Torque â ñî÷åòàíèè ñ ñèñòåìîé ïëàíèðîâàíèÿ èñïîëíåíèÿ çàäàíèé Maui. Ýòè ïàêåòû ïðîãðàìì îáëàäàþò îòêðûòûì èñõîäíûì êîäîì è ñâîáîäíî ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ
ñîãëàñíî óñëîâèÿì Óíèâåðñàëüíîé îáùåñòâåííîé ëèöåíçèè GNU (GNU GPL).
Ïðîèçâîäèòåëüíîñòü âû÷èñëèòåëüíîãî óçëà âñåõ êëàñòåðîâ îïðåäåëÿëàñü ïðè ðåøåíèè ñèñòåìû ëèíåéíûõ àëãåáðàè÷åñêèõ óðàâíåíèé çàäàííîé ðàçìåðíîñòè ñ ïîìîùüþ ìîäóëÿ High Performance Linpack (HPL) ïàêåòà
HPCC. Ïðè êîìïèëÿöèè è ñáîðêå ìîäóëÿ HPL ïðîèçâîäèëàñü îïòèìèçàöèÿ âû÷èñëåíèé ïîä òèï ïðîöåññîðà ñ
äîïîëíèòåëüíûì íàáîðîì êîìàíä (SSE, SSE2) è èñïîëüçîâàíèÿ áèáëèîòåêè ïîäïðîãðàìì áàçîâûõ îïåðàöèé
ëèíåéíîé àëãåáðû (BLAS), ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ âåêòîðíûõ àðèôìåòè÷åñêèõ îïåðàöèé. Êîììóíèêàöèè ìåæäó
ïðîöåññàìè îáåñïå÷èâàëèñü ïðè ïîìîùè ïàêåòà ïðîãðàìì MPICH. Ïðîèçâîäèòåëüíîñòü êîììóíèêàöèîííîé
ñðåäû, îñíîâíûìè ïàðàìåòðàìè êîòîðîé ÿâëÿþòñÿ ëàòåíòíîñòü (âðåìÿ ïåðåñûëêè ñîîáùåíèÿ íóëåâîé äëèíû)
è ìàêñèìàëüíàÿ ïðîïóñêíàÿ ñïîñîáíîñòü (ìàêñèìàëüíîå
êîëè÷åñòâî èíôîðìàöèè, êîòîðîå ìîæíî ïåðåñëàòü çà
åäèíèöó âðåìåíè), èçìåðÿëàñü óòèëèòîé NetPipe. Èíòåãðàëüíàÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü êëàñòåðà îïðåäåëÿëàñü ïóò¸ì ðåøåíèÿ ñèñòåìû óðàâíåíèé óòèëèòîé Linpack ïàêåòà HPCC.
Óðàâíåíèÿ äâèæåíèÿ ìåõàíè÷åñêîé ñèñòåìû
Ïðè ÷èñëåííîì ìîäåëèðîâàíèè ìåõàíè÷åñêèõ ïðîöåññîâ
ÌÊÝ èññëåäóåìàÿ ñòðóêòóðà ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê ñîâî-
научные сообщения
êóïíîñòü áîëüøîãî êîëè÷åñòâà êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ. Â
ñëîæíûõ îáúåêòàõ (ðèñ. 3) ÷èñëî ýëåìåíòîâ ìîæåò äîñòèãàòü îäíîãî ìèëëèîíà è áîëåå. Òðóäî¸ìêîñòü çàäà÷
îáóñëàâëèâàåòñÿ åù¸ è òåì, ÷òî äëÿ ÿâíûõ ñõåì èíòåãðèðîâàíèÿ óðàâíåíèé äâèæåíèÿ, äîïóñêàþùèõ ýôôåêòèâíîå ðàñïàðàëëåëèâàíèå, ïðîöåññû ïðèõîäèòñÿ èññëåäîâàòü ñ äîñòàòî÷íî ìåëêèì øàãîì ïî âðåìåíè. Ïðè íàëè÷èè íåîáõîäèìûõ ïàðàëëåëüíûõ ïðîãðàìì ýòî äåëàåò åñòåñòâåííûì ðåøåíèå òàêèõ çàäà÷ íà âû÷èñëèòåëüíûõ êëàñòåðàõ.  ïðåäëàãàåìîé ðàáîòå ðå÷ü èä¸ò î ðàçðàáîòêå
êîìïëåêñà ïðîãðàìì, ðåàëèçóþùèõ ðåøåíèå çàäà÷ äèíàìèêè ñëîæíûõ ñòðóêòóð ÌÊÝ íà ïàðàëëåëüíûõ âû÷èñëèòåëüíûõ ñèñòåìàõ ñ ðàñïðåäåë¸ííîé ïàìÿòüþ.
 ðàçðàáàòûâàåìîì êîìïëåêñå ïðîãðàìì ïðåäóñìàòðèâàåòñÿ ìîäåëèðîâàíèå ñòðóêòóð êîíå÷íûìè ýëåìåíòàìè áàëêè [1], ìåìáðàíû, ïëàñòèíû è îáîëî÷êè. Êðîìå
ýòîãî, âîçìîæíî èñïîëüçîâàíèå ýëåìåíòîâ âÿçêîãî òðåíèÿ è îñåâûõ ïðóæèí. Ýëåìåíòû ìåìáðàíû, ïëàñòèíû è
îáîëî÷êè ìîãóò áûòü êàê òðåóãîëüíûìè, òàê è ÷åòûð¸õóãîëüíûìè. Ýëåìåíòû òðåóãîëüíîé ìåìáðàíû ñ ïîñòîÿííûìè íàïðÿæåíèÿìè è òðåóãîëüíîé ïëàñòèíû Çåíêåâè÷à
ñòðîèëèñü â ñîîòâåòñòâèè ñ [1].  êà÷åñòâå òðåóãîëüíûõ
ýëåìåíòîâ îáîëî÷êè èñïîëüçîâàëàñü êîìïîçèöèÿ èçãèáàåìîé òðåóãîëüíîé ïëàñòèíû Çåíêåâè÷à è òðåóãîëüíîãî
ýëåìåíòà ìåìáðàíû. Äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ ýòîé êîìïîçèöèè â êîìïëàíàðíûõ ñèñòåìàõ â ýëåìåíò ââîäèëàñü æåñòêîñòü ôèêòèâíîãî ïîâîðîòà â ïëîñêîñòè ñîãëàñíî [3].
×åòûð¸õóãîëüíûé ýëåìåíò ìåìáðàíû áûë ðåàëèçîâàí â
ñîîòâåòñòâèè ñ ðàáîòîé [4]. Ýëåìåíò ïðîèçâîëüíîé ÷åòûð¸õóãîëüíîé ïëàñòèíû ðåàëèçîâàí â ñîîòâåòñòâèè ñ
[5]. ×åòûð¸õóãîëüíûé ýëåìåíò ïëîñêîé îáîëî÷êè ïîñòðîåí êàê êîìïîçèöèÿ ÷åòûð¸õóãîëüíîé ìåìáðàíû è ïëàñ-
Казанский физико–технический институт 2006 |
179
òèíû ïî ìåòîäèêå, èçëîæåííîé â ðàáîòå [6]. Äëÿ âñåõ
òèïîâ ýëåìåíòîâ ðàçðàáîòàíû ìåòîäèêè âûáîðà øàãà
èíòåãðèðîâàíèÿ, îáåñïå÷èâàþùåãî óñòîé÷èâîñòü âû÷èñëèòåëüíîãî ïðîöåññà.
Óðàâíåíèå äâèæåíèÿ ñèñòåìû êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ
èìååò âèä:
&&(t ) + Cu& (t ) + Ku(t ) = R(t ),
Mu
(1)
ãäå M, C è K ñîîòâåòñòâåííî ìàòðèöû ìàññ, äåìïôèðîâàíèÿ è æåñòêîñòè; R – âåêòîð âíåøíåé óçëîâîé íàãðóç&& – âåêòîðû óçëîâûõ ïåðåìåùåíèé, ñêîðîñêè; u, u& è u
òåé è óñêîðåíèé àíñàìáëÿ êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ. Äëÿ àäåêâàòíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ ñëîæíûõ îáúåêòîâ òðåáóåòñÿ
èñïîëüçîâàòü äîñòàòî÷íî ìåëêóþ ñåòêó, ÷òî âåä¸ò ê î÷åíü
áîëüøîìó ðàçìåðó ó÷àñòâóþùèõ â ðåøåíèè ìàòðèö.
Îòñþäà î÷åâèäíû âûñîêèå òðåáîâàíèÿ ê ýôôåêòèâíîñòè
èñïîëüçóåìîé ñõåìû èíòåãðèðîâàíèÿ. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ ñ ýòîé ñòîðîíû íàèëó÷øèì îáðàçîì çàðåêîìåíäîâàëà
ñåáÿ ñõåìà ïðÿìîãî ÿâíîãî èíòåãðèðîâàíèÿ ïî âðåìåíè
ìåòîäîì öåíòðàëüíûõ ðàçíîñòåé. Äëÿ äèñêðåòíîãî ìîìåíòà âðåìåíè t ñèñòåìà (1) ðàçðåøàåòñÿ îòíîñèòåëüíî
óñêîðåíèé:
&&t = M -1 éë Rt - Cu&t - Kut ùû .
u
Ñêîðîñòè è ïåðåìåùåíèÿ äëÿ ñëåäóþùåãî øàãà îïðåäåëÿþòñÿ ïî ôîðìóëàì:
Ðèñ. 3. Êîíå÷íî-ýëåìåíòíàÿ ìîäåëü íåñóùåé ñèñòåìû àâòîìîáèëÿ-ñàìîñâàëà.
&&t Dt ,
u&t + Dt / 2 = u&t - Dt / 2 + u
180
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
ut + Dt = ut + u&t + Dt / 2 Dt.
p1 =
Îáíîâëåíèå ñêîðîñòåé â ìîìåíòû, ñäâèíóòûå íà
ïîëîâèíó øàãà ïî âðåìåíè, óëó÷øàåò òî÷íîñòü è ñõîäèìîñòü ðåøåíèÿ. Íåîáõîäèìûå äëÿ âû÷èñëåíèÿ óñêîðå&&t ñêîðîñòè u& t â ìîìåíò âðåìåíè t ìîæíî íàéòè
íèé u
ëèáî ñ èñïîëüçîâàíèåì ðàçíîãî âèäà ýêñòðàïîëÿöèé, ëèáî,
â ïðîñòåéøåì ñëó÷àå, ñ÷èòàòü, ÷òî u&t = u&t - Dt / 2.
Âûáîð øàãà èíòåãðèðîâàíèÿ
Ãëàâíûì íåäîñòàòêîì ìåòîäà öåíòðàëüíûõ ðàçíîñòåé
ÿâëÿåòñÿ åãî óñëîâíàÿ óñòîé÷èâîñòü. Øàã èíòåãðèðîâàíèÿ Dt äîëæåí áûòü ìåíüøå êðèòè÷åñêîãî çíà÷åíèÿ Dtcr,
âû÷èñëÿåìîãî èñõîäÿ èç èíåðöèîííûõ è æ¸ñòêîñòíûõ
ñâîéñòâ àíñàìáëÿ ýëåìåíòîâ. Äàëåå â êà÷åñòâå Dtcr èñïîëüçóåòñÿ íàèìåíüøåå çíà÷åíèå êðèòè÷åñêîãî øàãà
Dtcre = Tmin / p , ãäå Tmin – ìèíèìàëüíûé ïåðèîä êîëåáàíèé ýëåìåíòà, çàâèñÿùèé îò åãî ðàçìåðîâ è òèïà.
Äëÿ áàëî÷íûõ ýëåìåíòîâ äëèíîé L ñ ñå÷åíèåì ïëîùàäüþ F è ìîìåíòîì èíåðöèè J èç ìàòåðèàëà ñ ïëîòíîñòüþ r è ìîäóëåì óïðóãîñòè E çíà÷åíèå êðèòè÷åñêîãî
øàãà Dtcre ìîæåò îïðåäåëÿòüñÿ êàê ïðîäîëüíûìè, òàê è
èçãèáíûìè êîëåáàíèÿìè ýëåìåíòà. Ñ÷èòàÿ ýëåìåíò çàùåìë¸ííûì ïî êîíöàì è èìåÿ â âèäó, ÷òî Tmin = 2ð p1,
à ñîáñòâåííûå çíà÷åíèÿ ÷àñòîò ïðîäîëüíûõ è èçãèáíûõ
êîëåáàíèé ýëåìåíòà îïðåäåëÿþòñÿ ñîîòíîøåíèÿìè
p1ïðîä. =
p
L
22.37
E
è p1èçã. =
L2
r
EJ
rF
35.999
L2
[4], ãäå D = Eh3 /12(1 - n 2 ) – öèëèíäðè÷åñêàÿ æ¸ñòêîñòü.
Ïåðèîä êîëåáàíèé ýëåìåíòà íàéä¸ì ïî ôîðìóëå
T =
2ð ð 3 L2
=
9 h
p1
22.37
L2
2p
EJ
rF
.
è Tèçã. = èçã. = 0.28 L2
rF
p1
EJ
Âåëè÷èíîé êðèòè÷åñêîãî øàãà Dt äëÿ ýëåìåíòà áàëêè,
òàêèì îáðàçîì, áóäåò íàèìåíüøåå èç çíà÷åíèé
e
cr
Dtïðîä. = Tïðîä.
r
ð = 0.67 L
,
E
Dtèçã. = Tèçã. ð = 0.089 L2
rF
.
EJ
Äëÿ ýëåìåíòà êâàäðàòíîé ïëàñòèíû ñ ðàçìåðîì ñòîðîíû L è òîëùèíîé h èç ìàòåðèàëà ñ ïëîòíîñòüþ r,
ìîäóëåì óïðóãîñòè E è êîýôôèöèåíòîì Ïóàññîíà n
çíà÷åíèå êðèòè÷åñêîãî øàãà Dtcre îïðåäåëÿåòñÿ èçãèáíûìè êîëåáàíèÿìè. Ñ÷èòàÿ ýëåìåíò çàùåìë¸ííûì ïî êîíòóðó, îïðåäåëèì ÷àñòîòó êîëåáàíèé ïî ñîîòíîøåíèþ
E
,
r (1 - n 2 )
à êðèòè÷åñêèé øàã äëÿ êâàäðàòíîãî ýëåìåíòà ïëàñòèíû
îïðåäåëèòñÿ ñîîòíîøåíèåì
Dtcre =
3 L2
9 h
E
L2
= 0.19
2
h
r (1 - n )
E
.
r (1 - n 2 )
Äëÿ ýëåìåíòîâ ïðîèçâîëüíîé ÷åòûð¸õóãîëüíîé è òðåóãîëüíîé ïëàñòèíû ìîæíî ïîëüçîâàòüñÿ ýòèì æå ñîîòíîøåíèåì, èñïîëüçóÿ â êà÷åñòâå L õàðàêòåðíûé ëèíåéíûé
ðàçìåð ýëåìåíòà.  íàøèõ èññëåäîâàíèÿõ äëÿ òð¸õóãîëüíûõ ýëåìåíòîâ çà L ïðèíèìàëàñü íàèìåíüøàÿ âûñîòà ýëåìåíòà, äëÿ ÷åòûð¸õóãîëüíûõ – îòíîøåíèå ïëîùàäè ýëåìåíòà ëèáî ê äëèíå íàèáîëüøåé ñòîðîíû, ëèáî ê äëèíå
íàèáîëüøåé äèàãîíàëè.
Äëÿ ýëåìåíòà îáîëî÷êè çíà÷åíèå êðèòè÷åñêîãî øàãà
Dtcre îïðåäåëÿåòñÿ êàê íàèìåíüøåå èç âåëè÷èí, îïðåäåëÿåìûõ ïî ñîîòíîøåíèÿì
Dtcre = L
E
,
r (1 - v 2 )
Dtcre = 0.19
L2
h
[4, 5], íàéä¸ì ñîîòâåòñòâóþùèå ïåðèîäû êîëåáàíèé ïî
ñîîòíîøåíèÿì
p1èçã. =
rh
D
E
.
r (1 - n 2 )
Çäåñü L – õàðàêòåðíûé ëèíåéíûé ðàçìåð ýëåìåíòà, îïðåäåëÿåìûé êàê â ïðåäûäóùåì ñëó÷àå.
Îöåíêà òî÷íîñòè è ñõîäèìîñòè ýëåìåíòîâ
Äëÿ îöåíêè òî÷íîñòè è ñõîäèìîñòè ýëåìåíòà áàëêè ðàññìîòðèì äâóõîïîðíóþ áàëêó (ðèñ. 4) ñ õàðàêòåðèñòèêàìè: L " 100 ñì, H " 1 ñì, B " 1 ñì, E " 2000000 êãñ/ñì2,
r " 0.78$10#5 òåì/ñì3.
Ðèñ. 4. Äâóõîïîðíàÿ áàëêà.
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006 |
181
 öåíòðå ïðîë¸òà ê áàëêå ïðèêëàäûâàëàñü ñîñðåäîòî÷åííàÿ ñèëà âåëè÷èíîé 1 êãñ. Ïðîãèá â öåíòðå áàëêè
â ìîìåíò âðåìåíè 0.01 ñåêóíäû ñðàâíèâàëñÿ ñî çíà÷åíèåì, ïîëó÷åííûì àíàëèòè÷åñêè ïî ôîðìóëå
(
Ðèñ. 5. Êîíñîëüíàÿ áàëêà-ìåìáðàíà.
)
2P
v L ,t =
(1 - cos( p1t )) ,
2
mLp12
çàèìñòâîâàííîé èç [7].  íåé m " rHB – ïîãîííàÿ ìàññà,
p1 =
p2
L2
EJ
m
– ñîáñòâåííàÿ ÷àñòîòà ïåðâîãî òîíà áàëêè. Ïðè óâåëè÷åíèè ÷èñëà ýëåìåíòîâ ñ 2 äî 100 îöåíêà ïðîãèáà â öåíòðå
íàõîäèëàñü â ïðåäåëàõ 0.1078–0.1074 ñì. Àíàëèòè÷åñêîå
ðåøåíèå äà¸ò îöåíêó 0.1074 ñì.
Èññëåäîâàíèå òî÷íîñòè è ñõîäèìîñòè ýëåìåíòîâ ìåìáðàíû ïðîâîäèëîñü íà ïðèìåðå, çàèìñòâîâàííîì èç ðàáîòû [8].  í¸ì ðàññìàòðèâàëàñü êîíñîëüíàÿ áàëêà ñ
õàðàêòåðèñòèêàìè: L " 10 in, H " 1 in, B " 1 in, E " 12000
psi, n " 0.2, r " 0.1024$10#5 lb$sec2/in4. Ê áàëêå ïðèêëàäûâàëàñü íàãðóçêà, ðàâíîìåðíî ðàñïðåäåë¸ííàÿ ïî äëèíå. Ðàñ÷¸òíàÿ ñõåìà áàëêè ïðèâåäåíà íà ðèñ. 5.
Ìàêñèìàëüíûé ïðîãèá íà êîíöå áàëêè, ïîëó÷åííûé
äëÿ ðàçëè÷íûõ ñåòîê òðåóãîëüíûõ ýëåìåíòîâ ìåìáðàíû,
ïðèâåä¸í â òàáëèöå 2.
Èññëåäîâàíèå òî÷íîñòè è ñõîäèìîñòè ýëåìåíòîâ òðåóãîëüíîé è ÷åòûð¸õóãîëüíîé ïëàñòèíû ïðîâîäèëîñü íà
ïðèìåðå áàëêè, ïîêàçàííîé íà ðèñ. 6, ñ õàðàêòåðèñòèêàìè, àíàëîãè÷íûìè îïèñàííûì â ïðåäûäóùåì ïðèìåðå.
Ìàêñèìàëüíûå ïðîãèáû íà êîíöå áàëêè, ïîëó÷åííûå äëÿ
ðàçëè÷íûõ ñåòîê òð¸õ- è ÷åòûð¸õóãîëüíûõ ýëåìåíòîâ ïëàñòèíû è îáîëî÷êè, ïðèâåäåíû â òàáëèöå 3.
Äëÿ èññëåäîâàíèÿ òî÷íîñòè è ñõîäèìîñòè ýëåìåíòîâ
ïðóæèíû, ëèíåéíîãî äåìïôåðà âÿçêîãî òðåíèÿ è ñîñðå-
Ðèñ. 6. Êîíñîëüíàÿ áàëêà, ìîäåëèðóåìàÿ ýëåìåíòàìè ïëàñòèíû
è îáîëî÷êè.
Ðèñ. 7. Êîëåáàòåëüíàÿ ñèñòåìà ñ äåìïôèðîâàíèåì.
äîòî÷åííîé ìàññû ðàññìîòðèì ñèñòåìó, ñîñòîÿùóþ èç
òåëà ìàññîé m, óäåðæèâàåìîãî óïðóãîé ñâÿçüþ æ¸ñòêîñòüþ c, è äåìïôåðà âÿçêîãî òðåíèÿ ñ êîýôôèöèåíòîì äåìïôèðîâàíèÿ a, íàõîäÿùóþñÿ ïîä äåéñòâèåì âíåøíåé
ñèëû P(t) (ðèñ. 7).
Åñëè ê íåïîäâèæíîé è íåäåôîðìèðîâàííîé ñèñòåìå ïðèëîæèòü íàãðóçêó, èçìåíÿþùóþñÿ ïî ëèíåéíîìó
çàêîíó P(t) " kt, òî áåç ó÷¸òà äåìïôèðîâàíèÿ (a " 0)
ïðè t 8 0 ïîëîæåíèå òåëà îïðåäåëèòñÿ âûðàæåíèåì
x = k ( pt - sin pt ) / mp 3 [9], â êîòîðîì p = c / m – óã-
Òàáëèöà 2. Ìàêñèìàëüíûé ïðîãèá íà êîíöå áàëêè-ìåìáðàíû (ðèñ. 5).
Ñåòêà
2%10
4%20
8%40
16%80
Ïðîãèá (%10#3 in)
9.31
17.74
23.00
24.86
Àíàëèòè÷åñêîå ðåøåíèå [8]
25.00
Òàáëèöà 3. Ìàêñèìàëüíûé ïðîãèá íà êîíöå áàëêè, ïîêàçàííîé íà ðèñ. 6.
Ñåòêà
1%5
2%10
4%20
Àíàëèòè÷åñêîå ðåøåíèå [8]
Ïðîãèá (%10#3 in)
Òðåóãîëüíûå ýëåìåíòû ïëàñòèíû
×åòûð¸õóãîëüíûå ýëåìåíòû ïëàñòèíû
Òðåóãîëüíûå ýëåìåíòû îáîëî÷êè
25.04
25.05
25.05
25.00
25.21
25.11
25.08
25.00
25.06
25.04
25.03
25.00
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
ëîâàÿ ÷àñòîòà ñîáñòâåííûõ êîëåáàíèé ñèñòåìû. Ïîëîæèì m " 1 êã, ñ " 16 Í/ì, è, âûáðàâ k " 1000 äëÿ t " 0.01
ñ, ïîëó÷èì õ " 1.6499$10#4 ì. ×èñëåííîå ðåøåíèå äà¸ò
îöåíêó õ " 1.6665$10#4 ì.
Äëÿ òåñòèðîâàíèÿ ýëåìåíòà ëèíåéíîãî äåìïôåðà âÿçêîãî òðåíèÿ ðàññìîòðèì ñâîáîäíûå êîëåáàíèÿ ñèñòåìû.
Óðàâíåíèå äâèæåíèÿ ñèñòåìû îïèñûâàåòñÿ óðàâíåíèåì
mx&& - a x& + cx = 0 . Àíàëèòè÷åñêîå ðåøåíèå ýòîãî óðàâíåíèÿ ïðè íà÷àëüíûõ óñëîâèÿõ xt = 0 = x0 , x&t = 0 = x&0 èìååò âèä:
é
ù
1
x = exp( - nt ) ê x0 cos p1t + ( x&0 + nx0 ) sin p1t ú ,
p1
ë
û
ãäå n = a / 2m , p1 = p - n , à p = c / m [8]. Âûáåðåì m " 1 êã, ñ " 16 Í/ì, a " 1 Íñ/ì, õ0 " 0, x&0 " 1 ì/ñ,
òîãäà äëÿ t " 1.0 ñ ïîëó÷èì õ "#0.1147 ì. ×èñëåííîå
ðåøåíèå äà¸ò îöåíêó õ "#0.11 ì.
2
2
Ðàñïàðàëëåëèâàíèå àëãîðèòìà ðåøåíèÿ
Ïðè ðàñïàðàëëåëèâàíèè àëãîðèòìà ðåøåíèÿ ñèñòåìû (1)
ó÷èòûâàëîñü, ÷òî ìàòðèöû æ¸ñòêîñòè K è äåìïôèðîâàíèÿ C êîíñòðóêöèè ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ñóììû ìàòðèö
æåñòêîñòè è äåìïôèðîâàíèÿ ýëåìåíòîâ
K =
ne
nC
i =1
i =1
å Kie , C = å Cie .
&&, u& è u íà ðàâíûå áëîêè ïî
Åñëè ðàçäåëèòü âåêòîðà u
êîëè÷åñòâó äîñòóïíûõ ïàðàëëåëüíûõ ïðîöåññîâ è ðàññîðòèðîâàòü ìàòðèöû æ¸ñòêîñòè è ìàòðèöû äåìïôèðîâàíèÿ ýëåìåíòîâ â ñîîòâåòñòâèè ñî ñòåïåíÿìè ñâîáîäû,
âõîäÿùèìè â êàæäûé èç áëîêîâ, òî â êàæäîì ïðîöåññå
ïàðàëëåëüíî ìîãóò âûïîëíÿòüñÿ äåéñòâèÿ
é
ù
&&tj = M -1 ê Rt j - å Cie u&t - Dt 2 - å K ie ut ú ,
u
úû
i =1
i =1
ëê
nCj
nej
&&tj Dt ,
u&tj+ Dt / 2 = u&tj-Dt / 2 + u
utj+ Dt = utj + u&tj+ Dt / 2 Dt.
Ïîñëå çàâåðøåíèÿ ýòèõ âû÷èñëåíèé ïðîöåññû äîëæíû îáìåíÿòüñÿ ðåçóëüòàòàìè äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ â êàæäîì èç íèõ âåêòîðîâ u&t + Dt / 2 è ut + Dt .
Ïðè ðåàëèçàöèè îïèñàííîãî àëãîðèòìà èñïîëüçîâàëàñü òåõíîëîãèÿ MPI. Ïðîãðàììà íàïèñàíà íà ÿçûêàõ
FORTRAN è Ñ!!. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ðàñøèðåíèÿ áèáëèîòåêè ýëåìåíòîâ â ïðîöåññå ýêñïëóàòàöèè ïðîãðàììû
ïðåäóñìîòðåíà âîçìîæíîñòü âñòðàèâàíèÿ ýëåìåíòîâ áåç
Время решения (мин)
182
80
64
48
2000
4000
2000
4000
8000
8000
32
16
0
0
1
2
3
4
5
6
Количество процессов
7
8
Ðèñ. 8. Âðåìÿ ðåøåíèÿ çàäà÷ ðàçëè÷íîé ðàçìåðíîñòè â çàâèñèìîñòè îò
÷èñëà ïðîöåññîâ. Øòðèõîâûå ëèíèè ñîîòâåòñòâóþò ëèíåéíîìó óñêîðåíèþ.
êîìïèëÿöèè è ñáîðêè òåêñòîâ ïðîãðàììû. Ïðè ýòîì ïðîöåäóðû, ñîîòâåòñòâóþùèå äîáàâëÿåìûì ýëåìåíòàì, ïîìåùàþòñÿ â îòäåëüíóþ äèíàìè÷åñêè ïðèñîåäèíÿåìóþ
áèáëèîòåêó è îïèñûâàþòñÿ â êîíôèãóðàöèîííîì ôàéëå.
Ìàñøòàáèðóåìîñòü àëãîðèòìà ïðè èñïîëüçîâàíèè
ðàçëè÷íîãî ÷èñëà óçëîâ êëàñòåðà èññëåäîâàëàñü íà ïðèìåðå àíàëèçà äèíàìè÷åñêîãî îòêëèêà êîíñîëüíîé áàëêè,
ñâîáîäíûé êîíåö êîòîðîé íàãðóæàëñÿ ñèíóñîèäàëüíî
èçìåíÿþùåéñÿ âî âðåìåíè íàãðóçêîé. Áàëêà ìîäåëèðîâàëàñü êîíå÷íûìè ýëåìåíòàìè òðåóãîëüíîé îáîëî÷êè.
Ðàññìàòðèâàëèñü òðè çàäà÷è, âêëþ÷àþùèå 2, 4 è 8 òûñÿ÷
êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ. Äëÿ ñîõðàíåíèÿ ïîñòîÿííîãî øàãà
èíòåãðèðîâàíèÿ ïî âðåìåíè ðàçìåðû êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ ïðè ýòîì íå èçìåíÿëèñü, à êîððåêòèðîâàëèñü ðàçìåðû áàëêè. Âðåìÿ âûïîëíåíèÿ 31400 øàãîâ ïðèâåäåíî íà
ðèñ. 8. Íà ýòîì æå ðèñóíêå ïðèâåäåíû ãðàôèêè, ñîîòâåòñòâóþùèå ëèíåéíîìó óñêîðåíèþ.
Àâòîðû âûðàæàþò ãëóáîêóþ áëàãîäàðíîñòü Ôîíäó
ñîäåéñòâèÿ ðàçâèòèþ ìàëûõ ôîðì ïðåäïðèÿòèé â íàó÷íî-òåõíè÷åñêîé ñôåðå è Ôîíäó ÍÈÎÊÐ ÐÒ çà ôèíàíñîâóþ ïîääåðæêó ðàáîòû.
Ëèòåðàòóðà
1. ×åðíèêîâ Ñ.Ê., Àøèõìèí À.Í.: Âûñîêîïðîèçâîäèòåëüíûé êëàñòåð
íà áàçå ïðîöåññîðîâ Athlon XP. Êàçàíñêèé ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé
èíñòèòóò èì. Å. Ê. Çàâîéñêîãî 2003. Åæåãîäíèê, ñ. 162–166. Êàçàíü:
ÔèçòåõÏðåññ 2004.
2. Øàïîøíèêîâ Í.Í., Òàðàáàñîâ Í.Ä., Ïåòðîâ Â.Á., Ìÿ÷åíêîâ Â.È..:
Ðàñ÷¸òû ìàøèíîñòðîèòåëüíûõ êîíñòðóêöèé íà ïðî÷íîñòü è
æ¸ñòêîñòü. Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå 1981. 334 ñ.
3. Çåíêåâè÷ Î.: Ìåòîä êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ â òåõíèêå. Ïåð. ñ àíãë. Ì.:
Ìèð 1975. 541ñ.
4. Îáðàçöîâ È.Ô., Ñàâåëüåâ Ë.Í., Õàçàíîâ Õ.Ñ.: Ìåòîä êîíå÷íûõ
ýëåìåíòîâ â çàäà÷àõ ñòðîèòåëüíîé ìåõàíèêè ëåòàòåëüíûõ àïïàðàòîâ.
Ì.: Âûñøàÿ øêîëà 1985. 392 ñ.
5. Hing P.G., Fa L.S.: Int. J. Num. Meth. Engng., 24, 1031–1042 (1987)
6. ×åðíèêîâ Ñ.Ê., Ñàä÷èêîâ Þ.Â.: Òðóäû III Ìåæäóíàð. êîíô.
“Àâòîìîáèëü è òåõíîñôåðà”, ñ. 269–278. Êàçàíü: Èçä-âî ÊÃÒÓ
èì. Òóïîëåâà 2003.
7. Áèðãåð È.À., Ïàíîâêî ß.Ã.: Ïðî÷íîñòü, óñòîé÷èâîñòü, êîëåáàíèÿ.
Ñïðàâî÷íèê, ò. 3. Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå 1968. 567 ñ.
8. Belytschko T., Lin J.I.: Explicit algorithms for the nonlinear dynamics
of shells. Comp. Meth. Appl. Mech. and Engrg., vol. 42, 225–251 (1984)
9. Áèäåðìàí Â.Ë.: Ïðèêëàäíàÿ òåîðèÿ ìåõàíè÷åñêèõ êîëåáàíèé. Ì.:
Âûñøàÿ øêîëà 1972. 416 ñ.
Казанский физико–технический институт 2006
Ìåõàíèçìû ôîðìèðîâàíèÿ, ñîõðàíåíèÿ è ðåêîíñîëèäàöèè äîëãîâðåìåííîé ïàìÿòè
Ò. Õ. Ãàéíóòäèíîâà, Ð. Ð. Òàãèðîâà, À. È. Èñìàèëîâà, Ë. Í. Ìóðàíîâà, Õ. Ë. Ãàéíóòäèíîâ
Îòäåë ìåäèöèíñêîé ôèçèêè, ëàáîðàòîðèÿ áèîôèçèêè
 ðàáîòå èññëåäîâàíî âëèÿíèå áëîêàòîðà áåëêîâîãî ñèíòåçà àíèçîìèöèíà (ÀÍ) íà êîíòåêñòóàëüíóþ ïàìÿòü
âèíîãðàäíîé óëèòêè Helix lucorum. Òåñòèðîâàíèå äîëãîâðåìåííîé êîíòåêñòóàëüíîé ïàìÿòè ïîêàçûâàåò, ÷òî
òîëüêî èíúåêöèÿ ÀÍ ðàçðóøàåò êîíòåêñòóàëüíîå îáóñëîâëèâàíèå.  êîíòðîëüíîé ñåðèè, ãäå óëèòêè áûëè èíúåöèðîâàíû ÀÍ, ëèáî ôèçèîëîãè÷åñêèì ðàñòâîðîì áåç íàïîìèíàíèÿ, íå íàáëþäàëîñü íàðóøåíèÿ äîëãîâðåìåííîé êîíòåêñòóàëüíîé ïàìÿòè, â òî âðåìÿ êàê èíúåêöèÿ ÀÍ âî âðåìÿ ñåññèè îáó÷åíèÿ (òðåíèðîâêè) ïîëíîñòüþ
íàðóøàëà (òîðìîçèëà) äîëãîâðåìåííóþ ïàìÿòü.  ïðîâåä¸ííûõ ýêñïåðèìåíòàõ ïî ôîðìèðîâàíèþ îáñòàíîâî÷íîãî óñëîâíîãî ðåôëåêñà ó âèíîãðàäíîé óëèòêè âïåðâûå íà ìîëëþñêàõ ïîêàçàíî, ÷òî ïðîöåññ ðåàêòèâàöèè
äîëãîâðåìåííîé îáñòàíîâî÷íîé ïàìÿòè çàâèñèò îò áåëêîâîãî ñèíòåçà. Òàêèì îáðàçîì, ïîêàçàíî, ÷òî â îïðåäåë¸ííûõ ñëó÷àÿõ áëîêàäà ñèíòåçà áåëêà ïðè ðåàêòèâàöèè äîëãîâðåìåííîé ïàìÿòè (âîñïîìèíàíèè) ìîæåò ïðèâåñòè ê íàðóøåíèþ ïàìÿòè.
Ââåäåíèå
Ìåòîäèêà ýêñïåðèìåíòà
Ïàìÿòü – ñàìàÿ äîëãîâå÷íàÿ èç íàøèõ ñïîñîáíîñòåé.
Êîãäà ìû ãîâîðèì î ìåõàíèçìàõ ïàìÿòè, òî ìû ãîâîðèì
î ïðîöåññàõ, ÷åðåç êîòîðûå äîëæåí ïðîéòè ëþáîé ÷åëîâåê, ÷òîáû çàïîìíèòü íóæíóþ èíôîðìàöèþ, à âïîñëåäñòâèè åå âîñïðîèçâåñòè. Îñíîâíûìè ïðîöåññàìè ïàìÿòè
ÿâëÿþòñÿ çàïîìèíàíèå, ñîõðàíåíèå, âîñïðîèçâåäåíèå è
çàáûâàíèå [1].
Îäíèì èç õàðàêòåðíûõ ñâîéñòâ äîëãîâðåìåííîé ïàìÿòè ÿâëÿåòñÿ åå ÷óâñòâèòåëüíîñòü ê áëîêàäå áåëêîâîãî
ñèíòåçà. Ýòî ïðîÿâëÿåòñÿ â òîì, ÷òî îíà íåóñòîé÷èâà ñðàçó ïîñëå ïîëó÷åíèÿ íîâîé èíôîðìàöèè, íî ñòàíîâèòñÿ ñòàáèëüíîé ñî âðåìåíåì, ýòîò ôåíîìåí èçâåñòåí êàê êîíñîëèäàöèÿ ïàìÿòè [2–4]. Íåñòàáèëüíîå ñîñòîÿíèå ïàìÿòè
õàðàêòåðíî äëÿ ôàçû äîëãîâðåìåííîé ïàìÿòè, ïðåäøåñòâóþùåé åå êîíñîëèäàöèè èëè ïåðåõîäó èç êðàòêîâðåìåííîé
ïàìÿòè â äîëãîâðåìåííóþ. Äâóìÿ ãðóïïàìè àâòîðîâ áûëà
ïîêàçàíà âîçìîæíîñòü àìíåçèè ïàìÿòè ïðè ðåàêòèâàöèè
ðåçóëüòàòîâ îáó÷åíèÿ ó êðûñ [5, 6]. Áûëî ïîêàçàíî, ÷òî
ëîêàëüíîå ââåäåíèå èíãèáèòîðà áèîñèíòåçà áåëêà àíèçîìèöèíà (ÀÍ) áûñòðî, ïîñëå 24-÷àñîâîãî òåñòà íà ïàìÿòü,
ðàçðóøàëà ïàìÿòü, êîòîðàÿ òåñòèðîâàëàñü íà ñëåäóþùèé
äåíü è ÷åðåç 48 ÷àñîâ. Ýòè ðåçóëüòàòû ïðåäïîëàãàþò, ÷òî
ïîñëå ðåàêòèâàöèè äîëãîâðåìåííàÿ ïàìÿòü, îñíîâàííàÿ íà
ýòîì îáó÷åíèè, ñòàíîâèòñÿ ÷óâñòâèòåëüíîé ê èíãèáèòîðàì áåëêîâîãî ñèíòåçà ïîñëå íà÷àëüíîãî îáó÷åíèÿ.
Òàêèì îáðàçîì, ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå ïîäòâåðæäàþò íåóñòîé÷èâîñòü ïàìÿòè â îïðåäåë¸ííûå ôàçû è äåëàþò àêòóàëüíûì äåòàëüíûé àíàëèç ïðîöåññîâ, ïðîõîäÿùèõ ïðè ðåàêòèâàöèè äîëãîâðåìåííîé ïàìÿòè [7]. Ïîýòîìó íàìè áûëî ïðåäïðèíÿòî èññëåäîâàíèå âëèÿíèÿ áëîêàäû ñèíòåçà áåëêà ÀÍ ïðè ïîâòîðíîì íàïîìèíàíèè íà
ðåêîíñîëèäàöèþ ïàìÿòè ïîñëå âûðàáîòêè îáñòàíîâî÷íîãî óñëîâíîãî ðåôëåêñà.
 ïðåäñòàâëåííûõ ñåðèÿõ ýêñïåðèìåíòîâ áûëà èñïîëüçîâàíà 161 âèíîãðàäíàÿ óëèòêà Helix lucorum (êðûìñêàÿ
ïîïóëÿöèÿ). Äî ýêñïåðèìåíòà óëèòêè íå ìåíåå äâóõ íåäåëü íàõîäèëèñü â àêòèâíîì ñîñòîÿíèè âî âëàæíîé àòìîñôåðå, è èõ êîðìèëè ìîðêîâêîé. Áûëî âûïîëíåíî 6
ñåðèé ýêñïåðèìåíòîâ ñ óëèòêàìè (íàèâíûå, ýêñïåðèìåíòàëüíûå è êîíòðîëüíûå) ïî 4–16 óëèòîê â êàæäîé ãðóïïå. Ïðîöåäóðà âûðàáîòêè îáñòàíîâî÷íîãî óñëîâíîãî
ðåôëåêñà (ÓÐ) ïðîâîäèëàñü â ýêñïåðèìåíòàëüíîé ñèñòåìå, êîãäà óëèòêè çà ðàêîâèíó æ¸ñòêî êðåïèëèñü ê øòàòèâó òàê, ÷òîáû óëèòêà ìîãëà ñâîáîäíî ïîëçàòü ïî øàðó,
ïëàâàþùåìó â âîäå, ñîäåðæàùåé 0.01% NaCl [8]. Äî ïåðâîãî òåñòèðîâàíèÿ âñå óëèòêè 1–2 äíÿ ïðèó÷àëèñü ê ýêñïåðèìåíòàëüíîé îáñòàíîâêå. Ïðîöåäóðó îáó÷åíèÿ íà÷èíàëè ïîñëå òåñòèðîâàíèÿ, ïðè ýòîì óëèòêè (n " 10) â
òå÷åíèå 5 äíåé ïîëó÷àëè ïî 5 ýëåêòðè÷åñêèõ ðàçäðàæåíèé â äåíü (1–4 ìÀ, 1 ñ, 50 Ãö) ÷åðåç ïðèêîñíîâåíèå
äâóõ ìàêðîýëåêòðîäîâ ê ïåðåäíåé ÷àñòè íîãè è ê õâîñòó.
Âî âðåìÿ òåñòèðîâàíèÿ îáîðîíèòåëüíîãî ïîâåäåíèÿ
æèâîòíûõ èçìåðÿëè àìïëèòóäó âòÿãèâàíèÿ îììàòîôîðîâ
â îòâåò íà òàêòèëüíóþ ñòèìóëÿöèþ ïåðåäíåé ÷àñòè íîãè
è âèçóàëüíî îöåíèâàëè ñîêðàùåíèå îììàòîôîðîâ (â ïðîöåíòàõ). Ïðè ýòîì çà 100% ïðèíèìàëè ìàêñèìàëüíóþ
äëèíó îììàòîôîðîâ è çàïèñûâàëè, êàê ñèëüíî óëèòêà
âòÿãèâàëà îììàòîôîðû (íà 0, 25, 50, 75 èëè 100%). Òåñòèðîâàíèå ïðîâîäèëè íà øàðå (ò.å. â ñòàíäàðòíûõ óñëîâèÿõ, êîãäà âñåõ æèâîòíûõ îïûòíûõ ãðóïï ïîäâåðãàëè
âîçäåéñòâèþ ýëåêòðè÷åñêèì òîêîì) è íà ïëîñêîé ïîâåðõíîñòè êðûøêè òåððàðèóìà (ò.å. â óñëîâèÿõ, îòëè÷íûõ îò
ñòàíäàðòíûõ).
Âñåãäà ïðîèçâîäèëîñü ïî 4 òåñòà.
Íà ñëåäóþùèé äåíü ïîñëå òåñòèðîâàíèÿ, ïîäòâåðæäàþùåãî âûðàáîòêó îáñòàíîâî÷íîãî óñëîâíîãî ðåôëåê183
184
|
научные сообщения
ñà, óëèòîê ïîìåùàëè íà 20 ìèí íà øàð, ÷òî ñëóæèëî
íàïîìèíàíèåì îáñòàíîâî÷íîãî ÓÐ, à çàòåì áëîêèðîâàëè
áèîñèíòåç áåëêà èíúåêöèåé ÀÍ ïî 0.4 ìã íà óëèòêó,
êîòîðûé áûë ðàñòâîð¸í â 0.2 ìë ôèçèîëîãè÷åñêîãî ðàñòâîðà (ÔÐ) äëÿ âèíîãðàäíîé óëèòêè. Äðóãîé ãðóïïå
(n " 10), äëÿ ñðàâíåíèÿ, ïîñëå íàïîìèíàíèÿ ââîäèëè òàêîå æå êîëè÷åñòâî ÔÐ.  êà÷åñòâå êîíòðîëÿ (n " 10) èñïîëüçîâàëèñü èíòàêòíûå óëèòêè, ñîäåðæàâøèåñÿ âìåñòå
ñ ýêñïåðèìåíòàëüíûìè ãðóïïàìè â òåõ æå óñëîâèÿõ.
Àíèçîìèöèí (Sigma) ðàñòâîðÿëñÿ â ÔÐ ñ äîáàâëåíèåì ýêâèìîëÿðíîãî êîëè÷åñòâà 1Í ÍÑl, çàòåì ðàñòâîð
äîâîäèëñÿ äî ðÍ 7.6.
Âñå ýêñïåðèìåíòû ïðîâîäèëèñü ñ ïðèìåíåíèåì ìåòîäà äâîéíîãî ñëåïîãî êîíòðîëÿ. Ðåçóëüòàòû ñòàòèñòè÷åñêè îáðàáàòûâàëèñü ñ ïðèìåíåíèåì t-êðèòåðèÿ Ñòüþäåíòà, äëÿ êàæäîãî ñëó÷àÿ ïîëó÷àëè ñðåäíåå çíà÷åíèå
èçìåðÿåìîé âåëè÷èíû è ñòàíäàðòíóþ îøèáêó ñðåäíåãî
(M ) SEM).
Ðåçóëüòàòû
Êîíòåêñòóàëüíàÿ ïàìÿòü ó óëèòîê
Âî âðåìÿ ïðåäâàðèòåëüíîãî òåñòèðîâàíèÿ íå íàáëþäàëîñü çíà÷èòåëüíûõ îòëè÷èé â àìïëèòóäå îòäåðãèâàíèÿ
îììàòîôîðîâ â îòâåò íà òåñòîâóþ òàêòèëüíóþ ñòèìóëÿöèþ âî âñåõ ãðóïïàõ æèâîòíûõ êàê íà ïëàñòèêîâûõ
øàðàõ, òàê è íà ïëîñêîé ïîâåðõíîñòè (ñì. ïåðâûå äâå
êîëîíêè íà ðèñ. 1–4).
Ïîñëå òåñòèðîâàíèÿ êîíòðîëüíûå è ýêñïåðèìåíòàëüíûå ãðóïïû óëèòîê áûëè ïîäâåðãíóòû ýëåêòðè÷åñêèì
øîêàì – èì íàíîñèëèñü ýëåêòðè÷åñêèå ñòèìóëû â òå÷åíèå 5 äíåé è çàòåì ÷åðåç 2 äíÿ îòäûõà æèâîòíûå òåñòèðîâàëèñü â îáåèõ ñèòóàöèÿõ. Óñðåäíåíèå ðåçóëüòàòîâ ïîêàçûâàåò, ÷òî âî âñåõ ñëó÷àÿõ îòâåòû â êîíòåêñòå, â êîòîðîì óëèòêè ïîäâåðãàëèñü ýëåêòðè÷åñêèì ñòèìóëàì,
áûëè çíà÷èòåëüíî ñèëüíåå, ÷åì òå, êîòîðûå áûëè â íåéòðàëüíîì êîíòåêñòå (p ^ 0.001, ïð êðèòåðèþ Ìàííà-Óèòíè) (n äëÿ êàæäîé ãðóïïû ïîêàçàíî íà ðèñ. 1 è 2). Îòëè÷èå â âûáðàííûõ (ïàðàëëåëüíûõ) ãðóïïàõ íàèâíûõ óëèòîê âî âñåõ êîíòåêñòàõ áûëè íåçíà÷èòåëüíûìè (ðèñ. 1, 2,
4). Âèäíî, ÷òî óëèòêè äåìîíñòðèðóþò óâåëè÷åíèå àìïëèòóäû îáîðîíèòåëüíîé ðåàêöèè òîëüêî â òîì îêðóæåíèè, ãäå ïðîèçâîäèëèñü ýëåêòðè÷åñêèå ñòèìóëû. Ýòîò
âûâîä íàõîäèòñÿ â ñîîòâåòñòâèè ñ ïðåäïîëîæåíèåì, ÷òî
óëèòêè ìîãóò äèôôåðåíöèðîâàòü (óçíàâàòü) òî îêðóæåíèå, â êîòîðîì áûëè ïðåäúÿâëåíû ýëåêòðîøîêè. Êîíòåêñòóàëüíàÿ ñïåöèôè÷íîñòü îêðóæåíèÿ ÷ðåçâû÷àéíî âàæíà,
ò.ê. ïîçâîëÿåò íàì èñõîäèòü èç òîãî, ÷òî ñåíñèòèçèðóþùèé ýôôåêò øîêîâ ÿâëÿåòñÿ ðåçóëüòàòîì òðåíèðîâêè. Ýòè
ðåçóëüòàòû ïðåäïîëàãàþò ñóùåñòâîâàíèå äîëãîâðåìåííûõ èçìåíåíèé â ïîâåäåíèè (ïîÿâëåíèå êîíòåêñòóàëüíî
çàâèñèìîé ïàìÿòè) ïîñëå íåñëó÷àéíîé ñèëüíîé ñòèìóëÿöèè, ÷òî ìîæåò ïîÿâèòüñÿ òîëüêî â òîì êîíòåêñòå, â
êîòîðîì ïîÿâèëàñü ýëåêòðè÷åñêàÿ ñòèìóëÿöèÿ.
Казанский физико–технический институт 2006
%
n=9
100
Шар
Плоскость
n=9
ФР
АН
80
60
40
n=30
20
0
Ðèñ. 1. Ñðåäíèå èçìåíåíèÿ âåëè÷èíû îáîðîíèòåëüíîé ðåàêöèè óëèòêè
íà òåñòîâîå òàêòèëüíîå ðàçäðàæåíèå óëèòîê, óêîëîòûõ ÀÍ è ÔÐ áåç
ïîäêðåïëåíèÿ. Òðåòüÿ ãðóïïà – èíòàêòíûå óëèòêè (áåç âîçäåéñòâèé). n –
êîëè÷åñòâî æèâîòíûõ. Ñòðåëêîé ïîêàçàí ìîìåíò ýëåêòðîðàçäðàæåíèÿ.
Ýôôåêòû èíúåêöèè áëîêàòîðà áèîñèíòåçà áåëêà íà
êîíòåêñòóàëüíóþ ïàìÿòü
Ââåäåíèå ÀÍ íàèâíûì óëèòêàì íå âûçûâàëî íèêàêèõ
äîñòîâåðíûõ èçìåíåíèé â ðåàêöèÿõ íà îáîðîíèòåëüíûå
ñòèìóëû.
Íåñêîëüêî ãðóïï æèâîòíûõ îäíîâðåìåííî îáó÷àëè â
ñëåäóþùåé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè.
Ïðîòîêîë ¹ 1: Ïåðâûå äâà äíÿ – ïðèó÷åíèå ê óñòàíîâêå, òåñòèðîâàíèå; ñëåäóþùèå 5 äíåé – ýëåêòðîøîêè
ïî 1–4 ìÀ, 1 ñ, 50 Ãö; ñëåäóþùèå 2 äíÿ – îòäûõ, êîðìëåíèå, òåñòèðîâàíèå; ñëåäóþùèé äåíü – íàïîìèíàíèå
(óëèòîê ïîìåùàëè íà 20 ìèí íà øàð, ÷òî ñëóæèëî íàïîìèíàíèåì îáñòàíîâî÷íîãî ÓÐ), èíúåêöèè ÀÍ 0.4 ìã íà
óëèòêó èëè ÔÐ ïî 0.2 ìë ñðàçó ïîñëå íàïîìèíàíèÿ; ïîñëåäíèé äåíü – òåñòèðîâàíèå.
Òåñòèðîâàíèå îáîðîíèòåëüíûõ ðåàêöèé – ñîêðàùåíèÿ îììàòîôîðîâ â îòâåò íà òàêòèëüíóþ ñòèìóëÿöèþ
ïåðåäíåé ÷àñòè íîãè – ïîêàçûâàåò äîñòîâåðíîå âîçðàñòàíèå îáîðîíèòåëüíûõ ðåàêöèé, êîãäà âèíîãðàäíàÿ óëèòêà
íàõîäèòñÿ íà øàðå (â 5–7 ðàç, p ^ 0.001, n " 10 â êàæäîé ãðóïïå), â òî æå âðåìÿ ÷èñëî îáîðîíèòåëüíûõ ðåàê-
100
Шар
Плоскость
%
n=16
n=17
ФР
80
60
40
20
АН
n=30
0
Ðèñ. 2. Ñðåäíèå èçìåíåíèÿ âåëè÷èíû îáîðîíèòåëüíîé ðåàêöèè óëèòêè
íà òåñòîâîå òàêòèëüíîå ðàçäðàæåíèå óëèòîê, óêîëîòûõ ÀÍ è ÔÐ ñðàçó
ïîñëå ïîäêðåïëåíèÿ. Òðåòüÿ ãðóïïà – èíòàêòíûå óëèòêè (áåç âîçäåéñòâèé). n – êîëè÷åñòâî æèâîòíûõ.
научные сообщения
100
Казанский физико–технический институт 2006 |
%
ФР
Шар
Плоскость
100
%
80
80
Шар
Плоскость
n=7
n=11
АН
185
ФР
60
60
АН
40
40
20
n=4
n=4
n=30
0
20
n=30
0
Ðèñ. 3. Ñðåäíèå èçìåíåíèÿ âåëè÷èíû îáîðîíèòåëüíîé ðåàêöèè óëèòêè
íà òåñòîâîå òàêòèëüíîå ðàçäðàæåíèå óëèòîê, óêîëîòûõ ÀÍ è ÔÐ ñðàçó
ïîñëå êàæäîãî ýëåêòðîøîêà. Òðåòüÿ ãðóïïà – èíòàêòíûå óëèòêè (áåç
âîçäåéñòâèé). n – êîëè÷åñòâî æèâîòíûõ. Ñòðåëêîé ïîêàçàí ìîìåíò
ýëåêòðîðàçäðàæåíèÿ.
Ðèñ. 4. Ñðåäíèå èçìåíåíèÿ âåëè÷èíû îáîðîíèòåëüíîé ðåàêöèè óëèòêè
íà òåñòîâîå òàêòèëüíîå ðàçäðàæåíèå óëèòîê, óêîëîòûõ ÀÍ è ÔÐ ñðàçó
ïîñëå ñîâìåñòíîãî ïðèìåíåíèÿ ïîäêðåïëåíèÿ è íàïîìèíàíèÿ. Òðåòüÿ
ãðóïïà – èíòàêòíûå óëèòêè (áåç âîçäåéñòâèé). n – êîëè÷åñòâî æèâîòíûõ. Ñòðåëêîé ïîêàçàí ìîìåíò ýëåêòðîðàçäðàæåíèÿ.
öèé ïðè òåñòèðîâàíèè íà ïëîñêîé ïîâåðõíîñòè äîñòîâåðíî íå óâåëè÷èâàåòñÿ (ðèñ. 1). Ýòîò ðåçóëüòàò äåìîíñòðèðóåò âûðàáîòêó ó óëèòêè îáñòàíîâî÷íîãî ÓÐ. Íà ñëåäóþùèé äåíü ïîñëå òåñòèðîâàíèÿ ïðîâîäèëè ñåàíñ “íàïîìèíàíèÿ”, êîòîðûé çàêëþ÷àëñÿ â ïîìåùåíèè óëèòîê
íà 20 ìèí íà øàð, íà êîòîðîì ïðè îáó÷åíèè èì ïðåäúÿâëÿëè ýëåêòðè÷åñêèé òîê, ÷òî ñëóæèëî íàïîìèíàíèåì
îáñòàíîâî÷íîãî ÓÐ. Çàòåì, ñðàçó ïîñëå íàïîìèíàíèÿ,
óëèòêàì ïðîèçâîäèëè èíúåêöèþ ÀÍ (êîíòðîëüíûì óëèòêàì ââîäèëñÿ ÔÐ). Ïîâòîðíîå òåñòèðîâàíèå ïîêàçàëî, ÷òî
èíúåêöèÿ ÀÍ ïîñëå ïåðâîãî òåñòèðîâàíèÿ ïðèâîäèëà ê
ïîëíîìó çàáûâàíèþ îáñòàíîâî÷íîãî ÓÐ (ðèñ. 2), îòëè÷èÿ îòâåòîâ íà øàðå äî è ïîñëå ÀÍ äîñòîâåðíû, p ^ 0.001;
îòëè÷èÿ îòâåòîâ íà øàðå è ñòåêëå ïîñëå ÀÍ íåäîñòîâåðíû.  òî æå âðåìÿ óëèòêè, ïîëó÷èâøèå èíúåêöèþ ÔÐ,
äåìîíñòðèðóþò îáñòàíîâî÷íûé ÓÐ (åñòü äîñòîâåðíàÿ
ðàçíèöà ìåæäó òåñòèðîâàíèåì íà øàðå è íà ñòåêëå).
Òàêèì îáðàçîì, ïðîÿâëåíèÿ îáñòàíîâî÷íîãî ÓÐ ìîãóò
áûòü çàáëîêèðîâàíû ïðèìåíåíèåì áëîêàòîðà áèîñèíòåçà (â íàøåì ñëó÷àå ÀÍ) âî âðåìÿ íàïîìèíàíèÿ.
Êðîìå òîãî, áûëà ïðîâåäåíà äîïîëíèòåëüíàÿ ñåðèÿ
ýêñïåðèìåíòîâ, êîòîðàÿ ïîêàçàëà, ÷òî åñëè ïîñëå êàæäîé ñåññèè îáó÷åíèÿ óëèòêàì èíúåöèðîâàòü ÀÍ, òî âûðàáîòêè îáñòàíîâî÷íîãî óñëîâíîãî ðåôëåêñà íå ïðîèñõîäèò (ðèñ. 3).
Ïðîòîêîë ¹ 2: Ïåðâûå äâà äíÿ – ïðèó÷åíèå ê óñòàíîâêå, òåñòèðîâàíèå; ñëåäóþùèå 5 äíåé – ýëåêòðîøîêè
ïî 1–4 ìÀ, 1 ñ, 50 Ãö; ñëåäóþùèå 2 äíÿ – îòäûõ, êîðìëåíèå, òåñòèðîâàíèå; ñëåäóþùèå 4 äíÿ – ýëåêòðîøîêè
ïî 1–4 ìÀ, 1 ñ, 50 Ãö; ñëåäóþùèå 2 äíÿ – îòäûõ, êîðìëåíèå, òåñòèðîâàíèå; ñëåäóþùèé äåíü – íàïîìèíàíèå ñ
ïîäêðåïëåíèåì äâóìÿ ýëåêòðîøîêàìè, èíúåêöèè ÀÍ 0.4
ìã íà óëèòêó èëè ÔÐ ïî 0.2 ìë ñðàçó ïîñëå íàïîìèíàíèÿ; ïîñëåäíèé äåíü – òåñòèðîâàíèå.
Ýòà ñåðèÿ ýêñïåðèìåíòîâ îòëè÷àëàñü îò ïðåäûäóùåãî ïðîòîêîëà òåì, ÷òî âûðàáîòêà ÓÐ ïðîâîäèëàñü â äâà
ýòàïà è íàïîìèíàíèå ñîïðîâîæäàëîñü ïðèìåíåíèåì ïîäêðåïëåíèÿ äâóìÿ ýëåêòðîøîêàìè. Òåñòèðîâàíèå îáîðîíèòåëüíûõ ðåàêöèé ñîêðàùåíèÿ îììàòîôîðîâ â îòâåò íà
òàêòèëüíóþ ñòèìóëÿöèþ íîãè ïîêàçûâàåò äîñòîâåðíîå
ïîñòåïåííîå âîçðàñòàíèå îáîðîíèòåëüíûõ ðåàêöèé, êîãäà âèíîãðàäíàÿ óëèòêà íàõîäèòñÿ íà øàðå, îäíàêî è ÷èñëî îáîðîíèòåëüíûõ ðåàêöèé ïðè òåñòèðîâàíèè íà ïëîñêîé ïîâåðõíîñòè òàêæå âîçðàñòàåò ïîñëå âòîðîé ñåññèè
ýëåêòðîøîêîâ (ïðèìåðíî â 3 ðàçà, ðèñ. 4). Ýòîò ðåçóëüòàò äåìîíñòðèðóåò ôîðìèðîâàíèå ó óëèòêè êàê îáñòàíîâî÷íîãî îáó÷åíèÿ, òàê è ñåíñèòèçàöèè. Ñðàçó, ïîñëå íàïîìèíàíèÿ ñ ïðèìåíåíèåì ýëåêòðîøîêà (ò.å. ôàêòè÷åñêè
ñåññèè îáó÷åíèÿ), óëèòêàì ââîäèëè ÀÍ. Ïîâòîðíîå òåñòèðîâàíèå ïîêàçàëî, ÷òî èíúåêöèÿ ÀÍ ïðè òàêîì ïðîòîêîëå ýêñïåðèìåíòà (ðèñ. 2, n " 5 â ãðóïïå) íå ïðèâîäèëà
ê ïîëíîìó çàáûâàíèþ ïîëó÷åííîãî íàâûêà, íàáëþäàëîñü
òîëüêî ÷àñòè÷íîå íåäîñòîâåðíîå óìåíüøåíèå îáîðîíèòåëüíûõ ðåàêöèé, õîòÿ ðàçíèöà ìåæäó îòâåòàìè â äâóõ
îáñòàíîâêàõ ñîõðàíèëàñü è äàæå óâåëè÷èëàñü. Òàêèì
îáðàçîì, ýòè ðåçóëüòàòû ïîêàçûâàþò, ÷òî â çàâèñèìîñòè
îò óñëîâèé îáó÷åíèÿ âëèÿíèå áëîêàòîðà ñèíòåçà ìîæåò
íå ïðîÿâëÿòüñÿ.
Îáñóæäåíèå
Îäíèì èç õàðàêòåðíûõ ñâîéñòâ äîëãîâðåìåííîé ïàìÿòè
ÿâëÿåòñÿ å¸ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ê áëîêàäå áåëêîâîãî ñèíòåçà. Ýòî ïðîÿâëÿåòñÿ â òîì, ÷òî îíà íåóñòîé÷èâà ñðàçó
ïîñëå ïîëó÷åíèÿ íîâîé èíôîðìàöèè, íî ñòàíîâèòñÿ ñòàáèëüíîé ñî âðåìåíåì. Ýòîò ôåíîìåí èçâåñòåí êàê êîíñîëèäàöèÿ ïàìÿòè. Òàê êàê ýòà ñòðóêòóðíàÿ ðåîðãàíèçàöèÿ
íóæäàåòñÿ â íîâûõ áåëêàõ è ýêñïðåññèè ãåíîâ, òî ýòî
îáúÿñíÿåò, ïî÷åìó äîëãîâðåìåííàÿ ïàìÿòü âîñïðèèì÷èâà ê òîðìîæåíèþ ñèíòåçà áåëêà è ÐÍÊ ñðàçó ïîñëå îáó÷åíèÿ. Êðîìå ïåðèîäà ÷óâñòâèòåëüíîñòè ê áëîêàòîðàì
ñèíòåçà áåëêà ñðàçó ïîñëå îáó÷åíèÿ, áûëî óáåäèòåëüíî
ïîêàçàíî, ÷òî íàïîìèíàíèå (îáðàùåíèå ê ïàìÿòè, ðåàêòèâàöèÿ ïàìÿòè) òàêæå ñâÿçàíî ñ ïîÿâëåíèåì ïåðèîäà
÷óâñòâèòåëüíîñòè ê áëîêàòîðàì ñèíòåçà áåëêà [1]. Èìåþòñÿ ðåçóëüòàòû, êîòîðûå ïîêàçûâàþò, ÷òî â îïðåäåë¸ííûõ ñëó÷àÿõ ïîñëå ðåàêòèâàöèè äîëãîâðåìåííàÿ ïàìÿòü
186
|
научные сообщения
èëè ñïîñîáíîñòü ê âîñïðîèçâåäåíèþ ïàìÿòè, ñòàíîâèòñÿ
÷óâñòâèòåëüíîé ê èíãèáèòîðàì áåëêîâîãî ñèíòåçà ïîñëå
íà÷àëüíîãî îáó÷åíèÿ. Áûëî âûäâèíóòî ïðåäïîëîæåíèå,
÷òî ïðè äåéñòâèè íàïîìèíàíèÿ ïàìÿòü ðåàêòèâèðóåòñÿ,
â ïðîöåññå ÷åãî çàïóñêàåòñÿ êàñêàä ìîëåêóëÿðíûõ ñîáûòèé, àíàëîãè÷íûé ïðîòåêàþùåìó ïðè èçíà÷àëüíîì ôîðìèðîâàíèè ïàìÿòè è äîëãîâðåìåííî êîíñîëèäèðîâàííàÿ
ïàìÿòü ìîæåò áûòü ðàçðóøåíà òåìè æå ôàêòîðàìè, êîòîðûå ðàçðóøàþò âíîâü ôîðìèðóåìóþ ïàìÿòü âñêîðå ïîñëå å¸ âûðàáîòêè, åñëè èõ ïðèìåíÿòü îäíîâðåìåííî (ñîâìåñòíî) ñ íàïîìèíàíèåì, ïðåäñòàâëÿþùèì ÷àñòü ñèòóàöèè îáó÷åíèÿ [5, 7]. Íå ÿñíî ïîëíîñòüþ, îáóñëîâëåíî ëè
ýòî ðàçðóøåíèå ðåêîíñîëèäàöèåé ñóùåñòâîâàâøåé ïðåäûäóùåé ïàìÿòè de novo èëè äåôèöèòîì âîñïîìèíàíèÿ
[9, 10].
 äàííîì èññëåäîâàíèè ïîëó÷åííûå íàìè äàííûå
ïîêàçûâàþò, ÷òî íàïîìèíàíèå (ðåàêòèâàöèÿ ïàìÿòè) ÷åðåç äâà äíÿ ïîñëå óñïåøíîãî îáó÷åíèÿ âûçûâàåò ïðîöåññ, ÷óâñòâèòåëüíûé ê áëîêàäå ñèíòåçà áåëêà. Ýòî ïîçâîëÿåò ñäåëàòü âûâîä î íàëè÷èè ó âèíîãðàäíîé óëèòêè
ïðîöåññà ðåêîíñîëèäàöèè. Âàæíî îòìåòèòü, ÷òî, åñëè
íàïîìèíàíèå ñîïðîâîæäàåòñÿ ïîäêðåïëåíèåì, ò.å. åñëè
áëîêàäà ñèíòåçà áåëêà áóäåò ïðîâîäèòüñÿ ñðàçó ïîñëå
îáó÷åíèÿ (ïðîòîêîë ¹ 2), òî íàáëþäàþòñÿ èíûå ïîâåäåí÷åñêèå èçìåíåíèÿ. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû èíòåðåñíû åùå è ïî òîé ïðè÷èíå, ÷òî ó óëèòêè õîðîøî èçó÷åíà
ñåòü íåéðîíîâ, ëåæàùàÿ â îñíîâå óñëîâíîé îáîðîíèòåëüíîé ðåàêöèè, îïèñàíû òàêæå íåéðîíû, ìîäóëèðóþùèå
ñèíàïòè÷åñêèé âõîä êîìàíäíûõ íåéðîíîâ îáîðîíèòåëüíîãî ïîâåäåíèÿ è óñòàíîâëåíî, ÷òî ëîêóñ ïëàñòè÷íîñòè
îáñòàíîâî÷íîé ïàìÿòè îòëè÷åí îò ëîêóñà ïëàñòè÷íîñòè
îáîðîíèòåëüíîé ðåàêöèè [11]. Ïîëó÷åííûå íàìè ðåçóëüòàòû äåìîíñòðèðóþò çàâèñèìîñòü ôîðìèðîâàíèÿ äîëãî-
Казанский физико–технический институт 2006
âðåìåííîé ïàìÿòè îò ïðîòîêîëà ýêñïåðèìåíòà. Íàøè
ýêñïåðèìåíòû òàêæå ïîêàçûâàþò ÿâëåíèå çàâèñèìîãî îò
áåëêîâîãî ñèíòåçà ïðîöåññà ðåàêòèâàöèè äîëãîâðåìåííîé ïàìÿòè îáñòàíîâî÷íîãî ÓÐ.  íàøåì ñëó÷àå äëÿ
ñòàáèëèçàöèè ïàìÿòè ïîñëå íàïîìèíàíèÿ (ðåêîíñîëèäàöèè) òðåáóåòñÿ íîâûé ñèíòåç áåëêà êàê ðàç ïîñëå íàïîìèíàíèÿ.
Òàêèì îáðàçîì, â ýêñïåðèìåíòàõ ïî ôîðìèðîâàíèþ
îáñòàíîâî÷íîãî ÓÐ ó âèíîãðàäíîé óëèòêè âïåðâûå íà
ìîëëþñêàõ ïîêàçàíî ÿâëåíèå çàâèñèìîãî îò áåëêîâîãî
ñèíòåçà ïðîöåññà ðåàêòèâàöèè äîëãîâðåìåííîé îáñòàíîâî÷íîé ïàìÿòè.
Ðàáîòà ïîääåðæàíà ãðàíòàìè Ðîññèéñêîãî ôîíäà
ôóíäàìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé (¹ 04-04-48817, ¹ 0704-00224).
Ëèòåðàòóðà
1. Ãàéíóòäèíîâ Õ.Ë., Ãàéíóòäèíîâà Ò.Õ.: Ïðîáëåìû ïàìÿòè: êóðñ
ëåêöèé. Ó÷åá. ïîñîáèå. Êàçàíü: ÒÃÃÏÓ 2006. 76 ñ.
2. Bourtchouladze R., Abel T., Berman N., Gordon R., Lapidus K., Kandel
E.R.: Learning and Memory 5, 365–374 (1998)
3. Quevedo J., Vianna M.R.M., Roesler R., de-Paris F., Izquierdo I., Rose
S.P.R.: Learning and Memory 6, 600–607 (1999)
4. Sutton M.A., Carew T.J.: Neuron 26, 219–231 (2000)
5. Nader K., Schafe G.E., Le Doux J.E.: Nature 406(6797), 722–726 (2000)
6. Taubenfeld S.M., Milekic M.H., Monti B., Alberini C.M.: Nature (Neuroscience) 4(8), 813–818 (2001)
7. Sara S.J.: Learning and Memory 7, 73–84 (2000)
8. Balaban P.M.: Prog. Neurobiol. 41, 1–19 (1993)
9. Anokhin K.V., Tiunova A.A., Rose S.P.: Eur. J. Neurosci. 15, 1759–
1765 (2002)
10. Duvarci S., Nader K.: J. Neurosci. 24, 9269–9275 (2004)
11. Balaban P.M., Korshunova T.A., Bravarenko N.I.: Eur. J. Neurosci. 19,
227–233 (2004)
Казанский физико–технический институт 2006
Ýôôåêòû àíòèòåë ê êàëüöèé-ñâÿçûâàþùåìó áåëêó S100 íà èîííûå òîêè
èäåíòèôèöèðîâàííûõ íåéðîíîâ óëèòêè Helix lucorum
Â. Â. Àíäðèàíîâ, Ä. È. Ñèëàíòüåâà, Õ. Ë. Ãàéíóòäèíîâ
Îòäåë ìåäèöèíñêîé ôèçèêè, ëàáîðàòîðèÿ áèîôèçèêè
Ïðåäñòàâëåííàÿ ðàáîòà ÿâëÿåòñÿ ïðîäîëæåíèåì íàøèõ ìíîãîëåòíèõ èññëåäîâàíèé ðîëè Ñà2!-ñâÿçûâàþùåãî
áåëêà S100 ñ èñïîëüçîâàíèåì àíòèòåë (AS100) ê ýòîìó áåëêó. Íà èäåíòèôèöèðîâàííûõ ñïîíòàííî àêòèâíûõ
íåéðîíàõ âèíîãðàäíîé óëèòêè Helix lucorum èññëåäîâàíû ýôôåêòû ñîâìåñòíîãî ïðèìåíåíèÿ ýòèõ àíòèòåë ñ
õèíèíîì, áëîêàòîðîì Ca2!-çàâèñèìûõ K!-êàíàëîâ. Íàéäåíî, ÷òî õèíèí ïðèâîäèò ê äâóõêðàòíîìó óìåíüøåíèþ
÷àñòîòû ãåíåðàöèè ïîòåíöèàëà äåéñòâèÿ (ÏÄ) è áîëåå ÷åì øåñòèêðàòíîìó óâåëè÷åíèþ ïðîäîëæèòåëüíîñòè ÏÄ.
Èíêóáàöèÿ íåéðîíà â AS100 ñîïðîâîæäàëàñü äåïîëÿðèçàöèåé ìåìáðàííîãî ïîòåíöèàëà â íåéðîíàõ Â4 è Â6 è
ñíèæåíèåì ïîðîãîâîãî ïîòåíöèàëà. AS100 â åãî áàçîâîé êîíöåíòðàöèè ïðåäîòâðàùàåò ðàçâèòèå ýòèõ èçìåíåíèé ÏÄ, âîçâðàùàÿ åãî ïàðàìåòðû ê èñõîäíîìó óðîâíþ. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî AS100 ïðåïÿòñòâóåò óâåëè÷åíèþ
ïðîäîëæèòåëüíîñòè ÏÄ ïîñëå áëîêàäû Ñà2!- çàâèñèìûõ Ê!-êàíàëîâ. Ïîêàçàíî, ÷òî ýôôåêò àíòèòåë ê Ñà2!ñâÿçûâàþùåìó áåëêó S100 íà óðîâíå èîííûõ òîêîâ âûðàæàåòñÿ â óìåíüøåíèè ìàêñèìàëüíîé âåëè÷èíû âõîäÿùåãî òîêà â ñðåäíåì íà 20% è âûõîäÿùåãî òîêà â ñðåäíåì íà 12%.
Ââåäåíèå
ðîíàëüíîé ìåìáðàíû: ñíèæåíèå àìïëèòóäû ÏÄ, ñîïðîâîæäàåìîå äåïîëÿðèçàöèåé ìåìáðàíû, à òàêæå íàðóøåíèå ôóíêöèîíèðîâàíèÿ Ñà2!-êàíàëîâ [6–8]. Êðîìå òîãî,
îêàçàëîñü, ÷òî AS100 áëîêèðóþò ðàçâèòèå ïîñòòèòàíè÷åñêîé ïîòåíöèàöèè â ñðåçàõ ãèïïîêàìïà [9]. Íàêîíåö,
óäàëîñü ïîêàçàòü, ÷òî áåëîê S100 ïðèíèìàåò ó÷àñòèå â
ìåõàíèçìàõ îáó÷åíèÿ è ïàìÿòè ó æèâîòíûõ, à AS100
âûçûâàåò íàðóøåíèÿ ýòèõ ïðîöåññîâ [6, 10, 11]. Íåäàâíî
îïóáëèêîâàíà ñòàòüÿ, â êîòîðîé ïîêàçàíî, ÷òî áåëîê S100
ìîæåò ìîäóëèðîâàòü ñâîéñòâà Ê-êàíàëîâ èäåíòèôèöèðîâàííûõ íåéðîíîâ âèíîãðàäíîé óëèòêè, âêëþ÷àÿ Ñà2!-çàâèñèìûå Ê!-êàíàëû [5], ÷òî ìîòèâèðîâàëî ïîñòàíîâêó
ýêñïåðèìåíòîâ ïî àíàëèçó äåéñòâèÿ àíòèòåë ê S100 íà
èîííûå êàíàëû.
Èîíû êàëüöèÿ èãðàþò ÷ðåçâû÷àéíî âàæíóþ ðîëü â ðåãóëÿöèè ðàçíîîáðàçíûõ íåéðîíàëüíûõ ïðîöåññîâ, ÷òî îáóñëîâëåíî èõ ñïåöèôè÷åñêèìè ôèçèêî-õèìè÷åñêèìè õàðàêòåðèñòèêàìè, áëàãîäàðÿ êîòîðûì îíè ÿâëÿþòñÿ íàèáîëåå
óíèâåðñàëüíûì âíóòðèêëåòî÷íûì ïîñðåäíèêîì [1, 2].
Èîíû êàëüöèÿ, ïîñòóïàþùèå âíóòðü êëåòêè âî âðåìÿ å¸
âîçáóæäåíèÿ, ñ îäíîé ñòîðîíû, ïðèâîäÿò ê èçìåíåíèþ
ñâîéñòâ èîííûõ êàíàëîâ ìåìáðàíû, à ñ äðóãîé ñòîðîíû,
ñëóæàò ñèãíàëàìè äëÿ àêòèâàöèè ðàçëè÷íûõ áèîõèìè÷åñêèõ ðåàêöèé. Èñêëþ÷èòåëüíî âûñîêàÿ ñïîñîáíîñòü
âíóòðèêëåòî÷íîé ñðåäû ñâÿçûâàòü èîíû êàëüöèÿ îïðåäåëÿåòñÿ íàëè÷èåì â íåé ýôôåêòèâíûõ áóôåðíûõ ñèñòåì.
Îíè ñîñòîÿò, ãëàâíûì îáðàçîì, èç Ñà2!-ñâÿçûâàþùèõ
áåëêîâ, òàêèõ êàê ïàðâàëüáóìèí, êàëüìîäóëèí, òðîïîíèíÑ, êàëüðåòèíèí, áåëîê S100 è äð. [3, 4].
S100 – ýòî ãðóïïà Ñà2!-ñâÿçûâàþùèõ áåëêîâ îòíîñèòåëüíî íåáîëüøîãî ìîëåêóëÿðíîãî âåñà, õàðàêòåðèçóåìûõ íàëè÷èåì Ñà2!-ñâÿçûâàþùèõ äîìåíîâ. Èçâåñòíî, ÷òî
Ca2!-ñâÿçûâàþùèå áåëêè S100 ìîãóò ïðèíèìàòü ó÷àñòèå
â ðåãóëÿöèè êàê âíóòðèêëåòî÷íîé êîíöåíòðàöèè èîíèçèðîâàííîãî Ca2!, òàê è â ðåãóëÿöèè ôîñôîðèëèðîâàíèÿ
áåëêîâ. Îäíîé èç âàæíûõ ôóíêöèé áåëêîâ S100 ÿâëÿåòñÿ
ðåãóëÿöèÿ Ca2!-ãîìåîñòàçà. Áûëî îáíàðóæåíî, ÷òî íåêîòîðûå ïðåäñòàâèòåëè ýòîãî ñåìåéñòâà ìîãóò âîçäåéñòâîâàòü íà ýëåêòðè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè íåðâíûõ êëåòîê,
íàïðèìåð, áåëîê S100B óâåëè÷èâàåò ìåìáðàííûé ïîòåíöèàë, óêîðà÷èâàåò ïðîäîëæèòåëüíîñòü ïîòåíöèàëà äåéñòâèÿ (ÏÄ), è óìåíüøàåò ñïîíòàííóþ àêòèâíîñòü íåéðîíîâ ïàðèåòàëüíîãî è âèñöåðàëüíîãî ãàíãëèåâ âèíîãðàäíîé óëèòêè [5]. Áûëî ïîêàçàíî, ÷òî ðåçóëüòàòîì ýôôåêòîâ âëèÿíèÿ àíòèòåë ê S100 (AS100) ÿâëÿþòñÿ ïðîòèâîïîëîæíûå èçìåíåíèÿ ýëåêòðè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê íåé-
Ìåòîäèêà ýêñïåðèìåíòà
Îáúåêò
 ýêñïåðèìåíòàõ èñïîëüçîâàëè âçðîñëûõ îñîáåé âèíîãðàäíîé óëèòêè Helix lucorum îäèíàêîâîãî âåñà è ðàçìåðà, íàõîäÿùèõñÿ äî ýêñïåðèìåíòà íå ìåíåå 2-õ íåäåëü â
àêòèâíîì ñîñòîÿíèè. Ïåðåä ïðîöåäóðîé ïðåïàðîâêè óëèòêè áûëè àíåñòåçèðîâàíû ïîìåùåíèåì èõ íà 20–30 ìèí
â õîëîäíóþ âîäó ñî ëüäîì. Ýêñïåðèìåíòû ïðîâåäåíû íà
èäåíòèôèöèðîâàííûõ íåéðîíàõ [12]. Èçìåðåíèÿ îñóùåñòâëÿëèñü ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå (20–22°C) ñ èñïîëüçîâàíèåì ñòåêëÿííûõ âíóòðèêëåòî÷íûõ ìèêðîýëåêòðîäîâ, èìåþùèõ ñîïðîòèâëåíèå 5–40 ÌOì è çàïîëíåííûõ 2.5 M KCl. Ýëåêòðè÷åñêàÿ àêòèâíîñòü íåéðîíîâ
íàáëþäàëàñü íà ýêðàíå ìîíèòîðà, ðåãèñòðàöèÿ áèîïîòåíöèàëîâ ïðîèçâîäèëàñü ïîñðåäñòâîì ïðÿìîãî ââîäà â ïåðñîíàëüíûé êîìïüþòåð.
187
188
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
Èñïîëüçîâàííûå âåùåñòâà
à
V (мВ)
60
Äëÿ èññëåäîâàíèÿ ôóíêöèîíèðîâàíèÿ Ñà2!-çàâèñèìûõ
Ê!-êàíàëîâ íàìè áûë âûáðàí ïðåïàðàò õèíèí (ôèðìû
Sigma [13, 14]). Èñõîäÿ èç äàííûõ ëèòåðàòóðû, ìû âûáðàëè îïòèìàëüíóþ êîíöåíòðàöèþ õèíèíà, ðàâíóþ 0.2
ìÌ.
40
20
0
20
40
Èñïîëüçîâàííûå àíòèòåëà
60
Èñïîëüçîâàëè ìîíîñïåöèôè÷åñêóþ èììóííóþ ñûâîðîòêó ê Ñà2!-ñâÿçûâàþùåìó áåëêó S100, ïðåäîñòàâëåííóþ
ê.á.í. Ñ. Ì. Ñâèðèäîâûì (Èíñòèòóò öèòîëîãèè è ãåíåòèêè ÑÎ ÐÀÍ, ã. Íîâîñèáèðñê). Èììóííàÿ ñûâîðîòêà äèàëèçèðîâàëàñü â äèñòèëëèðîâàííîé âîäå, çàòåì ëèîôèëüíî âûñóøèâàëàñü è â òàêîì âèäå õðàíèëàñü äî ýêñïåðèìåíòà. Äëÿ ïðîâåäåíèÿ ýêñïåðèìåíòîâ èììóííàÿ ñûâîðîòêà ðàçâîäèëàñü ôèçèîëîãè÷åñêèì (ñîëåâûì) ðàñòâîðîì äëÿ âèíîãðàäíîé óëèòêè â ñîîòíîøåíèè 1:5. Êîëè÷åñòâî ëèîôèëèçèðîâàííîãî ïðîäóêòà (áåëêà) ñîñòàâëÿëî 12 ìã íà 1 ìë ðàñòâîðà.  êà÷åñòâå êîíòðîëÿ áûëà
èñïîëüçîâàíà íåèììóííàÿ ñûâîðîòêà êðîëèêà.
0
á
2
4
6
8 10 12 14 16
t (мc)
V (мВ)
60
40
20
0
20
40
60
0
Ýôôåêòû AS100 è õèíèíà íà ýëåêòðè÷åñêèå
õàðàêòåðèñòèêè íåéðîíàëüíîé ìåìáðàíû
 ýòîé ñåðèè ýêñïåðèìåíòîâ â õîäå ìèêðîýëåêòðîäíîãî
ýêñïåðèìåíòà ðåãèñòðèðîâàëè ñëåäóþùèå ïàðàìåòðû
ýëåêòðè÷åñêîé àêòèâíîñòè íåéðîíîâ: ÷àñòîòó ãåíåðàöèè
ÏÄ (N – ÷èñëî èìïóëüñîâ â ìèíóòó), ìåìáðàííûé ïîòåíöèàë ïîêîÿ (Vm) è ïîðîã ãåíåðàöèè ÏÄ (ïîðîãîâûé ïîòåíöèàë – Vt). Äëÿ îöåíêè ÷àñòîòû âû÷èñëÿëè îòíîøåíèå å¸ âåëè÷èíû ïîñëå àïïëèêàöèè ðàñòâîðîâ (Ne) ê ÷àñòîòå ãåíåðàöèè ÏÄ äî íà÷àëà àïïëèêàöèè (Ni), ïîëó÷àëè
îòíîøåíèå Ne/Ni â ïðîöåíòàõ, ò.å. èçìåíåíèå ÷àñòîòû â
ïðîöåíòàõ. Àíàëîãè÷íîå ñîîòíîøåíèå èñïîëüçîâàëè äëÿ
õàðàêòåðèñòèêè ìåìáðàííîãî ïîòåíöèàëà è ïîðîãà ãå-
â
2
4
6
8 10 12 14 16
t (мс)
V (мВ)
60
40
20
0
20
40
60
0
2
4
6
8 10 12 14 16
t (мс)
0
2
4
6
8 10 12 14 16
t (мс)
Ne/Ni (%)
ã
200
V (мВ)
60
*
40
150
20
0
100
*
50
20
40
60
0
В4, В6
В1, В17
Ðèñ. 1. Èçìåíåíèå ÷àñòîòû ãåíåðàöèè ÏÄ íåéðîíîâ Â1, Â17 è Â4, Â6
ïîñëå àïïëèêàöèè AS100. Ïî îñè âåðòèêàëè îòëîæåíî ïðîöåíòíîå ñîîòíîøåíèå Ne/Ni, ïî îñè ãîðèçîíòàëè ïðèâåäåíû íîìåðà èññëåäîâàííûõ íåéðîíîâ.
Ðèñ. 2. Ýëåêòðè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè íåéðîíîâ Â4 è Â6 ïîñëå àïïëèêàöèè: AS100 (á), õèíèíà (â) è AS100 ñ õèíèíîì (ã); à – ÔÐ.
научные сообщения
à
Казанский физико–технический институт 2006 |
á
V (мВ)
â
V (мВ)
60
60
40
40
20
20
0
0
20
20
40
40
60
60
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
t (мс)
1.0
1.2
0.0
ã
V (мВ)
60
40
40
20
20
0
0
20
20
40
40
60
60
0.2
0.4
ä
0.6
0.8
t (мс)
1.0
0.2
0.4
0.6
0.8
t (мс)
1.0
1.2
0.2
0.4
0.6
0.8
t (мс)
1.0
1.2
V (мВ)
60
0.0
189
1.2
0.0
V (мВ)
60
40
20
Qn
0
20
AS100+Qn
40
SS
60
0.1
0.2
0.3
0.4
t (мс)
0.5
0.6
0.7
Ðèñ. 3. Ïðîäîëæèòåëüíîñòü ÏÄ íåéðîíîâ Â4 è Â6 ïîñëå àïïëèêàöèè: AS100 (á), õèíèíà (â), AS100 ñ õèíèíîì (ã). Èõ ýôôåêòû ñóììèðîâàíû íà
ä. à – ÔÐ. Íà ä äëÿ ñðàâíåíèÿ ïîêàçàíû ÏÄ, ïðèâåä¸ííûå ê íà÷àëó èõ ãåíåðàöèè.
íåðàöèè ÏÄ.  ðàáîòå ïðèâåäåíû ñðåäíèå çíà÷åíèÿ èçìåðÿåìîé âåëè÷èíû è ñòàíäàðòíûå îøèáêè ñðåäíåãî
M ) SEM. Ñ ïðèìåíåíèåì êðèòåðèÿ Ìàííà-Óèòíè äëÿ
ñîïðÿæ¸ííûõ ïàð ïðîâåðÿëè äîñòîâåðíîñòü îòëè÷èÿ
ñðåäíèõ çíà÷åíèé ïàðàìåòðîâ íåéðîíîâ â ðàçíûõ ñåðèÿõ ýêñïåðèìåíòîâ.
 õîäå ïðîâåä¸ííûõ ýêñïåðèìåíòîâ áûëî íàéäåíî äâà
òèïà íåéðîíîâ âèñöåðàëüíîãî è ïðàâîãî ïàðèåòàëüíîãî
ãàíãëèåâ, ðåàãèðóþùèõ ðàçëè÷íûì ñïîñîáîì íà àïïëèêàöèþ AS100.  ñïîíòàííî-àêòèâíûõ êëåòêàõ Â1, Â3,
Â17 è ÏÏà6 (èäåíòèôèêàöèÿ ïî Ä. À. Ñàõàðîâó, 1974 [12])
ïîä âëèÿíèåì àíòèòåë ê S100 ÷àñòîòà ãåíåðàöèè ÏÄ
ñíèæàåòñÿ, à â êëåòêàõ Â4, Â6, Â11 è ðÿäå äðóãèõ ïðîèñõîäèò óâåëè÷åíèå ÷àñòîòû (ðèñ. 1). Ïðè èíêóáàöèè íåéðîíà â AS100 ÷àñòîòà ãåíåðàöèè ÏÄ â íåéðîíàõ Â4 è Â6
óâåëè÷èâàëàñü (p ^ 0.01) â 1.5 ðàçà (ðèñ. 2á, 4). Ïðîäîëæèòåëüíîñòü ÏÄ ïðè ýòîì íå èçìåíÿëàñü (ðèñ. 3á, 4).
Ïðè äîáàâëåíèè õèíèíà â îìûâàþùèé ðàñòâîð ÷àñòîòà
ñíèæàëàñü áîëåå ÷åì â 2 ðàçà (ðèñ. 2â, 4), â òî âðåìÿ êàê
ts óâåëè÷èâàëàñü â 6.4 ðàçà (ðèñ. 3â, 4). Àïïëèêàöèÿ AS100
ïðåäîòâðàùàëà ýôôåêòû õèíèíà è âîçâðàùàëà ïàðàìåòðû ê íà÷àëüíîìó óðîâíþ: ÷àñòîòà ãåíåðàöèè ÏÄ â ýòîì
190
à
|
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006
à
Ne/Ni (%)
200
Vm(мВ)
60
50
*
*
*
40
150
30
20
100
10
0
*
50
ФР+Qn
AS100
AS100 +Qn
0
ФР
á
Qn
AS100
AS100+Qn
á
Vt (мВ)
40
*
ts (мсек)
*
30
80
20
*
10
60
0
40
ФР+Qn
20
*
AS100
AS100 +Qn
Ðèñ. 5. Ìåìáðàííûé (à) è ïîðîãîâûé (á) ïîòåíöèàëû ïîñëå àïïëèêàöèè:
õèíèíà (ÔÐ ! Qn), AS100 (AS100), AS100 ñ õèíèíîì (AS100 ! Qn). Ïóíêòèðíàÿ ëèíèÿ ïîêàçûâàåò óðîâåíü äëÿ ÔÐ.
0
ФР
Qn
AS100
AS100+Qn
Ðèñ. 4. à Èçìåíåíèå ÷àñòîòû ãåíåðàöèè ÏÄ íåéðîíîâ Â4, Â6 ïîñëå
àïïëèêàöèè ðàñòâîðîâ ñ õèíèíîì (Qn), àíòèòåë ê áåëêó S100 (AS100)
è ñîâìåñòíîì ïðèìåíåíèè àíòèòåë ê áåëêó S100 è õèíèíà (AS100 ! Qn)
îòíîñèòåëüíî óðîâíÿ ÷àñòîòû â ÔÐ. Ïî îñè âåðòèêàëè îòëîæåíî ïðîöåíòíîå ñîîòíîøåíèå Ne/Ni, ïî îñè ãîðèçîíòàëè ïðèâåäåíû ñåðèè ýêñïåðèìåíòîâ. & – äîñòîâåðíîå îòëè÷èå (p ^ 0.05) îò ÔÐ. á Èçìåíåíèå
äëèòåëüíîñòè ïîòåíöèàëîâ äåéñòâèÿ (ts) íåéðîíîâ Â4, Â6 ïðè äåéñòâèè
õèíèíà (Qn), àíòèòåë ê áåëêó S100 (AS100) è ñîâìåñòíîì ïðèìåíåíèè
àíòèòåë ê áåëêó S100 è õèíèíà (AS100 ! Qn); (ÔÐ) äëèòåëüíîñòü ïîòåíöèàëîâ äåéñòâèÿ â ÔÐ. Ïî îñè âåðòèêàëè ïðèâåäåíà âåëè÷èíà ïðîäîëæèòåëüíîñòè ÏÄ (â ìèëëèâîëüòàõ).
ñëó÷àå íå ìåíÿëàñü è îñòàâàëàñü íà íà÷àëüíîì óðîâíå
(ðèñ. 2ã, 4).  òî æå âðåìÿ âåëè÷èíà ïðîäîëæèòåëüíîñòè
ÏÄ óâåëè÷èâàëàñü â 1.6 ðàçà, ÷òî ìåíåå âûðàæåíî â ñðàâíåíèè ñ óâåëè÷åíèåì ýòîãî æå ïàðàìåòðà (áîëåå ÷åì â 6
ðàç) ïðè èçîëèðîâàííîì ïðèìåíåíèè õèíèíà â ôèçèîëîãè÷åñêîì ðàñòâîðå (ÔÐ) (ðèñ. 3ã, 4). Ýòîò ýôôåêò õîðîøî
âèäåí íà ðèñ. 3ä.
Èíêóáàöèÿ íåéðîíà â AS100 ñîïðîâîæäàëàñü äåïîëÿðèçàöèåé ìåìáðàííîãî ïîòåíöèàëà â íåéðîíàõ Â4 è
Â6 è ñíèæåíèåì ïîðîãîâîãî ïîòåíöèàëà (ðèñ. 5). Àïïëèêàöèÿ õèíèíà â îìûâàþùèé ðàñòâîð ïðèâîäèëà ê ñíèæåíèþ áîëåå ÷åì â 2 ðàçà ÷àñòîòû ãåíåðàöèè ÏÄ, ÷òî ñîïðîâîæäàëîñü çíà÷èòåëüíûì óâåëè÷åíèåì ïîðîãîâîãî
ïîòåíöèàëà (íà 13 ìÂ) ïðè äåïîëÿðèçàöèîííîì ñìåùåíèè ìåìáðàííîãî ïîòåíöèàëà (ðèñ. 5). Ñîâìåñòíîå ïðèìåíåíèå õèíèíà è AS100 íå âåëî ê ñóììèðîâàíèþ èõ
ýôôåêòîâ íà ìåìáðàííûé è ïîðîãîâûé ïîòåíöèàëû.
Äåïîëÿðèçàöèîííûé ñäâèã ìåìáðàííîãî ïîòåíöèàëà îñòàâàëñÿ íà òîì æå óðîâíå, êàê è ïðè äåéñòâèè õèíèíà, à
óâåëè÷åíèå ïîðîãîâîãî ïîòåíöèàëà áûëî äàæå ìåíüøèì
(ðèñ. 5).
Ýôôåêòû AS100 íà èîííûå òîêè
Ðåãèñòðàöèþ ïàðàìåòðîâ âõîäÿùèõ è âûõîäÿùèõ èîííûõ òîêîâ â ýòîé ñåðèè ýêñïåðèìåíòîâ ïðîâîäèëè ñ
èñïîëüçîâàíèåì ìåòîäèêè äâóõýëåêòðîäíîé ôèêñàöèè
ïîòåíöèàëà. Îäèí èç ìèêðîýëåêòðîäîâ ñëóæèë äëÿ ðåãèñòðàöèè ìåìáðàííîãî ïîòåíöèàëà, à ÷åðåç äðóãîé â êëåòêó ïîäàâàëñÿ ñòèìóëèðóþùèé òîê. Ïîääåðæèâàåìûé
ïîòåíöèàë (Vh) îáû÷íî áûë íà óðîâíå ìåìáðàííîãî ïîòåíöèàëà ïîêîÿ, òåñòèðóþùèå ïîòåíöèàëû (Vtest) ïîäàâàëèñü â øèðîêîì äèàïàçîíå.  õîäå ýêñïåðèìåíòà ðåãèñòðèðîâàëè âõîäÿùèå è âûõîäÿùèå èîííûå òîêè èäåíòèôèöèðîâàííûõ ñïîíòàííî-àêòèâíûõ íåéðîíîâ âèíîãðàäíîé óëèòêè, âîçíèêàþùèå â îòâåò íà ñòóïåí÷àòîå èçìåíåíèå ìåìáðàííîãî ïîòåíöèàëà. Ïî ìàêñèìàëüíûì âåëè÷èíàì âõîäÿùåãî è âûõîäÿùåãî òîêà ïðè äàííîì
çíà÷åíèè òåñòèðóþùåãî ïîòåíöèàëà ñòðîèëàñü âîëüòàìïåðíàÿ õàðàêòåðèñòèêà – îäèí èç îñíîâíûõ ïîêàçàòåëåé
äåÿòåëüíîñòè èîííûõ êàíàëîâ.
Èçìåðåíèÿ èîííûõ òîêîâ â ñëåäóþùåé ñåðèè ýêñïåðèìåíòîâ áûëè ïðîèçâåäåíû ó íåéðîíîâ âèñöåðàëüíîãî
ãàíãëèÿ Â4 è Â6, ðèñ. 6 äåìîíñòðèðóåò ýôôåêò äåéñòâèÿ
ÀS100 (n " 17) íà âõîäÿùèå è âûõîäÿùèå òîêè, à ðèñ.
7 – ýôôåêò äåéñòâèÿ ÀS100 íà âîëüò-àìïåðíûå õàðàêòåðèñòèêè, ïîëó÷åííûå èçìåðåíèåì ìàêñèìàëüíûõ âåëè÷èí âõîäÿùèõ è âûõîäÿùèõ èîííûõ òîêîâ äàííîãî ñå-
научные сообщения
Казанский физико–технический институт 2006 |
ìåéñòâà. Èç ýòèõ ðåçóëüòàòîâ ñëåäóåò, ÷òî àïïëèêàöèÿ
AS100 âûçûâàåò óìåíüøåíèå ìàêñèìàëüíîé âåëè÷èíû
âõîäÿùåãî òîêà â ñðåäíåì íà 20%. Êðîìå òîãî, íàéäåíî
ñíèæåíèå ìàêñèìàëüíîé âåëè÷èíû âûõîäÿùåãî òîêà â
ñðåäíåì íà 12%.
Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ñâèäåòåëüñòâóþò î òîì, ÷òî
áåëîê S100 ó÷àñòâóåò â ôóíêöèîíèðîâàíèè ìåìáðàííûõ
ñòðóêòóð. Îá ýòîì ñâèäåòåëüñòâóþò èçìåíåíèÿ ìåìáðàííîãî è ïîðîãîâîãî ïîòåíöèàëîâ ïðè äåéñòâèè àíòèòåë ê
áåëêó S100. Ýêñïåðèìåíòû, ïîêàçûâàþùèå, ÷òî AS100 â
åãî áàçîâîé êîíöåíòðàöèè ïðåäîòâðàùàþò ðàçâèòèå èçìåíåíèé ÏÄ, âûçûâàåìûõ õèíèíîì, ñâèäåòåëüñòâóþò î
ïóòÿõ, ñâÿçàííûõ ñ ìîäóëÿöèåé ôóíêöèé Ca2!-çàâèñèìûõ
K!-êàíàëîâ. Ðåçóëüòàò ýòîò ïîëó÷åí ñ èñïîëüçîâàíèåì
àíòèòåë ê S100, ïîäîáíûé ðåçóëüòàò îïèñàí òàêæå äðóãèìè èññëåäîâàòåëÿìè ñ ïðèìåíåíèåì àïïëèêàöèè ñàìîãî áåëêà S100 [5]. Êðîìå òîãî, ðàíåå íàìè è äðóãèìè
àâòîðàìè áûëî íàéäåíî ñíèæåíèå Ñà2!-òîêà àíòèòåëàìè
ê áåëêó S100 [8]. Òàêæå áûëî íàéäåíî, ÷òî èçìåíåíèÿìè
âíåêëåòî÷íîé êîíöåíòðàöèè èîíîâ Ñà2! ìîæíî ìîäóëèðîâàòü ýôôåêò AS100 âïëîòü äî ïîëíîãî åãî èíãèáèðîâàíèÿ [6].
à
I (нА)
600
500
400
300
200
100
0
100
200
300
400
Vh
Vtest
50 мВ 80 мВ
70
60
50
40
30
20
10
контроль
0
10
20
30
40
t (мс)
á
I (нА)
600
500
400
300
200
100
0
100
200
300
400
Vtest
Vh
50 мВ 80 мВ
70
60
50
40
30
20
10
10 мин AS100
0
10
20
30
40
t (мс)
Ðèñ. 6. Âõîäÿùèå è âûõîäÿùèå òîêè íåéðîíà Â4 (êëåòêà, êîòîðàÿ îòâå÷àåò íà AS100 ó÷àùåíèåì ñïàéêîâîé àêòèâíîñòè). à – íåéðîí äî àïïëèêàöèè àíòèòåë, á – ýôôåêò AS100. Âåëè÷èíà ïîääåðæèâàåìîãî ïîòåíöèàëà Vh â ýòîì ýêñïåðèìåíòå áûëà ðàâíà #50 ìÂ, âåëè÷èíû òåñòèðóþùèõ ïîòåíöèàëîâ Vtest â ýòîì ýêñïåðèìåíòå ïðèìåíÿëèñü îò !10
ì äî !80 ì ñ øàãîì â 10 ìÂ. Ïî îñè âåðòèêàëè ïðèâåäåíà âåëè÷èíà
ðåãèñòðèðóåìîãî òîêà, ïî îñè ãîðèçîíòàëè ïðèâåäåíî âðåìÿ (èëè äëèòåëüíîñòü) òåñòèðóþùåãî ïîòåíöèàëà.
191
I (нА)
контроль
30 мин AS100
500
400
300
200
100
0
100
200
300
50
40
30
20
10
0
10
20
30
V (мВ)
Ðèñ. 7. Âîëüòàìïåðíûå õàðàêòåðèñòèêè (ÂÀÕ) ìàêñèìóìîâ âõîäÿùèõ è
âûõîäÿùèõ òîêîâ, ïîñòðîåííûõ ïî âûøåïðèâåä¸ííûì ñåìåéñòâàì èîííûõ òîêîâ. Êîíòðîëü – ÂÀÕ äî àïïëèêàöèè àíòèòåë, AS100 – ýôôåêò
AS100. Ïî îñè âåðòèêàëè ïðèâåäåíà âåëè÷èíà ðåãèñòðèðóåìîãî òîêà,
ïî îñè ãîðèçîíòàëè ïðèâåäåíà âåëè÷èíà ïîòåíöèàëà (ñóììà óäåðæèâàåìîãî è òåñòèðóþùåãî ïîòåíöèàëîâ).
Ðàçíîíàïðàâëåííîå âëèÿíèå àíòèòåë ê ýòîìó áåëêó
íà ðàçíûå òèïû êëåòîê ïîêàçûâàåò, ÷òî ýòè ýôôåêòû
çàâèñÿò îò ôóíêöèîíàëüíîé ðîëè òåõ ýëåìåíòîâ ìåìáðàí, ê êîòîðûì àäðåñîâàíî äåéñòâèå àíòèòåë. Ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè îáùåïðèçíàíî, ÷òî êàðäèíàëüíîé, ñ òî÷êè çðåíèÿ öåëîñòíîé áèîëîãè÷åñêîé ôóíêöèè áåëêîâ
S100, ÿâëÿåòñÿ èõ ñïîñîáíîñòü ñâÿçûâàòü èîíû êàëüöèÿ
[15], êîòîðûé, êàê ýòî õîðîøî èçâåñòíî, ÿâëÿåòñÿ îäíèì
èç îñíîâíûõ ðåãóëÿòîðîâ ôèçèîëîãè÷åñêîãî “ñòàòóñà”
êëåòêè, å¸ ìåìáðàííûõ ïðîöåññîâ [1, 16]. Ýòè äàííûå
ñîãëàñóþòñÿ ñ ïðåäñòàâëåíèÿìè î òîì, ÷òî îäíà èç îñíîâíûõ ôóíêöèé áåëêîâ ñåìåéñòâà S100 – òðàíñäóêöèÿ
âíåêëåòî÷íîãî ñèãíàëà â âíóòðèêëåòî÷íûé [15, 17]. Íå
ÿâëÿÿñü ôåðìåíòîì, S100, îñóùåñòâëÿåò ìîäóëÿöèþ çíà÷èòåëüíîãî êîëè÷åñòâà âíóòðèêëåòî÷íûõ ïðîöåññîâ ÷åðåç ñâÿçûâàíèå EF-äîìåíàìè Ñà2!-çàâèñèìûì ñïîñîáîì
[18].
Èçó÷åíèå âëèÿíèÿ àíòèòåë ê Ñà2!-ñâÿçûâàþùåìó
áåëêó S100 íà èîííûå òîêè ïîêàçàëî, ÷òî èõ àïïëèêàöèÿ óìåíüøàåò ìàêñèìàëüíóþ àìïëèòóäó âõîäÿùèõ è
âûõîäÿùèõ òîêîâ. Ýòî ìîæåò îïðåäåëÿòüñÿ ñâÿçüþ S100
ñ êàëüöèåâûì èîííûì êàíàëîì. Ýôôåêò æå ñíèæåíèÿ
àìïëèòóäû âûõîäÿùèõ òîêîâ, âåðîÿòíåå âñåãî, ñâÿçàí ñ
Ñà2!-çàâèñèìûìè Ê!-êàíàëàìè, ìåõàíèçì ÷åãî ïîêà íåäîñòàòî÷íî ÿñåí. Îá ýòîì æå ìåõàíèçìå ñâèäåòåëüñòâóþò ýêñïåðèìåíòû ïî ñîâìåñòíîìó äåéñòâèþ õèíèíà è
AS100. Íàéäåíî, ÷òî õèíèí ïðèâîäèò ê äâóõêðàòíîìó
óìåíüøåíèþ ÷àñòîòû ãåíåðàöèè ÏÄ è áîëåå ÷åì øåñòèêðàòíîìó óâåëè÷åíèþ ïðîäîëæèòåëüíîñòè ÏÄ. AS100
â åãî áàçîâîé êîíöåíòðàöèè ïðåäîòâðàùàåò ðàçâèòèå
ýòèõ èçìåíåíèé ÏÄ, âîçâðàùàÿ åãî ïàðàìåòðû ê èñõîäíîìó óðîâíþ. Èçëîæåííûå âûøå ðåçóëüòàòû ïîä÷åðêèâàþò ïðÿìîå äåéñòâèå AS100 íà ñèñòåìó ðåãóëÿöèè
èîíàìè êàëüöèÿ Ca2!-çàâèñèìûõ K!-êàíàëîâ. Èñõîäÿ èç
192
|
научные сообщения
ñòðóêòóðû ýòèõ êàíàëîâ [19], ìîæíî ïîëàãàòü, ÷òî áåëîê S100 ëîêàëèçîâàí òðàíñìåìáðàííî, ó÷àñòâóÿ òàêèì
ñïîñîáîì â ðåãóëÿöèè ôóíêöèîíèðîâàíèÿ Ñà2!-çàâèñèìûõ Ê!- è Ñà2!-êàíàëîâ.
Î÷åíü èíòåðåñíûå äàííûå áûëè ïîëó÷åíû ïðîô.
À. Ãåðìàíîì è åãî ñîòðóäíèêàìè. Îêàçàëîñü, ÷òî àíòèòåëà ê S100 ïðîÿâëÿþò èììóíîðåàêòèâíîñòü òîëüêî â
ñïîíòàííî àêòèâíûõ íåéðîíàõ óëèòêè [20] è ýòîò ðåçóëüòàò ïîäòîëêíóë èõ ê èññëåäîâàíèþ ðîëè áåëêîâ S100
â ôóíêöèîíèðîâàíèè Ca2!-çàâèñèìûõ K!-êàíàëîâ â íåéðîíàõ óëèòêè. Èìè áûëî íàéäåíî óìåíüøåíèå ÷àñòîòû
ÏÄ äåéñòâèÿ è ãèïåðïîëÿðèçàöèÿ ìåìáðàíû ïðè àïïëèêàöèè áåëêà S100 â îìûâàþùèé ðàñòâîð, ÷òî íàõîäèòñÿ
â ñîîòâåòñòâèè ñ îáðàòíûìè ýôôåêòàìè ïðè ïðèìåíåíèè àíòèòåë â íàøèõ ýêñïåðèìåíòàõ. Îíè òàêæå íàøëè
ñíèæåíèå Ñà2!-çàâèñèìûõ Ê!-òîêîâ è óâåëè÷åíèå ïîòåíöèàëçàâèñèìûõ Ê!-òîêîâ ïðè äåéñòâèè áåëêà S100.
Òàê êàê â íàøèõ ýêñïåðèìåíòàõ áûëî ïîêàçàíî, ÷òî
àíòèòåëà ê S100 ïðåäîòâðàùàþò óìåíüøåíèå ÷àñòîòû
ãåíåðàöèè ÏÄ õèíèíîì, òî ìû ñäåëàëè âûâîä, ÷òî â
ýòèõ íåéðîíàõ õèíèí äåéñòâóåò â îñíîâíîì íà Ñà2!çàâèñèìûå Ê!-êàíàëû. Òàêèì îáðàçîì, ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ñâèäåòåëüñòâóþò, ÷òî AS100 äåéñòâóþò íà Ñà2!çàâèñèìûõ Ê!- è Ñà2!-êàíàëû.
Ðàáîòà ïîääåðæàíà ãðàíòàìè ÐÔÔÈ (¹ 04-04-48817,
¹ 07-04-00224).
Казанский физико–технический институт 2006
Ëèòåðàòóðà
1. Berridge M.J.: Neuron 21, 13–26 (1998)
2. Rizzuto R., Pozzan T., Carafoli E.: Trends Pharmacol. Sci. 23(8), 348–
350 (2002)
3. Êîñòþê Ï.Ã.: Êàëüöèé è êëåòî÷íàÿ âîçáóäèìîñòü. Ì.: Íàóêà 1986.
255 c.
4. Brini M., Carafoli E.: Cell. Mol. Life Sci. 57, 354–370 (2000)
5. Kubista H., Donato R., Hermann A.: Neurosci. 90, 493–508 (1999)
6. Shtark M.B., Gainutdinov Kh.L., Khichenko V.I., Shevchuk E.V.,
Starostina M.V.: Annals N.Y. Acad. Sci. 496, 405–415 (1987)
7. Jankovic B.D.: Int. Rev. Neurobiol. 26, 249–314 (1985)
8. Ãàéíóòäèíîâ Õ.Ë., Çàáëîöêàéòå Ä.Ï., Ïîíîìàð¸â Â.Í.: Äîêë. ÐÀÍ
350(4), 554–556 (1996)
9. Melani R., Rebaudo R., Balestrino M., Cupello A., Haglid K., Hyden
H.: Brain Res. 840(1–2), 171–177 (1999)
10. Øòàðê Ì.Á.: Ìîçãîñïåöèôè÷åñêèå áåëêè (àíòèãåíû) è ôóíêöèè
íåéðîíà. Ì.: Ìåäèöèíà 1985. 310 ñ.
11. Íèêèòèí Â.Ï., Êîçûðåâ Ñ.À., Ùåâåëêèí À.Â., Øåðñòí¸â Â.Â.: Æóðí.
âûñø. íåðâí. äåÿò. 51(1), 73–80 (2001)
12. Ñàõàðîâ Ä.À.: Ãåíåàëîãèÿ íåéðîíîâ. Ì.: Íàóêà 1974. 183 ñ.
13. Ñàõàðîâ Ä.À., Äüÿêîíîâà Ò.Ë.: Äîêë. ÀÍ ÑÑÑÐ 291(1), 246–249
(1986)
14. Hermann A., Hartung K.: Exp. Brain Res. 14 (Proc. Symp. “Calcium
electrogeneses and neuronal functions”), 124–138 (1986)
15. Heizmann C.W., Fritz G., Schafer B.W.: Front. Biosci. 7, d1356–d1368
(2002)
16. Ãàéíóòäèíîâ Õ.Ë., Ñèëàíòüåâà Ä.È., Ãàéíóòäèíîâà Ò.Õ., Àíäðèàíîâ
Â.Â., Èñìàèëîâà À.È.: Êàçàíñêèé ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò èì.
Å. Ê. Çàâîéñêîãî 2005. Åæåãîäíèê, ñ. 167–172. Êàçàíü: ÔèçòåõÏðåññ
2006.
17. Donato R.: Microsc. Res. Tech. 60, 540–551 (2003)
18. Zimmer D.B., Cornwall E.H., Landar A., Song W.: Brain Res. Bull. 37,
417–429 (1995)
19. Weiger T.M., Hermann A., Levitan I.B.: J. Comp. Physiol. A 188, 79–
87 (2002)
20. Kubista H., Kerschbaum H.H., Hermann A.: Brain Res. 716, 53–58
(1996)
Казанский физико–технический институт 2006
60 лет КФТИ
Коллектив нашего института отпраздновал в начале
феврале 2006 года 60 лет со дня образования физтеха.
С какого дня отсчитывать возраст института – вопрос
не однозначный. Мы за точку отсчёта взяли январь 1946
года, когда были изданы первые приказы по институту,
и началась его реальная жизнь. К празднику готовились
основательно и с вдохновением. К такому значительному
событию было решено создать гимн, и был объявлен
конкурс. Юбилей – это всегда подведение итогов. Прежде всего, было решено отметить сотрудников, внёсших
заметный вклад в развитие института. Дирекция и Учёный совет по этому поводу учредили Благодарственное
письмо, и по решению Учёного совета оно было вручено
В. А. Голенищеву-Кутузову, М. М. Зарипову, С. Ф. Короткову, И. И. Пироговой и Т. А. Хлебниковой, Н. Р. Яфаеву.
Кроме того, 34 сотрудника института были награждены
Дипломом КФТИ. К юбилею физтеха был выпущен
памятный значок.
Празднование было назначено на 8 и 9 февраля 2006
года. В эти дни состоялись следующие мероприятия: заседание выездной научной сессии Отделения физических
наук, посвящённое 60-летию Казанского физико-технического института им. Е. К. Завойского КазНЦ РАН;
выездная сессия секции “Магнетизм” Научного совета
РАН по физике конденсированных сред; торжественное
заседание и праздничный фуршет.
Выездные научные сессии ОФН и секции “Магнетизм”
Научного совета РАН по физике конденсированных сред
8 февраля в 14-00 состоялась выездная сессия секции
“Магнетизм” Научного совета РАН по физике конденсированных сред, на двух заседаниях которой председательствовали учёный секретарь секции Александр
Иванович Смирнов и Александр Алексеевич Маненков.
Были представлены доклады:
• Валиев К.А. (Физико-технологический институт РАН,
Москва): Квантовые компьютеры и квантовые вычисления.
• Маненков А.А. (Институт общей физики им. А. М.
Прохорова РАН, Москва): Роль ЭПР в становлении и
развитии квантовой электроники.
• Смирнов А.И. (Институт физических проблем им.
П. Л. Капицы РАН, Москва): Коллективные моды
магнитного резонанса в спин-щелевых магнетиках.
• Кочелаев Б.И. (Казанский государственный университет, Казань): Эволюция антиферромагнитных
купратов в высокотемпературные сверхпроводники.
• Гарифуллин И.А. (Казанский физико-технический
институт им. Е. К. Завойского КазНЦ РАН, Казань):
Проф., д.ф.-м.н. И. А. Гарифуллин рассказывает о своих
научных результатах.
193
194
|
Казанский физико–технический институт 2006
60 лет КФТИ
Академик В. Б. Тимофеев
(ИФТТ РАН, Черноголовка)
с большим воодушевлением
представил новые,
еще неопубликованные
результаты.
Эффект близости сверхпроводник/ферромагнетик и
его возможное использование в спинтронике.
• Тагиров М.С. (Казанский государственный университет, Казань), Жихарев В.А. (Казанский физико-технический институт им. Е. К. Завойского КазНЦ РАН,
Казань): Ежегодная Международная научная школа
по магнитному резонансу (краткое сообщение).
Все доклады вызвали большой интерес.
9 февраля в 9-00 состоялось заседание выездной научной сессии ОФН, посвящённой 60-летию Казанского
физико-технического института им. Е. К. Завойского
КазНЦ РАН.
Были заслушаны доклады академика О. Н. Крохина (ФИАН, Москва) “50 лет квантовой электронике”,
академика В. Б. Тимофеева (ИФТТ РАН, Черноголовка)
“О бозе-конденсации межъямных экситонов в двойных
квантовых ямах”, д.ф.-м.н. С. В. Чекалина (ИСАН, Троицк) “Уникальный фемтосекундный спектрометрический
комплекс как инструмент для спектроскопии, фемтохимии
и нанооптики” и члена-корр. РАН К. М. Салихова (КФТИ
КазНЦ РАН, Казань) “Времяразрешенная ЭПР спектроскопия сильно неравновесных состояний, создаваемых в
ходе спин-зависимых фотофизических и фотохимических
процессов в конденсированных средах”.
Кроме докладчиков от ОФН, в Казань для участия в
заседании приехали учёный секретарь ОФН РАН Виктор
Анатольевич Заяц, главный специалист аппарата ОФН
Марина Евгеньевна Швецова и директор отделения
ФТТ Физического института им. П. Н. Лебедева Юрий
Васильевич Копаев. Представители журнала “Успехи
физических наук” приняли решение опубликовать все
доклады, представленные на двух сессиях, в журнале
УФН.
Торжественное заседание, посвящённое 60-летию КФТИ
9 февраля в Национальном культурном центре “Казань”
состоялось торжественное заседание, посвящённое 60летию КФТИ. В зале присутствовали сотрудники и ветераны института, и наши гости из различных университетов, вузов, научно-исследовательских институтов и
организаций. Среди них: первый заместитель Премьераминистра Республики Татарстан Равиль Фатыхович Муратов, министр образования и науки РТ Раис Фалихович
Шайхелисламов, министр здравоохранения РТ Камиль
Шагарович Зыятдинов, заместитель руководителя Исполнительного комитета муниципального образования г.
Казани Зухра Нурулловна Нигматуллина. Наши гости из
Москвы: член Бюро ОФН РАН, академик Олег Николаевич Крохин; член Бюро ОФН РАН, академик Владислав
Борисович Тимофеев; академик Камиль Ахметович Валиев; первый заместитель директора Агентства по управлению имуществом РАН, член-корреспондент РАН Аркадий
Владимирович Алексеев; член-корреспондент РАН Юрий
Васильевич Копаев; учёный секретарь ОФН РАН Виктор
Анатольевич Заяц, главный специалист аппарата ОФН
РАН Марина Евгеньевна Швецова; профессор Александр
Алексеевич Маненков; профессор Александр Иванович
Смирнов; профессор Сергей Васильевич Чекалин; генеральный директор Внешнеэкономического объединения
“Внештехника” Павел Владимирович Забеднов и заместитель генерального директора ООО “Брукер” Сергей
Валентинович Петров.
Сотрудникам института, Ляйле Васильевне Мосиной
и Валерию Федоровичу Тарасову, выпала честь вести это
торжественное заседание. В начале заседания директор
института, член-корреспондент РАН Кев Минуллинович
Салихов выступил с кратким докладом “60-летие КФТИ
им. Е. К. Завойского КазНЦ РАН” (доклад приведен ниже).
После доклада директор от имени администрации института вручил Благодарственные письма ветеранам физтеха.
Памятный значок к юбилею КФТИ,
который получили все участники
праздничных мероприятий.
60 лет КФТИ
Казанский физико–технический институт 2006
|
195
Благодарственное письмо
получили ветераны физтеха.
Слева направо: Н. Р. Яфаев,
В. А. Голенищев-Кутузов,
М. М. Зарипов.
Благодарственное письмо
ветерану института
С. Ф. Короткову (справа) вручил
К. М. Салихов (слева) 8 февраля.
От имени Президента и Правительства Республики
Татарстан физтех поздравил первый заместитель Премьера-министра Республики Татарстан Равиль Фатыхович
Муратов.
Академик Олег Николаевич Крохин поздравил сотрудников института от имени Российской академии наук и
вручил грамоту РАН.
Зухра Нурулловна Нигматуллина, вице-мэр, поздравила институт от имени администрации г. Казани;
председатель Казанского научного центра Российской
академии наук, академик Александр Иванович Коновалов
и директора институтов горячо поздравили физтеховцев
от имени Президиума и институтов Казанского научного
центра Российской академии наук.
Для поздравления от имени Академии наук Республики Татарстан и Отделения физики, астрономии и наук
о земле Академии наук Республики Татарстан на сцену
были приглашены Президент Академии наук Республики
Татарстан, академик АН РТ Ахмед Мазгарович Мазгаров
и академик-секретарь Отделения, академик АН РТ Наиль
Абдуллович Сахибуллин.
Физтеховцы практически все – питомцы Казанского
государственного университета, и особенно незабываемыми были поздравления от alma mater – декана физфака,
профессора Альберта Вартановича Аганова.
Ректоры практически всех вузов Казани пришли,
чтобы поздравить КФТИ и его сотрудников с юбилеем.
Поздравление от имени Президиума и институтов КазНЦ РАН.
Слева направо: Г. Стинский, К. М. Салихов, А. И. Коновалов.
Р. Ф. Муратов (справа) вручает К. М. Салихову (слева)
ключи от автомашины “Газель” в подарок физтеху
от Правительства РТ.
К. М. Салихов (слева) принимает поздравления
от А. В. Аганова (справа).
196
|
Казанский физико–технический институт 2006
60 лет КФТИ
Звучит старинный
русский романс
“В лунном сиянии”
в исполнении Зили
Сунгатуллиной.
Пришла поздравить КФТИ Зиля Сунгатуллина, народная
артистка Российской Федерации и Республики Татарстан,
лауреат Государственной премии, заведующая кафедрой
Казанской консерватории, профессор. Сотрудники института – давние поклонники её чарующего голоса.
Музыкальные поздравления прозвучали также в исполнении струнного ансамбля “Кантилена”, с которым
наш институт связывает многолетняя дружба, профессора
КГУ Фариды Каратаевой и Марьям Фаттаховой – лауреата первой премии московского международного кон-
Поёт Марьям Фаттахова, дочь сотрудника института
Я. В. Фаттахова.
курса “Открытая Европа” в номинации “академический
вокал”.
В заключение торжественного заседания сотрудниками института и студентами кафедры химической физики
был исполнен гимн физтеха, написанный специально к
этому празднику (гимн приводится в разделе ”Важнейшие события года”) и при
этом все присутствующие встали.
Это было незабываемым событием!
Праздник был продолжен в менее
формальной обстановке, где всем была
предоставлена возможность высказать
свои чувства и эмоции.
Звучит гимн физтеха.
Автор слов гимна КФТИ
Л. В. Мосина.
60 лет КФТИ
Казанский физико–технический институт 2006
|
197
60-летие КФТИ им. Е. К. Завойского Казанского научного центра РАН
Доклад директора института К. М. Салихова на торжественном заседании 9 февраля 2006 года
Добрый день, уважаемые коллеги и дорогие гости!
Добрый день, физтеховцы!
Шестьдесят лет Казанского физико-технического института – это самоотверженная работа нескольких поколений сотрудников института: научный поиск и его
результаты, достижения и неудачи, радость открытия и
горечь разочарования. Сегодня самое время обо всем
этом говорить. Но, к сожалению, отведенное для выступления время не позволяет хотя бы упомянуть всё
и всех достойных. Прошу простить, что я не смогу
сделать это.
План моего выступления:
– С чего начинался КФТИ?
– 60 лет КФТИ с высоты птичьего полета.
– КФТИ в настоящее время.
– Что ждет КФТИ впереди?
Итак, начнем с начала.
Во время войны в 1943 году начали формулировать, как
сказали бы сейчас, концепцию Казанского филиала Академии наук СССР. 13 апреля 1945 года Совет Народных
Комиссаров СССР постановил создать Казанский филиал
академии, состав которого был определен Постановлением Президиума АН СССР от 28 августа 1945 года.
Среди других институтов был и ФТИ. В части ФТИ этим
Постановлением был назначен и.о. директора член-корр.
АН СССР Н. Г. Чеботарев и была утверждена структура
КФТИ из четырёх секторов.
В январе-феврале 1946 года были сформированы
структура ФТИ и первое штатное расписание.
Директор-организатор КФТИ, член-корр. АН СССР Н. Г. Чеботарев.
Приказом по Казанскому филиалу АН СССР от 24
января 1946 года с 1 января 1946 года директором ФТИ
был назначен Х. М. Муштари. Он был директором до
1972 г. Этим же приказом были назначены заведующие
секторов ФТИ.
Приказом от 4 февраля 1946 года с 16 января 1946 года
были сформированы штаты секторов: cектор математики
(зав.: Н. Г. Чеботарев), cектор астрономии и геофизики
(зав.: А. Д. Дубяго), cектор физики (зав.: Е. К. Завойский),
cектор механики (зав.: Х. М. Муштари).
В 1991 году из КФТИ выделились в качестве самостоятельных Отдел энергетики и Институт механики и
машиностроения.
Стартовый состав сектора физики:
1. Зав. сектором: проф. Е. К. Завойский.
2. С.н.с.: к.ф.-м.н. И. Г. Шапошников.
3. М.н.с.: к.х.н. Б. М. Козырев.
4. М.н.с.: к.ф.-м.н. С. Г. Салихов.
5. Ст. лаборант: В. К. Труфанова.
На 21 мая 1947 года сектор состоял из одного старшего
научного сотрудника, трёх младших научных сотрудников,
двух лаборантов и двух аспирантов.
В архиве института есть первый отчет Е. К. Завойского о работе сектора физики за январь-май 1946 года.∗
Позвольте зачитать часть этого отчета.
За отчетный период работа сектора проходила в
очень трудных условиях: нет помещения и недостаточно
оборудования и литературы… Несмотря на это, сектор
провел значительную работу…
1. Выполнена работа “Измерение магнитной восприимчивости парамагнетиков на дециметровом диапазоне” (Е. Завойский), которая сдана в журнал J.
of Physics и ЖЭТФ.
2. С.н.с. И. Шапошников, м.н.с. Б. Козырев и ст. лаборант В. Труфанова закончили перевод с английского
книги Казимира по парамагнетизму.
3. И. Шапошниковым подготовлена к печати работа
по термодинамической теории парамагнитной релаксации.
4. М.н.с. С. Салихов заканчивает работу по измерению
магнитноспинового резонанса в области волн от 30
см до 500 см.
5. М.н.с. Б. Козырев ведет работу по измерению абсорбции в параллельных полях. Работа не закончена и
продолжается.
∗
Архив КФТИ, ф. 4, оп. 1, д. 2, л. 21 об.
198
|
Казанский физико–технический институт 2006
60 лет КФТИ
Директор КФТИ проф. Х. М. Муштари, член-корр. АН СССР Б. М. Козырев, проф. С. Г. Салихов,
проф. М. С. Корнишин, проф. Н. С. Гарифьянов.
6. Сектором ведется важная работа на одном из
местных авиационных заводов. В работе участвуют
Е. Завойский, С. Салихов, И. Шапошников, С.-Х. Кашаев и доцент КХТИ Н. Залесский.
7. Сектором совместно с кафедрами физики КГУ систематически 1 раз в неделю проводится научный
семинар по общим проблемам физики и вопросам
парамагнетизма. В работе участвуют сотрудники
других вузов г. Казани (КАИ, КХТИ, и др.).”
8.06.46.
Зав. сектором проф. Е. К. Завойский.
Добавлю от себя, что сотрудники физтеха параллельно
преподавали в КГУ.
Я думаю, это замечательный и поучительный отчет.
С таким отчетом сектор физики очень хорошо смотрелся бы и сегодня. Действительно, мы видим, с самого
начала Е. К. Завойский организовал работу сектора физики так, что в ней сочетались фундаментальные исследования, решение практических задач, ориентированных
на регион (хотя это слово тогда еще не употребляли) и
самое тесное взаимодействие с вузами.
Вся последующая история физтеха – это гармоничное поступательное движение по этим трем степеням
свободы: фундаментальные исследование, применение
научных знаний для решения практических задач и образовательная деятельность (связь с вузами).
Я считаю важным это подчеркнуть, так как сегодняшние призывы реформирования академической науки
на мой взгляд, по сути то же самое, что ломиться в открытую дверь. Свою ответственность перед обществом
учёные осознавали тогда и осознают сейчас.
Посмотрим на 60 лет физтеха с высоты птичьего полета.
В 1947 году Е. К. Завойский переехал в Москву. Но
он никогда не терял связи с Казанью, с физтехом.
В 1947 году пришлось уехать из Казани И. Г. Шапошникову в Пермь, где он создал известную школу ЯКР.
Работы по радиоспектроскопии в КФТИ возглавил
Б. М. Козырев (член-корр. АН СССР, зав. лаб. радиоспектроскопии (1947–1979 гг.)).
Академик АН СССР Е. К. Завойский
60 лет КФТИ
Директор КФТИ (1972–1988 гг.)
член-корр. АНТ М. М. Зарипов
Казанский физико–технический институт 2006
Проф., д.ф.-м.н. У. Х. Копвиллем
В кратком выступлении можно отметить следующие
важнейшие результаты и имена учёных института.
С участием Б. М. Козырева:
– в 1947 г. впервые наблюдён спектр ЭПР свободных
радикалов (соавтор – С. Г. Салихов);
– в 1957 г. измерен магнитный момент ядра 57Fe (соавторы – Н. С. Гарифьянов, М. М. Зарипов);
– в 1960 г. сделано первое наблюдение ЭПР в щелочных
металлах (соавторы – Н. С. Гарифьянов, А. В. Ильясов).
Я слышал такую историю. В 50-60-е годы в США
перепроверяли спектры ЭПР, опубликованные в СССР.
Но спектры ЭПР Н. С. Гарифьянова не подвергались
сомнению.
С 1948 по 1953 гг. в КФТИ по совместительству
работал член-корр. АН СССР С. А. Альтшулер. Большинство физиков в Казани – либо прямые ученики, либо
внучатые ученики Семёна, как мы его называли за глаза.
В 1948 г. он предложил провести в ФТИ исследование
Академик РАЕН А. Р. Кессель
|
199
Член-корр. АНТ И. А. Сафин
спектров ЭПР в растворах солей Mn2+. В том же году в
работе С. А. Альтшулера, Б. М. Козырева и С. Г. Салихова сообщалось о наблюдении эффекта сверхтонкого
взаимодействия в этих спектрах.
В 50-е годы прошлого века сотрудником ФТИ был
академик К. А. Валиев. В это время был предложен механизм Альтшулера-Валиева релаксации парамагнитных
комплексов.
Проф. У. Х. Копвиллем создал отдел квантовой акустики. В 1962 году проф. У. Х. Копвиллем и проф. В. Р. Нагибаров теоретически предсказали фотонное эхо. Сейчас
оптическая эхо-спектроскопия – целое направление в науке.
В этой области больших успехов добились академик РАЕН
В. В. Самарцев и дважды лауреат Государственной премии
СССР Е. И. Штырков.
Д.ф.-м.н. И. А. Сафин заведовал лабораторией ядерного магнетизма в период с 1973 по 1988 гг. Он впервые в мире осуществил эксперимент по импульсному
ЯКР.
Д.ф.-м.н. Э. Г. Харахашьян
Проф., д.ф.-м.н. Р. З. Бариев
200
|
Казанский физико–технический институт 2006
60 лет КФТИ
Проф., д.ф.-м.н. Ю. В. Яблоков
Зав. отделом и лаб., член-корр. РАН,
ак. АН РТ И. Б. Хайбуллин
Проф., д.ф.-м.н. В. А. Голенищев-Кутузов
Проф. А. Р. Кессель был зав. отделом физики магнитных явлений (1983–1993 гг.), зав. лабораторией резонансных явлений (1993–2003 гг.). Создал теорию ядерного
акустического резонанса.
И. А. Сафин и проф. А. Р. Кессель вместе с коллегами
из физтеха им. А. Ф. Иоффе (Ленинград) открыли явление
электроакустического эха (1970 г.).
Получение жидкого гелия в ФТИ в 1963 году
сыграло важнейшую роль в развитии научных исследований в КФТИ. В этом огромная заслуга д.ф.-м.н.
Э. Г. Харахашьяна, зав. лабораторией физики металлов
в 1973–1982 гг. Под его руководством впервые наблюден
спектр ЭПР в сверхпроводниках, электронное спиновое
эхо в металлах.
Яркой звездой в науке был д.ф.-м.н. Р. З. Бариев.
Его достижения связаны с анализом точно решаемых
моделей.
Заметный след в истории физтеха оставили д.ф.-м.н.
А. И. Ривкинд (1947–1973), зав. лабораторией ядерного
магнетизма в 1965–1973 гг.; проф. Г. С. Салехов, зав. отделом математики в 1947–1971 гг.; проф. М. С. Корнишин.
зав. отделом тории оболочек в 1976–1987 гг.
Крупные научные достижения связаны с именами
проф. В. А. Голенищева-Кутузова (акустический парамагнитный резонанс) и проф. Ю. В. Яблокова (спиновые
кластеры, эффект Яна-Теллера).
По инициативе Е. К. Завойского в КФТИ были начаты
работы по ионной имплантации. Итог – открытие явления
лазерного отжига имплантированных поверхностей. За
эту работу совместно с коллегами из Новосибирского
Академгородка И. Б. Хайбуллин, Е. И. Штырков, Р. М. Баязитов, М. Ф. Галяутдинов и М. М. Зарипов были удостоены Государственной премии СССР в 1988 году.
Можно продолжать галерею физтеховцев за 60 лет.
Я хочу ограничиться еще только тремя предложениями.
В разные годы в КФТИ работали 11 членов АН СССР
и РАН: акад. АН СССР Е. К. Завойский (1946–1947):
член-корр. АН СССР Н. Г. Чеботарев (1945–1947); член-
К.ф.-м.н. С. Ф. Коротков, заместитель директора КФТИ по науке
(с 1964 по 1989 гг.)
К.ф.-м.н. Н. Р. Яфаев, учёный секретарь КФТИ
(с 1968 по 1988 гг.)
60 лет КФТИ
Казанский физико–технический институт 2006
|
201
корр. АН СССР Б. М. Козырев (1946–1979); член-корр.
АН СССР С. А. Альтшулер (1947–1953); акад. АН СССР
К. А. Валиев (1954–1957); акад. РАН В. Е. Алемасов
(1987–1991); член-корр. РАН М. А. Ильгамов (1962–1991);
член-корр. РАН И. Б. Хайбуллин (с 1966); член-корр. РАН
К. М. Салихов (с 1988); член-корр. РАН А. В. Алексеев
(1966–1973); член-корр. РАН Д. А. Губайдуллин (1989–
1991) [В скобках указаны годы работы в КФТИ].
В КФТИ с большим уважением помнят С. Ф. Короткова, который был и учёным секретарем (с 1962 по 1964
гг.) и зам. директора по науке (с 1964 по 1989 гг.). Почти
20 лет учёным секретарем института работал Н. Р. Яфаев
(с 1968 по 1988 гг.).
Сегодняшний физтех – это в основном то, во что разЗам. директора, зав. лабораторией радиоспектроскопии диэлектриков
вился сектор физики Е. К. Завойского. Мы можем счиВ. Ф. Тарасов (слева) и аспирант А. А. Коновалов (справа).
тать Евгения Константиновича Завойского основателем
сегодняшнего физтеха.
Казанский физтех – лидер российской науки в области
электронного парамагнитного резонанса, признанный в
мире научный центр.
У нас в институте создан и работает единственный
в мире ЭПР спектрометр субмиллиметрового диапазона
с перестраиваемой частотой, разработанный В. Ф. Тарасовым и Г. С. Шакуровым. С помощью этой установки
наши сотрудники получают уникальную информацию о
новых лазерных материалах.
Одна из двух действующих в России установок времяразрешенного ЭПР создана и работает в КФТИ. Впервые
экспериментально наблюден предложенный нами новый
механизм поляризации электронных спинов триплетных
экситонов в смешанных молекулярных кристаллах за счёт
их взаимной аннигиляции (К. М. Салихов, В. К. Воронкова). Реализована новая методика определения энергии
В. К. Воронкова, к.ф.-м.н., учёный секретарь.
обменного и диполь-дипольного взаимодействий ионов
группы железа с редкоземельными ионами.
Недавно мы получили замечательный
импульсный спектрометр ЭПР EleXsys
E580 производства фирмы Брукер. Пока
в России такой прибор есть только у нас
и в МГУ. Перед нами открылись совершенно новые горизонты. С помощью
этого спектрометра мы планируем осуществить в ближайшие годы квантовую
телепортацию на электронных спинах.
В нашем институте впервые в мире
разработан алгоритм ЭПР томографии в
проводящих материалах, впервые ЭПР
томографией визуализирован скин-слой
в графите (К. Л. Аминов, М. П. Цейтлин,
К. М. Салихов).
В КФТИ 12 спектрометров ЭПР в
настоящее время в полном рабочем состоянии и на них ведутся исследования
по физике конденсированного состояния,
Осваиваем EleXsys E580. Слева направо: аспирант Р. Б. Зарипов,
спиновой химии, материаловедению, медипломник А. А. Суханов, м.н.с. Л. В. Мингалиева.
дицинской физике.
202
|
60 лет КФТИ
Казанский физико–технический институт 2006
К.ф.-м.н. В. С. Лобков (второй слева), руководитель группы
фемтосекундной спектроскопии с сотрудниками.
Член-корр. РАН К. М. Салихов, главный редактор
журнала “Applied Magnetic Resonance”.
Проф., д.х.н. Ю. Г. Галяметдинов
Д.ф.-м.н., заведующий лабораторией физики и химии
поверхности А. А. Бухараев (справа) и м.н.с. П. А. Бородин.
Свидетельством лидирующей роли КФТИ в области
ЭПР может служить и то, что c 1990 года институт издает
международный журнал “Applied Magnetic Resonance”. В
мире немало журналов по магнитному резонансу. Наш
журнал отличается от всех тем, что в нем вес работ по
ЭПР выше, чем в других журналах. Само собой получается, что нам шлют свои работы представители ЭПР
сообщества. И это можно понять. Ведь наш журнал
издается институтом имени Е. К. Завойского, первооткрывателя ЭПР. С 1990 года уже вышло 112 выпусков
журнала. Среди авторов опубликованных работ учёные
39 стран мира. Меня вдохновляет, что учёные из Новой
Зеландии, Южной Африки, Германии, США, других стран
мира посылают рукопись своей работы именно в Казань,
в физтех! Пусть все рукописи будут в гости к нам!
В физтехе впервые были синтезированы магнитные
жидкие кристаллы, была получена рекордная анизотропия
магнитной восприимчивости (И. В. Овчинников, Ю. Г. Га-
Проф., д.ф.-м.н. И. А. Гарифуллин
60 лет КФТИ
Д.ф.-м.н. М. М. Шакирзянов, заведующий лабораторией
магнитоакустики.
ляметдинов). Если говорить о последних достижениях в
этом направлении, надо отметить первый синтез жидких
кристаллов со спин-переменными свойствами.
Очень успешно развивается в физтехе атомно-силовая
микроскопия, нанометрология. Атомно-силовая микроскопия позволяет нам получить пространственное разрешение
в масштабе молекул, т.е. миллиардной доли метра. Отмечу только один результат последних двух лет – в группе
А. А. Бухараева впервые в России получен наноконтакт с
гигантским эффектом магнитосопротивления 1000%.
Фемтосекундная спектроскопия позволяет нам в
реальном времени наблюдать колебания атомов в молекулах. Отмечу, что фемтосекунда – это одна миллиардная доля микросекунды! В прошлом году мы впервые
наблюдали фотонное эхо в полимерных композитах при
комнатной температуре (В. С. Лобков). Это важный результат с точки зрения создания элементов оптической
памяти.
Проф., д.ф.-м.н. В. В. Самарцев, заведующий лабораторией
нелинейной оптики.
Казанский физико–технический институт 2006
|
203
Проф., д.ф.-м.н. И. В. Овчинников, заведующий лабораторией
молекулярной радиоспектроскопии.
Весьма амбициозный проект реализует физтех по
созданию спинового клапана на многослойных системах
ферромагнетик-сверхпроводник-ферромагнетик (И. А. Гарифуллин). Эта работа ведется в кооперации с немецкими
учёными и проф. Л. Р. Тагировым из КГУ.
Заведующие лабораториями – это ведущие учёные
института. О работе каждой лаборатории можно было
бы рассказать немало интересного. Об этом свидетельствует краткий перечень проблем, которые изучают наши
учёные:
Синтез и исследование новых перспективных материалов. Наноструктуры.
– Спин-переменные жидкие кристаллы.
– Полимерные композиты для оптоэлектроники.
– Модификация полупроводниковых и полимерных
материалов ионной имплантацией.
– Углеродные нанотрубки.
– Низкоразмерные системы.
Проф., д.ф.-м.н. Г. Б. Тейтельбаум, заведующий лабораторией
физики перспективных материалов.
204
|
Казанский физико–технический институт 2006
60 лет КФТИ
К.т.н. С. К. Черников,
заведующий лабораторией
моделирования физикохимических процессов
и систем.
Д.ф.-м.н. Р. М. Баязитов,
заведующий лабораторией
интенсивных радиационных
воздействий.
– Никелевые наноконтакты, обладающие магнеторезистивными свойствами.
Исследование свойств перспективных материалов.
Спинтроника.
– ВТСП-соединения с фазовым расслоением (страйпфазой).
– Мультислойные системы.
– Спиновые кластеры.
– Спин-зависимые фотоиндуцированные процессы.
Динамика. Квантовая когерентность.
– Быстропротекающие молекулярные процессы с разрешением во времени от наносекунд до фемтосекундного диапазона.
– Спиновая динамика короткоживущих активных парамагнитных частиц.
– Когерентное распространение фононов.
Суммируя, можно сказать, что в физтехе ведутся актуальные исследования по перспективным материалам, по
спинтронике, по молекулярной и спиновой когерентности.
Эти работы имеют общий вектор развития. Ориентиром
для нас является молекулярная электроника. Это то, к
Д.ф.-м.н. В. Ю. Петухов, заведующий лабораторией
радиационной химии и радиобиологии.
Проф., д.б.н.
Х. Л. Гайнутдинов,
заведующий лабораторией
биофизики.
чему мы стремимся. Довести свои исследования до практического выхода – вот задача учёных физтеха.
Знания и опыт, полученный в работе по ионной имплантации, позволил нашим учёным (И. Б. Хайбуллин)
внедрить в ГИПО новую технологию при изготовлении
дифракционных решёток.
Опыт по магнитному резонансу помог нам разработать магнитно-резонансный томограф. Томограф получил
Медицинский томограф ТМР-0.06-КФТИ.
Зав. отделом медицинской физики Я. В. Фаттахов (второй слева)
с аспирантом Э. Ф. Биктимировым (слева)
и м.н.с. Д. Ю. Талановым (справа).
60 лет КФТИ
Казанский физико–технический институт 2006
|
205
На кафедре химической физики.
Д.ф.-м.н. Х. Г. Богданова с учениками.
сертификат Минздрава России и уже используется в медицинской практике.
Весьма важные работы ведутся по компьютерному
моделированию в машиностроении.
Достижения физтеха не остались незамеченными.
За последние годы четырежды работы, выполненные в
КФТИ были удостоены Государственной премии Республики Татарстан в области науки:
– Разработка научных основ технологии изготовления
голограммных дифракционных решёток и внедрение
её в серийное производство в ГИПО (1998, И. Б. Хайбуллин, И. А. Файзрахманов и сотрудники ГИПО).
– Спиновая динамика элементарных физико-химических процессов (1998, К. М. Салихов).
– Создание магнитных жидких кристаллов (2001,
И. В. Овчинников, Ю. Г. Галяметдинов, И. Г. Бикчантаев, Г. И. Иванова).
– Создание магнитно-резонансного томографа в поле 60
мТл (2005, Я. В. Фаттахов, К. Л. Аминов, В. Н. Анашкин, А. Р. Фахрутдинов, В. А. Шагалов и наши партнеры).
Первостепенное внимание мы уделяем образовательной деятельности и подготовке молодых учёных. При
КФТИ работает базовая кафедра химической физики
физфака КГУ. У нас создан филиал кафедры Казанского технологического университета. С моей точки зрения,
физтех весьма активно взаимодействует с вузами. На этом
заседании присутствуют руководители вузов Казани, и
было бы интересно услышать, как они оценивают наше
взаимодействие.
В юбилей принято пытаться заглянуть в завтрашний день.
Конечно, это нелегко сделать, так как очень и очень многое зависит не от Казанского физтеха. Но я думаю, что
мы можем с оптимизмом смотреть в завтрашний день
физтеха. Мой оптимизм основан на следующем:
Во-первых, у нас есть высококвалифицированные
учёные, которые имеют перспективный научный задел.
Во-вторых, у нас есть немало современного научного
оборудования, и ситуация развивается в этом отношении
в нужном направлении.
В-третьих, у нас есть молодые сотрудники, которые
умеют и хотят работать.
И наконец, у нас есть поддержка. Об этом убедительно свидетельствует присутствие на нашем празднике и
руководства Республики Татарстан, и руководства ОФН
РАН, Президента АН РТ, директоров академических
институтов и ректоров университетов, всех гостей.
Большое спасибо всем, кто сегодня пришёл сюда,
чтобы порадоваться вместе с физтехом.
Хочу закончить своё выступление словами из гимна
КФТИ:
Живи и процветай, физтех!
Гордимся мы тобой всегда!
Мы преумножим твой успех,
Сил не жалея и труда!
Казанский физтех не хочет испытывать судьбу. Но мы
готовы к вызовам судьбы. Мы верим в наш успех.
Спасибо за внимание.
206
|
60 лет КФТИ
Казанский физико–технический институт 2006
Поздравления, поступившие в адрес института в связи с 60-летием
Приветствие Президента Республики Татарстан
М. Ш. Шаймиева в адрес участников торжественного
собрания, посвящённого 60-летию Казанского физикотехнического института им. Е. К. Завойского
Казанского научного центра РАН
Уважаемые сотрудники Казанского физико-технического института имени Е. К. Завойского!
Сердечно поздравляю вас со знаменательной датой – 60-летием образования института.
Созданный в трудные послевоенные годы, ваш институт вырос сегодня в многопрофильное исследовательское
предприятие, эффективно сочетающее лучшие традиции
казанской физической школы с современными технологиями, способное решать самые серьёзные задачи в области
магнитной радиоспектроскопии.
На протяжении всего периода деятельности казанского
физтеха в нём созидали и сегодня трудятся талантливейшие
люди, уровень научных открытий которых обеспечивает
быстрый рост авторитета института в мировом научном
сообществе. Коллектив учёных-физиков поддерживает контакты с десятками крупнейших научных учреждений мира,
вносит достойный вклад в развитие мировой научной мысли. Непрерывный научный поиск и внедрение новейших
методов исследований, а также высокий профессионализм
и компетентность руководителей и каждого специалиста
института стали основой успеха вашего коллектива.
Искренне благодарю вас за ваши достижения, имеющие важнейшее прикладное значение, за реальный вклад
в формирование имиджа Татарстана как центра большой
науки и высоких технологий. От всей души желаю институту развития и процветания, коллективу – благополучия
и новых научных свершений.
Президент Республики Татарстан М. Ш. Шаймиев
7 февраля 2006 г.
Правительственная телеграмма
Уважаемый Кев Минуллинович!
Искренне рад тепло и сердечно поздравить Вас и в Вашем лице весь преданный любимому делу коллектив высококлассных специалистов Физико-технического института
со знаменательной датой в истории признанного мирового
научного центра магнитной радиоспектроскопии.
Прошедшие шестьдесят лет в жизни Казанского физтеха – это трудная дорога поиска и смелых разработок,
счастливая пора настоящего технического прорыва, выдающихся открытий и достижений, плодотворный период
рождения новых имён блестящих физиков. Неслучайно
сегодня институт остаётся ведущим центром отечествен-
ной и мировой физической науки с широким спектром
исследовательских проблем и направлений работы.
Гордость института – вы, его сотрудники, обладающие
мощным интеллектуальным потенциалом и заслужившие
высокое признание в российском и международном научном сообществе. Ваши успешные теоретические и прикладные исследования существенно обогащают отечественную науку, имеют огромное практическое значение для
развития современных технологий, передовых отраслей
производства. Так держать, уважаемые физики! И пусть
по-прежнему в Казанском физтехе царит особая атмосфера
творчества и научного поиска. Доброго всем вам здоровья,
семейного благополучия и новых открытий.
Председатель Государственного совета
Республики Татарстан Ф. Х. Мухаметшин
7 февраля 2006 г.
Поздравление директора Института прикладной
физики РАН, члена-корреспондента РАН А. Г. Литвака,
научного руководителя Института прикладной физики
РАН, академика А. В. Гапонова-Грехова
(г. Нижний Новгород)
Глубокоуважаемый Кев Минуллинович!
Примите самые искренние и тёплые поздравления от
имени сотрудников Института прикладной физики РАН
со славным юбилеем Казанского физико-технического
института и Казанского научного центра РАН.
Начиная с основополагающих работ Е. К. Завойского,
Ваш институт является признанным мировым лидером в
области электронного парамагнитного резонанса и других
методов магнитной радиоспектроскопии. Вашим сотрудникам принадлежат фундаментальные достижения в физике
конденсированного состояния и химической физике. Ваш
институт был создан на базе одного из наиболее известных
и заслуженных вузов России – Казанского государственного университета. Выпускники КГУ и сотрудники Вашего
института хорошо известны в стране и за рубежом. Издаваемые вами международные научные журналы также
пользуются признанием и авторитетом в мировой науке.
Поздравляя Ваш коллектив с юбилеем, мы рады отметить наметившееся в последнее время научное сотрудничество наших институтов, которые могут удачно дополнять
друг друга в ряде перспективных направлений физики.
В день юбилея желаем всем сотрудникам института
и Вам лично крепкого здоровья, счастья и новых творческих успехов.
Член-корреспондент РАН А. Г. Литвак,
академик А. В. Гапонов-Грехов
6 февраля 2006 г.
60 лет КФТИ
Поздравление от имени физического факультета
Казанского государственного университета декана
физфака, профессора А. В. Аганова
Дорогие друзья!
Услышав слова “60 лет Физтеху” улыбнётся улыбкой Джоконды старый физтеховец, смахнет набежавшую
слезу умиления. Вспомнятся старые добрые времена: обмен идеями, клистронами, украденными программами и
прочими нужными для науки вещами. Вспомнятся новогодние вечера, когда, не догуляв в университете, душа и
ноги сами стремились в Физтех на настоящие гуляния с
танцами, симпатичными молодыми людьми и спиртом,
разбавленным на 50% яблочным соком (рецепт Семёна
Александровича Альтшулера).
А девушки Физтеха! Комсомолки, спортсменки, отличницы, красавицы наконец! Умны не по полу!
Где вы, былые времена, когда на конференциях
единым строем физфаковцы и физтеховцы выступали
и гуляли как былинные герои Запорожской Сечи. Гремела
Казань на необъятных просторах Советского Союза от
Черновицкого университета до Института океанологии
во Владивостоке!
Невидимыми душевными нитями переплетены физфак и Физтех. Выходит с физфака молодой юноша с
румяными щеками, обученный питомцами Альтшулера и
Завойского, исчезает за дверями Физтеха и – посмотри на
него через пару-тройку лет! Блеск интеллекта с энергией
в несколько КЕВов, шляхетская уверенность во взоре,
обучен и вооружён по самому последнему научному
слову! Ноутбук на боку, загранпаспорт в кармане!
Оперился птенец и нет для него тайн ни в магнитном резонансе, ни в лазерной спектроскопии, готов он
лететь на конференцию и в Сингапур, и в Швейцарию,
готов достойно представить Физтех, что в Англии, что
во Франции, не говоря уже о Германии и США. Везде
примут питомца Физтеха!
Радуемся мы юбилею друзей, тем более, что различия-то между нами всего “на три буквы”. Цифра “три”
магическая для нашего Отечества. “Троица” Андрея
Рублёва, в нашем славном обычае – делить 0,5 на три.
Короче, цифра “три” для нас, что-то вроде “золотого
сечения” в математике и искусстве! Взяв словосочетание “ректор Салахов”, использовав три буквы, получим
“директор Салихов”, да и слова “физфак” и “физтех”
отличаются тоже на три буквы!
Дорогой Физтех и дорогие физтеховцы!
Мы Вас любим, желаем здоровья, счастья и удачи!
Ваш физфак
9 февраля 2006 г.
Казанский физико–технический институт 2006
|
207
Поздравление директора фирмы Брукер БиоСпин,
доктора Т. Келлера; директора отделения ЯМР,
доктора Г.-Й. Вольфа; директора отделения ЭПР,
доктора Д. Шмальбайна (Райнштеттен, Германия)
Глубокоуважаемый Кев Минуллинович, мы сердечно
поздравляем Вас и всех сотрудников КФТИ с 60-летием Вашего Института, который носит имя выдающегося
учёного, открывателя электронного парамагнитного резонанса, Евгения Константиновича Завойского.
60 лет – это хороший, солидный возраст для Института, а для нас большая честь и радость, что мы прошли
с вами больше половины этого пути.
История фирмы Брукер в Советском Союзе начинается в Казани. Ведь в Вашем Институте в 1969 году
после юбилейной конференции, посвящённой 25-летию
открытия ЭПР, остался, а позднее был куплен первый
спектрометр (тогда ещё совсем молодой) фирмы Брукер.
Это был наш первый ЭПР спектрометр ER 420. Дальше
были поставлены ЯМР спектрометры для твёрдого тела
СХР и Аvance.
Особенно радует нас, что именно Ваш Институт
первым в России недавно получил самый современный
импульсный спектрометр EleXsys E580. Мы надеемся,
что он в опытных руках Ваших специалистов поднимет
ЭПР на новые высоты и позволит Вам решить фундаментальные задачи физики и спиновой химии.
Мы восхищаемся Вашей энергией, с которой Вы
создали международный журнал “Applied Magnetic
Resonance” и который стал одним из признанных журналов в научном мире. Вы взялись за издание “EPR
newsletter”, официального журнала Международного
общества ЭПР – и он под опытным и талантливым
руководством главного редактора стал ещё более информативным, живым, прекрасным местом общения
для всех, кто занимается и любит ЭПР.
Ежегодное присуждение премии им. Е. К. Завойского
является настоящим праздником для мирового общества
ЭПР.
Вы утвердили и развили значение Казани как одного
из мировых центров магнитного резонанса.
От всей души мы желаем Вам и Казанскому физико-техническому институту продолжения этих славных
традиций и дальнейших творческих успехов в духе великого Е. К. Завойского.
Лично Вас, глубокоуважаемый Кев Минуллинович,
мы благодарим за Ваше многолетнее доверие к нам. Мы
желаем Вам и Вашим сотрудникам крепкого здоровья,
удачи, счастья и много радости в личной жизни и при
встречах с красотой и очарованием науки.
Директор фирмы Брукер БиоСпин,
доктор Т. Келлер;
директор отделения ЯМР, доктор Г.-Й. Вольф;
директор отделения ЭПР, доктор Д. Шмальбайн
6 февраля 2006 г.
208
|
Казанский физико–технический институт 2006
60 лет КФТИ
Коллектив института с юбилеем поздравили также:
• Первый заместитель Премьер-министра, министр
экономики и промышленности
Республики Татарстан Б. П. Павлов.
• Заместитель Премьер-министра, министр культуры
Республики Татарстан З. Р. Валеева.
• Министр образования и науки Республики
Татарстан Р. Ф. Шайхелисламов.
• Министр здравоохранения Республики Татарстан
К. Ш. Зыятдинов.
• Президент Академии наук Республики Татарстан,
акад. АН РТ А. М. Мазгаров; главный учёный
секретарь, акад. АН РТ И. Б. Хайбуллин.
• Руководитель исполнительного комитета г. Казани
И. Р. Метшин.
• Директор Института общей физики
им. А. М. Прохорова РАН, член-корр. РАН
И. А. Щербаков (Москва).
• Директор Института кристаллографии РАН,
член-корр. РАН М. В. Ковальчук (Москва).
• Директор Института спектроскопии РАН,
проф. Е. А. Виноградов (Троицк).
• Директор Института физики твёрдого тела
РАН, проф. В. В. Кведер; научный руководитель
института, акад. Ю. А. Осипьян; акад.
В. Б. Тимофеев; член-корр. РАН В. Ф. Гантмахер
(Черноголовка).
• Директор Института физики полупроводников СО
РАН, член-корр. РАН А. Л. Асеев; зам. директора,
проф. А. В. Двуреченский; зам. директора, проф.
Н. А. Овсюк (Новосибирск).
• Директор Института физики микроструктур РАН,
член-корр. РАН С. В. Гапонов (Нижний Новгород).
• Директор Института физики металлов УрО РАН,
член-корр. РАН В. В. Устинов (Екатеринбург).
• Председатель Президиума и директор Института
физики ДНЦ РАН, член-корр. РАН И. К. Камилов
(Махачкала).
• Директор Института физики молекул и кристаллов
УрО РАН, проф. В. А. Мазунов (Уфа).
• Завойская Наталья Евгеньевна, дочь
Е. К. Завойского, научный сотрудник РНЦ
“Курчатовский институт” (Москва).
• Председатель Президиума КазНЦ РАН,
акад. А. И. Коновалов; главный учёный секретарь
Г. В. Стинский.
• От имени коллектива Института органической и
физической химии им. А. Е. Арбузова КазНЦ РАН:
акад. А. И. Коновалов;
директор, член-корр. РАН О. Г. Синяшин;
зам. директора, д.х.н., проф. В. С. Резник;
зам. директора, д.х.н., проф. А. А. Бредихин;
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
зам. директора, к.х.н. Ю. Б. Михайлов;
учён. секретарь, к.х.н. И. П. Романова.
Директор Казанского института биохимии
и биофизики КазНЦ РАН, член-корр. РАН
А. Н. Гречкин; акад. И. А. Тарчевский;
зам. директора, д.б.н. В. М. Чернов;
учён. секретарь, к.б.н. И. Ю. Карпилова.
Директор Института механики и машиностроения
КазНЦ РАН, член-корр. РАН Д. А. Губайдуллин.
Директор Исследовательского центра проблем
энергетики КазНЦ РАН, акад. В. Е. Алемасов;
член-корр. РАН Ю. Г. Назмиев.
Директор Института языка, литературы и искусства
им. Г. Ибрагимова АН РТ, проф. Н. Ш. Хисамов.
Председатель Совета ректоров вузов РТ,
ректор Казанского государственного университета,
акад. АН РТ М. Х. Салахов.
Ректор Казанской государственной медицинской
академии, академик-секретарь Отделения
медицинских и биологических наук АН РТ,
проф. М. К. Михайлов.
Ректор Казанского государственного
энергетического университета,
проф. Ю. Я. Петрушенко.
Ректор Казанского государственного
технологического университета, акад. АН РТ
С. Г. Дьяконов.
Генеральный директор ФГУП “НПО ГИПО”,
проф., действ. член Российской академии
инженерных наук им. А. М. Прохорова
В. П. Иванов.
Начальник коллектива группы ядерно-магнитного
резонанса НТУ ООО “ТНГ-Групп” В. М. Мурзакаев
(Бугульма).
Директор Казанского Дома учёных И. С. Донская.
Учащиеся и педагоги Академического лицея
им. Н. И. Лобачевского.
Казанский физико–технический институт 2006
аспиранты и молодые учёные
Аспирантура
Премии и награждения
В 2006 году аспирантуру закончили 3 человека:
1. Арсланов Наркис Мусавирович
2. Ириняков Евгений Николаевич
3. Хусаинов Марат Мансурович
– Р. Г. Гатиятову, студенту кафедры химической физики КГУ, лаборанту лаборатории физики и химии
поверхности КФТИ КазНЦ РАН, присуждена медаль
и премия по итогам конкурса 2006 года “На соискание медалей Российской академии наук с премиями
для молодых учёных РАН, других учреждений, организаций России и для студентов высших учебных
заведений России за лучшие научные работы” в области разработки или создания приборов, методик,
технологий и новой научно-технической продукции
научного и прикладного значения за работу “Прецизионные измерения магнитострикции в никелевых
структурах, используемых для получения магниторезистивных наноконтактов”.
– Калинкин А.А., Баталов Р.И., Петрушкин С.В. стали победителями Программы “Выдающиеся учёные
РАН” (Фонд содействия отечественной науке) в номинации “Кандидаты наук РАН” на 2006 год.
– Житейцев Е.Р. стал лауреатом стипендии КФТИ им.
Б. М. Козырева среди молодых учёных 2006 года.
– Яцык И.В. стал лауреатом стипендии КФТИ им.
Н. С. Гарифьянова среди аспирантов 2006 года.
– Гатиятова Ю.И. награждена Дипломом от Оргкомитета I Всероссийской конференции “Физические и
физико-химические основы ионной имплантации” за
доклад “Исследование магнитных свойств корунда
(Al2O3), имплантированного ионами кобальта”.
В 2006 году в аспирантуру поступили 6 человек:
1. Галявиев Ильнар Гарафетдинович
01.04.17 “Химическая физика, в т.ч. физика
горения и взрыва”,
руководители д.ф.-м.н. Салихов К.М.,
к.ф.-м.н. Лобков В.С.
2. Июдин Василий Сергеевич
01.04.11 “Физика магнитных явлений”,
руководитель д.ф.-м.н. Салихов К.М.
3. Калашников Дмитрий Андреевич
01.04.05 “Оптика”,
руководитель д.ф.-м.н. Самарцев В.В.
4. Леонтьев Андрей Владимирович
01.04.05 “Оптика”,
руководитель к.ф.-м.н. Лобков В.С.
5. Салихов Руслан Ильгизович
01.04.11 “Физика магнитных явлений”,
руководитель д.ф.-м.н. Гарифуллин И.А.
6. Суханов Андрей Анатольевич
01.04.11 “Физика магнитных явлений”,
руководители д.ф.-м.н. Салихов К.М.,
к.ф.-м.н. Воронкова В.К.
На 31.12.06 число аспирантов института с очной
формой обучения составило 15 человек (аспирантов
заочного обучения нет).
Медаль Российской академии наук (аверс и реверс) “За лучшую научную
работу конкурса РАН для студентов вузов России”.
209
210
|
аспиранты и молодые учёные
Гранты
Победители конкурса на соискание грантов
Президента РФ для поддержки молодых российских
учёных – кандидатов наук и их научных руководителей
на 2006–2007 гг.
1. Баталов Р.И.: Формирование светоизлучающих в области 1.5 мкм кремниевых тонкоплёночных структур
и исследование их электрических и люминесцентных
свойств (МК-3048.2006.2)
2. Герасимов К.И.: Магнитооптическая спектроскопия
диэлектрических кристаллов, активированных редкоземельными ионами (МК-3475.2006.2)
Победители конкурса на соискание грантов для
государственной поддержки молодых учёных
Республики Татарстан
1. Хантимеров С.М., аспирант: Применение топливных
элементов в качестве резервных источников питания
особо ответственных механизмов собственных нужд
электрических станций (No 09-8)
Казанский физико–технический институт 2006
Победители конкурса для молодых учёных и
аспирантов “Гранты КФТИ”
1. Власова Д.Д.: Кодовое разделение каналов в оптической памяти на основе долгоживущего фотонного
эха
2. Никифоров В.Г.: Исследование вращательной динамики молекул в жидкости методами фемтосекундной
спектроскопии
Победители конкурса молодёжных грантов НОЦ КГУ
“Материалы и технологии ХХI века” 2005–2006 гг.
1. Арсланов Н.М.: Моделирование эванесцентного светового поля в ближней зоне зонда и поверхности в
технике ближнеполевой оптической микроскопии
2. Баталов Р.И.: Формирование гетероструктур на основе
соединений кремния и исследование их люминесцентных свойств в видимой и ближней инфракрасной
области
Казанский физико–технический институт 2006
персоналии
Кев Минуллинович Салихов.
К 70-летию со дня рождения∗
3 ноября 2006 г. исполняется 70 лет члену-корреспонденту
Российской академии наук Кеву Минуллиновичу Салихову – директору Казанского физико-технического института
имени Е. К. Завойского Казанского научного центра РАН,
известному специалисту в области химической физики.
К. М. Салихов окончил физико-математический факультет Казанского государственного университета и
как аспирант КГУ был прикомандирован в Институт
высокомолекулярных соединений (ИВС) АН СССР в
Ленинграде. В 1963 г. в ИВС АН СССР он защитил
кандидатскую диссертацию “Некоторые вопросы молекулярной теории диэлектрических и механических
релаксационных свойств полимеров” (научные руководители: М. В. Волькенштейн и Ю. Я. Готлиб). В конце
1963 г. он переехал в Новосибирский Академгородок и
был принят на работу в Институт химической кинетики и
горения Сибирского отделения АН СССР в лабораторию
В. В. Воеводского. В 1988 г. К. М. Салихов был избран
директором Казанского физико-технического института
имени Е. К. Завойского (КФТИ) КазНЦ РАН и переехал в
Казань. В 1997 г. он был избран членом-корреспондентом
РАН по отделению физических наук.
К. М. Салихов внёс крупный вклад в изучение спинового обмена, в развитие электронного парамагнитного
резонанса (ЭПР), в создание и развитие спиновой химии
и в исследование первичных стадий ассимиляции солнечной энергии при фотосинтезе.
К. М. Салихов внёс основополагающий вклад в теорию
гейзенберговского спинового обмена в разбавленных парамагнетиках. Он предложил кинетические уравнения для
описания спинового обмена при столкновении парамагнитных частиц в растворах и с их помощью рассчитал сечения
спинового обмена с участием свободных радикалов, парамагнитных комплексов, триплетных экситонов, а также
сечение обменной конверсии позитрония парамагнитными
∗
Кев Минуллинович Салихов
частицами, предсказал новый механизм сдвига линий
ЭПР за счёт обменного взаимодействия. Эти результаты
в основном были изложены в монографии К. И. Замараев,
Ю. Н. Молин, К. М. Салихов: Спиновый обмен (М: Наука,
1977), а также вскоре были переведены на английский
язык Yu. N. Molin, K. M. Salikhov, K. I. Zamaraev Spin Exchange. Principles and Applications in Chemistry and Biology
(Heidelberg, Berlin: Springer-Verlag 1980).
К. М. Салихов заложил основы теории импульсных
методов ЭПР. Теоретически показал возможность наблюдения модуляции сигнала электронного спинового эха в
аморфных и поликристаллических веществах. Впервые
изучил роль селективности возбуждения спиновой системы
СВЧ импульсами, формирующими сигналы электронного спинового эха. Разработал теорию фазовой релаксации
электронных спинов в твёрдых парамагнетиках за счёт диполь-дипольного взаимодействия между парамагнитными
центрами: установил предельные законы спада сигналов
эха по механизму спектральной диффузии, развил теорию
спада сигналов эха по механизму так называемой “мгновенной диффузии”. Эти исследования были суммированы
в монографии, написанной в соавторстве с А. Г. Семеновым и Ю. Д. Цветковым, Электронное спиновое эхо и его
применение (М.: Наука 1976).
Статья опубликована в журнале УФН 176, No 11, 1243–1244 (2006) и
приводится с любезного разрешения редакции журнала.
211
212
|
персоналии
К. М. Салихов дал интерпретацию первых экспериментальных наблюдений влияния внешнего магнитного
поля на радикальные реакции и магнитного изотопного
эффекта в радикальных реакциях. Он сформулировал общий формализм теории магнитно-спиновых эффектов в
радикальных реакциях и с его помощью разработал теорию влияния внешних магнитных полей на радикальные
реакции, теорию магнитного изотопного эффекта, теорию
химической поляризации ядерных и электронных спинов
в ходе химических реакций; теоретически предсказал экстремальный характер полевой зависимости вероятности
рекомбинации радикальных пар, электрон-дырочных пар
в области слабых магнитных полей, сравнимых с локальными полями, создаваемыми сверхтонкими взаимодействиями с магнитными ядрами; предсказал особенности в
вероятности рекомбинации радикальных пар в точках пересечения их диабатических термов; установил основные закономерности химической поляризации ядерных спинов в
слабых магнитных полях, теоретически предсказал эффект
взаимного влияния ядер на их поляризацию; предсказал
и заложил основы теории стимулированной поляризации
ядерных спинов; дал теоретическую оценку максимально возможного вклада сверхтонкого взаимодействия в
вероятность рекомбинации радикальных пар. Рассчитал
вероятность рекомбинации радикальных пар с произвольным числом магнитных ядер в земном магнитном поле;
внёс заметный вклад в теорию оптически детектируемых
спектров ЭПР спин-коррелированных радикальных пар.
Им предложен теоретически новый механизм поляризации
электронных спинов триплетных состояний, вызванной
спин-селективной взаимной аннигиляцией триплетных
возбуждённых состояний. Рассмотрение вышеперечисленных вопросов было опубликовано в следующих изданиях:
А. Л. Бучаченко, Р. З. Сагдеев, К. М. Салихов Магнитные
и спиновые эффекты в химических реакциях (М.: Наука, 1978); К. М. Salikhov, Yu. N. Molin, R. Z. Sagdeev,
A. L. Buchachenko Spin Polarization and Magnetic Effects
in Radical Reactions (Budapest: Academic Kiado, 1984; Amsterdam: Elsevier, 1984); K. M. Salikhov Magnetic Isotope
Effect in Radical Reactions (Wien, New York: Springer-Verlag, 1996); К. М. Салихов: 10 лекций по спиновой химии
(Казань: Изд-во Казан. ун-та, 2000).
К. М. Салихов развил теорию времяразрешенных
спектров ЭПР и теорию электронного спинового эха
электрон-дырочных пар, которые образуются в реакционном центре фотосинтеза в синглетном состоянии.
Для этой ситуации им предсказаны квантовые биения
интенсивности линий ЭПР, аномальная фаза сигнала
первичного спинового эха.
На посту директора Казанского физико-технического
института К. М. Салихов проявил талант организатора науки. Благодаря неиссякаемой жизненной энергии юбиляра
и его преданности науке, Казанский физико-технический
институт сегодня, несмотря на трудные для российской
науки годы, не только сохранил, но и существенно укрепил свои позиции как одного из ведущих центров по
радиоспектроскопии. По инициативе К. М. Салихова и
Казанский физико–технический институт 2006
при его непосредственном участии в КФТИ успешно
развиваются исследования спин-зависимых фотохимических и фотофизичсских процессов, исследования по
атомно-силовой микроскопии и по ЭПР томографии,
фемтосекундной лазерной спектроскопии.
Под руководством К. М. Салихова реализуется программа развития магнитно-резонансной томографии.
Опытные образцы томографа сертифицированы Министерством здравоохранения РФ и используются в медицинских учреждениях Татарстана.
К. М. Салихов уделяет большое внимание подготовке
кадров. В 1989 г. он создал кафедру химической физики
в КГУ. Он подготовил 19 кандидатов наук, среди его
учеников 8 докторов наук.
К. М. Салихов является создателем и главным редактором международного журнала Applied Magnetic
Resonance, членом редколлегии международного журнала
Molecular Physics Reports.
Отличительной особенностью творчества К. М. Салихова является тесное взаимодействие с экспериментаторами. Полученные им результаты нередко стимулировали
постановку новых экспериментов.
Написанные с его участием книги стали настольными
для многих специалистов в нашей стране и за рубежом.
За работы по магнитно-спиновым эффектам в химических реакциях в 1986 г. К. М. Салихов в коллективе авторов с Ю. Н. Молиным, Р. З. Сагдеевым, А. Л. Бучаченко,
Е. Л. Франкевичем был удостоен Ленинской премии. В
1991 г. его избрали действительным членом Академии
наук Республики Татарстан. В 1992 г. он был избран
феллоу Института проблемных исследований в Берлине
(Wissenschaftskolleg zu Berlin). К. М. Салихова в 1996 г.
наградили Золотой медалью Международного общества
ЭПР, присвоено почетное звание “Знаменитого учёного” в
государственном исследовательском центре R1KEN в Японии, в 1998 г. он был удостоен Государственной премии
в области науки и техники Республики Татарстан, в 2000
г. ему была присуждена премия Общества магнитного
резонанса Австралии и Новой Зеландии. В 2001 г. ему
присуждена премия фонда Александра фон Гумбольдта
(Германия). К. М. Салихову присуждена Международная
премия имени Е. К. Завойского 2004 года в области электронного парамагнитного резонанса.
К. М. Салихов активно участвует в научной жизни
Татарстана. Он является заместителем председателя
Казанского научного центра РАН, вице-президентом
Академии наук Республики Татарстан, председателем
секции по физике редакционной коллегии Татарской
энциклопедии.
Коллеги, ученики и друзья поздравляют Кева Минуллиновича с юбилеем и желают ему крепкого здоровья и
новых творческих успехов.
Л. К. Аминов, А. Ф. Андреев, С. Н. Багаев,
К. А. Валиев, В. К. Воронкова, А. В. Ильясов,
Ю. Н. Молин, И. В. Овчинников, Р. З. Сагдеев,
В. Ф. Тарасов, И. Б. Хайбуллин, Ю. Д. Цветков
Казанский физико–технический институт 2006
Репортаж с торжественного заседания,
посвящённого 70-летию К. М. Салихова
3 ноября в Национальном культурном центре “Казань” состоялось торжественное заседание, посвящённое 70-летию
Кева Минуллиновича Салихова.
В зале присутствовали сотрудники института, гости
из различных университетов, вузов, научно-исследовательских институтов и организаций Казани, Москвы,
Новосибирска, а также Австрии, Германии, Италии,
Канады, Польши и Франции. Среди гостей были: член
Бюро Отделения физических наук Российской академии
наук, акад. С. Н. Багаев; акад. К. А. Валиев; советник
Президента РТ, ректор Казанского технологического
университета, проф. С. Г. Дьяконов; председатель Казанского научного центра РАН, акад. А. И. Коновалов;
президент АН РТ А. M. Мазгаров; ректора вузов; министр
экологии и природных ресурсов РТ И. А. Ларочкина;
министр образования и науки РТ Р. Ф. Шайхелисламов;
председатель комитета по науке, культуре, образованию и
национальным вопросам Госсовета РТ Р. И. Валеев; председатель Торгово-промышленной палаты РТ Ш. Р. Агеев;
Кев Минуллинович Салихов
руководитель Управления по технологическому, экологическому и атомному надзору Ростехнадзора по РТ
Б. Г. Петров; глава администрации Советского района
г. Казани Д. Ш. Сулейманов; глава администрации Вахитовского района г. Казани Р. Р. Шакиров; депутат
Госсовета РТ И. В. Терентьева; генеральный директор
Казанского производственного комбината программных
средств В. А. Александров; директор Института экологии
природных систем АН РТ Р. А. Шагиморданов; генеральный директор ОАО “Радиоприбор”, депутат Госсовета
Р. У. Апаков.
Вступительное слово произнёс академик К. А. Валиев
(текст с небольшим сокращением приведён ниже).
С поздравлением от имени Президента Республики
Татарстан и правительства Республики Татарстан выступил министр образования и науки Р. Ф. Шайхелисламов.
Сотрудники института,
Ляйля Мосина и Валерий Тарасов,
ведущие собрания.
В зале заседаний Национального
Культурного центра “Казань”.
213
214
|
персоналии
Поздравление от имени правительства РТ зачитывает
Р. Ф. Шайхелисламов (справа).
Академик С. Н. Багаев поздравил от имени Российской
академии наук. Затем на сцену для краткого выступления пригласили юбиляра, Кева Минуллиновича Салихова
(текст выступления приводится ниже).
От имени Президиума Казанского научного центра Российской академии наук юбиляра поздравил председатель
Казанского научного центра Российской академии наук,
акад. А. И. Коновалов; от имени Академии наук Республики Татарстан – Президент Академии наук Республики
Татарстан, академик А. М. Мазгаров; от Сибирского отделения Российской академии
наук – академик Р. З. Сагдеев,
от Казанского государственного университета – проректор
Н. К. Замов.
От имени Международного общества ЭПР выступил президент общества,
проф. В. Любитц (Германия),
от Международного комитета
AMPERE – президент комитета в 2002–2006 гг., проф.
Флейта – доктор Уве Айххофф,
виолончель – Народная
артистка Республики
Татарстан Лариса Маслова,
фортепиано – Антон Семикин,
лауреат международного конкурса.
Казанский физико–технический институт 2006
К. Мёбиус (справа) вручает поздравление К. М. Салихову (слева).
Х. В. Шписс (Германия), от Международного общества
по магнитному резонансу – проф. К. Мёбиус (Германия).
И в заключение торжественного заседания прозвучало
музыкальное поздравление У. Айххофа, представителя
фирмы Брукер БиоСпин (Германия), который для юбиляра
исполнил опус 41 для флейты, виолончели и фортепиано
Луизы Фарренц.
Праздник продолжался в менее формальной обстановке на фуршете, где всем желающим была предоставлена
возможность высказать свои чувства и эмоции.
персоналии
Казанский физико–технический институт 2006
|
215
К семидесятилетию
Кева Минуллиновича Салихова
Доклад академика К. А. Валиева на торжественном
заседании 3 ноября 2006 года
Уважаемые коллеги, друзья!
Сегодняшнее наше собрание посвящено 70-летнему
юбилею замечательного учёного-физика, действительного члена Академии наук Республики Татарстан, члена-корреспондента Российской Академии наук, доктора
физико-математических наук, профессора, директора
Казанского физико-технического института КазНЦ РАН
Кева Минуллиновича Салихова.
Наш сегодняшний юбиляр является ярким представителем казанской школы физиков, основанной Евгением
Константиновичем Завойским, работавшим в Казанском университете и Казанском физико-техническом
институте. Юбилей такого крупного учёного, как Кев
Минуллинович, уместно рассмативать на фоне научных
событий в Казани, поскольку научные труды юбиляра
составляют отныне неотъемлемую часть этой истории.
Колыбелью науки в Казани явился Казанский университет, прославленный математической школой Николая
Ивановича Лобачевского, химической школой Николая
Николаевича Зинина (1812–1880) и Александра Михайловича Бутлерова (1828–1886), астрономической школой
(М. А. Ковальский, Д. И. Дубяго), школами в области медицины (К. Ф. Фукс, В. М. Бехтерев, А. В. Вишневский),
лингвистики (И. А. Бодуэн де Куртенэ), востоковедения
(И. Н. Березин, В. П. Васильев).
Физические исследования в XIX веке велись в Казани в области метеорологии и климатологии, геофизики
(И. И. Запольский, И. М. Симонов), теории относительности и гравитации (А. П. Котельников, А. З. Петров),
электромагнитных явлений (А. С. Савельев, Д. А. Гольдгаммер, В. А. Ульянин).
Взрывное развитие физических исследований в
Казани было инициировано открытием Евгением Константиновичем Завойским в 1944 году в Казанском университете явления электронного парамагнитного резонанса,
т.е. спектроскопии конденсированных сред в радиочастотном диапазоне или радиоспектроскопии. Это открытие,
а также вскоре сделанное в США открытие ядерного
магнитного резонанса дало в руки исследователей новый
универсальный метод исследования атомной структуры
и кинетических процессов во всех материальных средах – твёрдых телах, жидкостях и газах. Казанскую
школу радиоспектроскопии возглавляли после отъезда
Е. К. Завойского в Москву (1947 г.) С. А. Альтшулер в
Казанском университете и Б. М. Козырев в Физико-техническом институте. Наш юбиляр Кев Минуллинович Салихов окончил физмат КГУ и является прямым учеником
С. А. Альтшулера. К. М. Салихов в течение 25 лет работал в Институте химической кинетики и горения СО АН
Выступает академик К. А. Валиев.
СССР. Его результаты в теории магнитных и спиновых
эффектов в химических реакциях оказали существенное
влияние на становление и развитие нового направления
науки – спиновой химии. За эти работы К. М. Салихову
и его коллегам была присуждена Ленинская премия 1986
года – высшее отличие для авторов научных достижений
в СССР. Как я понимаю, спиновая химия является частью
квантовой химии, т.е. теории, объясняющей химические
процессы на основе квантовой физики. Носителями квантовых свойств в атомах и молекулах являются электроны.
Они обладают спиновым моментом количества движения,
равным половине постоянной Планка. Это обстоятельство
делает электрон фермионом, т.е. частицей, подчиняющейся принципу запрета Паули: два электрона не могут
быть в атоме или молекуле в одинаковых состояниях.
Эти результаты объясняют заполнение электронных оболочек в атомах. Чудесным результатом квантовой теории
атома является “естественное” получение периодической
системы Менделеева.
Электронные орбиты в атомах в квантовой химии
называются молекулярными орбитами, их заполнение
также подчиняется принципу запрета Паули. Таким
образом, развитая в работах юбиляра в 1963–1988 годах теория магнитно-спиновых эффектов в химических
процессах относится к фундаментальным проблемам
современной науки.
Вернувшись в 1988 году в Казань для работы в Казанском физтехе, Кев Минуллинович занялся теоретическими и фундаментальными исследованиями фотохимических процессов в фотосинтезе, этом фундаментальном
процессе, лежащем в основе процессов жизни растений.
Работа в этой области требует фемтосекундной шкалы
времени, т.е. наблюдения процессов, происходящих за
одну миллионную долю миллиардной доли секунды.
Как ни удивительно, лазеры с фемтосекундной длительностью импульсов позволяют иметь такую шкалу
времени в эксперименте. Кев Минуллинович прилагает
216
|
персоналии
гигантские усилия, чтобы иметь такую технику в Казанском физтехе.
Я немного занял Ваше время, чтобы показать, что
юбиляр ставит планку научных проблем на самом
высоком мыслимом сегодня уровне. Он неоднократно
и успешно выступал с докладами на эту тему на симпозиумах по квантовым вычислениям и информатике,
которые мы проводим каждые два года в Москве (и,
конечно, ещё много где). Придёт время, и история науки в Казани впишет результаты Кева Минуллиновича
на свои скрижали.
Далее К. А. Валиев отметил научные достижения Кева
Минуллиновича, его научно-организационные должности
и награды.
Среди работ Казанского физтеха, носящих прикладной характер, отмечу работу по созданию низкополевого ЯМР-томографа для медицинских применений. По
сложности как технического исполнения, так и информационного (программного) обеспечения разработка относится к самым сложным техническим системам. Прибор
сканирует исследуемое тело, наблюдая менее одного
кубического миллиметра во многих миллионах точек,
и затем синтезирует детальное объёмное изображение
органа тела. Эта работа Кева Минуллиновича и других
членов коллектива разработчиков имела бы счастливый
исход, если бы удалось серийно тиражировать прибор и
занять свою нишу на рынке медицинских томографов.
Какие качества характерны для Кева Минуллиновича
как учёного?
Прежде всего – глубина научных знаний. Ему свойственно не удовлетворяться приблизительным знанием научного предмета, а стремиться к пониманию до конца,
до деталей. Часто, при обсуждении научных проблем на
Учёном совете или семинарах участникам кажется, что
всё понятно, но Кев Минуллинович задаёт вопрос – и
становится ясно, что далеко не всё понятно. Лишь преодоление научного лабиринта до глубин основополагающих
принципов удовлетворяет Кева Минуллиновича.
Глубина научного знания по узкой проблеме – качество
многих настоящих учёных. Кева Минуллиновича отличает
от них ширина глубоких научных познаний во многих
далеко отстоящих разделах физики и физикохимии. Проблемы биологии, медицины и, даже, картографии также
находятся в поле его интересов.
Замечательные качества глубины и широты научных
знаний могут, в принципе, оставаться личным достоинством человека-интраверта. Но у Кева Минуллиновича деятельная инициативность – научная и организационная,
сочетается с этими качествами. Инициативность Кева
Минуллиновича в организационных вопросах выглядит
порою элементом здравого авантюризма. Действительно, создать один из первых в России международный
журнал, учредить международную премию, казалось
бы, на пустом месте и целый ряд других инициатив
многого стоят. Причём, опять чрезвычайно важно, что
Казанский физико–технический институт 2006
эти инициативы доводятся до конца, являясь результатом
большой активной работы.
Трудолюбие – следующее качество, позволяющее
реализовать перечисленные выше достоинства. Для
обсуждения любой научной проблемы у Кева Минуллиновича, при всей его занятости, отсутствует понятие
лимита времени. Особенно это заметно при общении с
молодёжью.
Как Прекрасный Учитель, Кев Минуллинович обладает способностью легко и просто объяснить студентам
(да и не только им) самые сложные научные разделы,
а своим энтузиазмом возбудить интерес к науке у молодёжи, в которую он верит, в которой видит будущее
науки.
Наконец, я хочу отметить замечательное качество
Кева Минуллиновича, которое, по-видимому, наиболее
адекватно определяется как харизма. Это свойство
означает, что люди испытывают к человеку необъяснимую симпатию (вообще объяснимую как раз поведением харизматика). Приведу пример из жизни Кева
Минуллиновича. В 1997 году я стал Лауреатом премии
им. Е. К. Завойского и в этом качестве был официально
принят на малой Родине, в Мамадышском районе. В
большом зале новой школы собрали районную общественность. Выступления идут, как обычно это принято.
Но вот очередь Кева Минуллиновича. Он выходит к
трибуне и говорит: “А я вам спою “Кара-урман”. И
поёт. Встречают его замечательно. Тут выходит человек
из зала и говорит: “Вы спели не тот мотив”, – и поёт
на свой мотив. В результате всё мероприятие приобрело стихийно-демократический характер, и это было
замечательно.
Разрешите мне, дорогие товарищи, завершить характеристику юбиляра Кева Минуллиновича, пожеланиями
ему долгих лет творческой жизни, новых научных и
научно-организационных успехов, во славу науки в г.
Казани, в Республике Татарстан, в Российской Федерации и во всём мире тоже.
Благодарю за внимание.
персоналии
Казанский физико–технический институт 2006
Мне семьдесят?! Не могу поверить!
Выступление К. М. Салихова на торжественном
заседании 3 ноября 2006 года
Дорогие гости, уважаемые коллеги, добрый день!
Я очень благодарен всем вам за то, что вы пришли сегодня сюда. Я всем вам желаю здоровья и удач в работе, в жизни. Жаль, что время не позволяет мне сказать
слова благодарности всем, кому я бы хотел их сказать.
Необъятное – не объять. Но я бы хотел назвать имена
моих учителей и поприветствовать тех, кто приехал из
других городов нашей страны и из других стран.
Спасибо моим родителям и замечательным школьным учителям. Я очень
рад, что сегодня здесь мои сестра Галя,
брат Риф и племянник Борис.
Конечно, с особой теплотой я думаю о своих однокурсниках. Я очень
рад встретиться сегодня с Арнольдом
Морочей, Ахатом Ильясовым, Германом Тептиным, Долей Гайнуллиной,
Линаром Аминовым, Тамарой Каганович и Толей Леушиным. Я очень
счастлив, что наша дружба с Линаром,
217
Ахатом и Долей никогда не прерывалась. Мы дружим
семьями.
С глубокой благодарностью я вспоминаю одного
из своих учителей в Казанском университете – Семена
Александровича Альтшулера.
Следующая веха в моей жизни – аспирантура в
Ленинграде. Там я выполнил и защитил кандидатскую
диссертацию под руководством Михаила Владимировича
Волькенштейна и Юлия Яковлевича Готлиба. Спасибо
им!
25 лет я жил и работал в Новосибирском Академгородке. Мне опять повезло – я был принят на работу в
лабораторию Владислава Владиславовича Воеводского. И
я очень рад, что сегодня сюда приехала его дочь Марьяна.
Сибирский период я мог бы обозначить очень кратко – это
КГУ, физмат, группа 44-1. Первый ряд:
крайний слева – Линар Аминов. Второй
ряд: крайний слева – Герман Тептин,
вторая справа – Доля Гайнуллина, крайний
справа Кев Салихов. Четвёртый ряд: третий
слева – Ахат Ильясов (1954–1959 гг.).
Академик
В. В. Воеводский
|
Член-корр. АН СССР
М. В. Волькенштейн
Член-корр. АН СССР
С. А. Альтшулер
218
|
персоналии
Казанский физико–технический институт 2006
К. М. Салихов, М. Боуман (США) и Ю. Д. Цветков (слева направо).
Слева направо: К. М. Салихов, дочь Ася, жена Зоя Васильевна,
сын Аким, тёща Наталья Ивановна.
был один полет длиною в четверть века. Мне посчастливилось жить и работать со многими замечательными
людьми. С благодарностью я думаю о сотрудничестве и
дружбе с Юрием Цветковым. В лаборатории Цветкова
стажировался Майкл Боуман. Мне очень приятно, что
Майкл сегодня здесь. С особым энтузиазмом я думаю о
нашей многолетней дружбе и совместном творчестве с
Юрой Молиным и Ренадом Сагдеевым. Я всегда с благодарностью думаю о Жоре Жидомирове, Тане Лешиной,
Саше Марьясове, Петре Пуртове, Фариде Сарварове,
Саше Круппе, о многих коллегах и друзьях.
В Академгородке сложилась наша семья, мы с Зоей
вырастили детей. В этом нам много помогла любимая
теща-бабушка.
Давняя подруга нашей семьи Люся Лежейко приехала
из С.-Петербурга. Из Новосибирска приехал Толя Гулин,
с которым я жил в комнате No75 в общежитии КГУ на Красной позиции 6.
В Академгородок приезжало немало
зарубежных коллег. Мы стали друзьями.
Многие с радостью приветствовали бы
сегодня здесь Роберта Каптейна из Голландии. Он прилетел, хотя был очень
занят. Но, к сожалению, виза ошибочно
была выдана с более поздней датой въезда
в Россию и его не пропустили в аэропорту Казани через паспортный контроль.
Не смогли приехать Наталья Евгеньевна
Завойская и Барбара Айххофф, но Уве
Айххофф прилетел. Спасибо ему и Барбаре за сердечное поздравление.
Если говорить о международном сотрудничестве, то
для меня второй малой родиной стал Берлин. Около 25
лет я практически ежегодно бываю в Свободном университете Берлина. Несколько друзей сумели приехать:
Дитмар Штелик и его супруга Бригитта, Клаус Мёбиус и
его супруга Ута, Вольфганг Любитц, Ханс Мартин Фит,
Герд Бунтковский, Арт Ван дер Ест и Ханс Вольфганг
Шписс. Их приезд доставил мне огромную радость.
18 с половиной лет я живу и работаю в Казани. Комуто может показаться, что это очень долго. У меня такое
ощущение, что я приехал сюда совсем недавно. У меня
появились новые друзья и много единомышленников.
В административной работе меня многие поддерживают, особенно хочу отметить Валерия Федоровича Тарасова, Виолету Константиновну Воронкову и Владимира
Сергеевича Лобкова.
Мои коллеги из Академгородка, приехавшие
в Казань. Слева направо: Лена Багрянская,
Саша Марьясов, Кев Салихов, Сергей Дзюба,
Таня Лешина, Пётр Пуртов, Жора Жидомиров.
персоналии
Казанский физико–технический институт 2006
|
219
В. С. и К. А. Валиевы и З. Д. Сунгатуллина (слева направо).
Ханс Мартин Фит (слева) и Арт Ван дер Ест (справа).
Журнал “Applied Magnetic Resonance” мы выпускаем
в кооперации с издательством Шпрингер Вена-Нью Йорк.
Я сердечно приветствую представителя этой компании
Сильвию Шильгериус. Я очень благодарен моим коллегам и соратникам Ляйле Васильевне Мосиной и Сергею
Михайловичу Ахмину за их самоотверженную работу в
редакции журнала.
Я с удовольствием отмечаю, что с 2001 года мы
выпускаем ежегодник КФТИ. Это подробная летопись
жизни института, много работы, но результат радует.
Работа в АН РТ привела меня к активному участию
в создании атласа Татарстана. Благодаря этой работе я
сдружился со многими экологами Казани, многие сегодня
пришли сюда. Спасибо, коллеги!
В становлении и развитии нашей базовой кафедры
химической физики особенно большую роль играют Роза
Мухамедовна Аминова, Сергей Андреевич Моисеев и
Сурия Абдулбареевна Абдрахманова.
Отдельная эпопея – работа по созданию магнитнорезонансного томографа. Меня вдохновляет, что сегодня
здесь есть и те, кто поддерживает эту работу и участвует
в доведении её до практического применения. Я приветствую бывшего и нынешнего главного врача Тукаевской
Центральной районной больницы в Набережных Челнах
Зиннура Муртазиновича Закирова и Галима Габбасовича Сабирзянова, соответственно, и главного врача ЦРБ
Бугульмы Иршата Рашитовича Измайлова.
Невозможно перечислить, как много замечательных
людей поддерживало и поддерживает меня, одаривает
дружбой.
С большой благодарностью я думаю о Борисе Петровиче Захарчене. Он был другом всех физиков Казани.
Приехали наши земляки, которые живут и работают
в Москве, но всегда и во всем поддерживают своих земляков-казанцев: Александр Алексеевич Маненков, Ренат
Ибрагимович Жданов. Многих из нас связывает дружба
с Камилем Ахметовичем Валиевым. Камиль Ахметович
всегда с нами. Для меня он очень уважаемый старший
брат. Спасибо ему и его супруге Венере Саляховне.
С Сергеем Николаевичем Багаевым меня связывает
прежде всего Новосибирский Академгородок. Но по-настоящему мы подружились с ним в последние годы. И я
очень рад, что он нашёл время приехать сегодня сюда.
Приятно отметить, что на сегодняшнем заседании
присутствуют пять лауреатов Международной премии
Ута и Клаус Мёбиус.
Дитмар Штелик и его супруга Бригитта.
220
|
персоналии
Члены клуба тюбетеечников из Берлина и Казани. Первый ряд
(слева направо): Х.-М. Фит, В. Лозовая, Х. Куррек, К. Мёбиус.
Второй ряд (слева направо): Д. Штелик, Дж. Шлюпман, П. Ягерман,
В. Любитц и др.
Казанский физико–технический институт 2006
Одним из первых членов клуба тюбетеечников
стал Билл Мимс, первый Лауреат премии
им. Е. К. Завойского.
им. Е. К. Завойского: Камиль Ахметович Валиев,
Вольфганг Любитц, Клаус Мёбиус, Дитмар Штелик
и ваш покорный слуга.
Многолетняя дружба связывает меня и физтех с замечательными артистами Зилей Сунгатуллиной и Ларисой
Масловой. Они сегодня с нами, спасибо.
Я люблю удить рыбу. Я не очень часто бываю на
рыбалке, но в мыслях, теоретически, я это делаю час-
то. У меня есть замечательный наставник – Владимир
Юрьевич Петухов.
Мало кто, я думаю, знает, что я основал клуб тюбетеечников. Правда, рост числа членов клуба замедлился
из-за резкого повышения цен на тюбетейки.
Всем и каждому присутствующему в зале – большое
спасибо.
Будьте здоровы! Спасибо за внимание.
Поздравления, поступившие в адрес К. М. Салихова
в связи с 70-летием
• Руководитель Управления по технологическому
и экологическому надзору Федеральной службы
по экологическому, технологическому и атомному
надзору по Республике Татарстан Б. Г. Петров.
• Руководитель Федеральной службы по надзору в
сфере здравоохранения и социального развития по
Республике Татарстан Р. С. Сафиуллин.
• Член Совета Федерации от Республики Татарстан
Э. С. Губайдуллин.
• Мэр г. Казани И. Р. Метшин.
• Руководитель Исполнительного комитета г. Казани
М. Ф. Загидуллов.
• Управление здравоохранения Исполнительного
комитета муниципального образования г. Казани
В. Б. Зыятдинов.
• Глава администрации Советского района г. Казани
Д. Ш. Сулейманов.
• Президент Российской академии наук,
акад. Ю. С. Осипов; главный учёный секретарь
РАН, акад. В. В. Костюк (Москва).
• Президент Российской академии медицинских наук
РАН и РАМН, акад. РАН и РАМН М. И. Давыдов
(Москва).
• Вице-президент РАН, акад. В. В. Козлов (Москва).
• Вице-президент РАН, директор Физического института
им. П. Н. Лебедева РАН, акад. Г. А. Месяц (Москва).
К. М. Салихова с юбилеем поздравили также:
• Первый заместитель Премьер-министра Республики
Татарстан Р. Ф. Муратов.
• Председатель Государственного совета Республики
Татарстан Ф. Х. Мухаметшин.
• Руководитель аппарата Президента Республики
Татарстан Ю. З. Камалтынов.
• Заместитель руководителя аппарата Президента
Республики Татарстан, начальник Управления по
работе с территориями Б. Х. Зиннуров.
• Министр здравоохранения Республики Татарстан
К. Ш. Зыятдинов.
• Министр образования и науки Республики
Татарстан Р. Ф. Шайхелисламов.
• Министр экологии и природных ресурсов
Республики Татарстан И. А. Ларочкина.
• Президент Академии наук Республики Татарстан,
акад. АН РТ М. З. Мазгаров; главный учёный
секретарь АН РТ, акад. АН РТ И. Б. Хайбуллин.
• Первый заместитель министра финансов
Республики Татарстан, директор Департамента
казначейства М. Ф. Шагитов.
персоналии
• Академик-секретарь Отделения физических наук
РАН, акад. А. Ф. Андреев, учёный секретарь ОФН
РАН, к.ф.-м.н. В. А. Заяц (Москва).
• Начальник Финансово-экономического управления
РАН А. И. Коношенко (Москва).
• Председатель Совета Российского фонда
фундаментальных исследований В. Ю. Хомич
(Москва).
• Председатель Президиума и директор Института
физики ДНЦ РАН, член-корр. РАН И. К. Камилов
(Махачкала).
• Директор Института астрономии РАН, заместитель
академика-секретаря ОФН РАН,
акад. А. А. Боярчук (Москва).
• Директор Института общей физики
им. А. М. Прохорова РАН, член-корр. РАН
И. А. Щербаков (Москва).
• Директор Института радиотехники и электроники
РАН, акад. Ю. В. Гуляев (Москва).
• Сотрудники Института физических проблем
им. П. Л. Капицы РАН (Москва).
• Директор Института спектроскопии РАН,
проф. Е. А. Виноградов (Троицк).
• Директор Института физики твёрдого тела
РАН, проф. В. В. Кведер; научный руководитель
института, акад. Ю. А. Осипьян (Черноголовка).
• Директор Физико-технического института
им. А. Ф. Иоффе, проф. А. Г. Забродский
(Санкт-Петербург).
• Cанкт-Петербургский государственный университет
информационных технологий, механики и оптики,
акад. Е. Б. Александров (Санкт-Петербург).
• От имени сотрудников Института химической
кинетики и горения СО РАН: акад. Ю. Д. Цветков;
акад. Ю. Н. Молин; директор института,
проф. С. А. Дзюба; председатель ПК П. А. Пуртов
(Новосибирск).
• Директор Института лазерной физики СО РАН,
акад. С. Н. Багаев (Новосибирск).
• Директор Института физики полупроводников
СО РАН, акад. А. Л. Асеев (Новосибирск).
• Директор Института физики микроструктур РАН,
член-корр. РАН С. В. Гапонов (Нижний Новгород).
• Директор Института прикладной физики РАН,
акад. А. Г. Литвак; научный руководитель
института, акад. А. В. Гапонов-Грехов
(Нижний Новгород).
• Директор Института физики металлов УрО РАН,
член-корр. РАН В. В. Устинов (Екатеринбург).
• Директор Института кристаллографии РАН,
член-корр. РАН М. В. Ковальчук (Москва).
• Н. Е. Завойская, дочь Е. К. Завойского, научный
сотрудник РНЦ “Курчатовский институт” (Москва).
• Проф. В. Любитц, президент (Германия);
д-р Ш. А. Фэрхерст, секретарь (Великобритания)
Международного общества ЭПР/ЭСР.
Казанский физико–технический институт 2006
|
221
• Проф. Э. Бакс (США), президент Международного
общества магнитного резонанса (США).
• Проф. Б. Х. Майер (Швейцария), президент
Амперовского общества.
• Проф. Г. В. Шписс, один из директоров
Макс-Планк Института исследования полимеров
(Германия).
• Проф. Д. Фейер, Университет Сан-Диего (США).
• Проф. У. Хаберлен, Макс-Планк Институт
медицины (Германия).
• Проф. А. Пайнс, Университет Калифорнии (США).
• Проф. К. Корвайя, Университет Падуи (Италия).
• Д-р Д. Шмальбайн (Германия), директор фирмы
Брукер БиоСпин.
• Д-р У. Айххофф и д-р Б. Айххофф (Германия),
фирма Брукер БиоСпин.
• Д-р Т. Чеховски, д-р Р. Квин, д-р Х. Сато,
проф. Г. Итон, проф. С. Итон, д-р Д. Ульянов,
д-р В. Катирвелу, д-р С. Шариф, д-р Р. Уссельман,
д-р М. Свонсон, д-р Д. Ринар, исследовательская
группа Центра ЭПР Университета Денвера (США).
• Директор Центра метрологии и аналитических
методов исследования Академии наук Молдовы,
проф. И. И. Жеру (Молдова).
• Члены Президиума Казанского научного центра
Российской академии наук во главе
с председателем КазНЦ РАН
акад. А. И. Коноваловым.
• От имени коллектива Института органической и
физической химии им. А. Е. Арбузова КазНЦ РАН:
директор, акад. О. Г. Синяшин;
зам. директора, д.х.н., проф. В. С. Резник;
зам. директора, д.х.н., проф. А. А. Бредихин;
зам. директора, к.х.н. Ю. Б. Михайлов;
учёный секретарь, к.х.н. И. П. Романова.
• Директор Казанского института биохимии и
биофизики КазНЦ РАН,
член-корр. РАН А. Н. Гречкин;
акад. РАН и АН РТ И. А. Тарчевский;
зам. директора по науке, д.б.н. В. М. Чернов;
учёный секретарь, к.б.н. И. Ю. Карпилова.
• Директор Института механики и машиностроения
КазНЦ РАН, член-корр. РАН Д. А. Губайдуллин.
• Коллектив Исследовательского центра проблем
энергетики (Академэнерго) КазНЦ РАН.
• Директор Института языка, литературы и искусства
им. Г. Ибрагимова АН РТ, проф. Н. Ш. Хисамов.
• Председатель Совета ректоров вузов РТ, ректор
Казанского государственного университета,
акад. АН РТ М. Х. Салахов.
• Ректор Казанского государственного
технологического университета, акад. АН РТ
С. Г. Дьяконов.
• Ректор Нижнекамского муниципального института,
проф. Ф. Г. Ялалов (Нижнекамск).
222
|
персоналии
• Ректор Казанского государственного
энергетического университета,
проф. Ю. Я. Петрушенко.
• Ректор Казанской государственной медицинской
академии, академик-секретарь Отделения
медицинских и биологических наук АН РТ,
проф. М. К. Михайлов.
• Декан физфака Казанского государственного
университета, проф. А. В. Аганов.
• Директор ВО “Внештехника” П. В. Забеднов
(Москва).
• Директор ООО “Системы для микроскопии и
анализа” В. Я. Шкловер (Москва).
• Генеральный директор ОАО “Радиоприбор”,
депутат Госсовета РТ Р. У. Апаков.
• Генеральный директор ОАО “Татнефть”
Ш. Ф. Тахаутдинов (Альметьевск).
Текст поздравления Президента Российской академии
наук, акад. Ю. С. Осипова; главного учёного секретаря
РАН, акад. В. В. Костюка (Москва).
Казанский физико–технический институт 2006
• Генеральный директор Казанского научноисследовательского института авиационной
технологии ОАО “КНИАТ”, акад. АН РТ
И. М. Закиров.
• И.о. академика-секретаря ОСЭН АН РТ, член-корр.
АН РТ, проф. КГУ, генеральный директор ТРМОФ
“Сэлэт” Д. Ш. Сулейманов.
• Генеральный директор ОАО “КПК ПС”
В. А. Александров.
• Директор Татарского научно-исследовательского
института нефти им. В. Д. Шашина ОАО “Татнефть”,
д.т.н., акад. АН РТ Р. Р. Ибатуллин (Бугульма).
• Глава компании АБАК Ф. Н. Маркман.
• Благодарные медики города Бугульмы.
• Директор Казанского Дома учёных И. С. Донская.
• Учащиеся и педагоги Академического лицея им.
Н. И. Лобачевского.
Кроме этого, К. М. Салихова поздравили сотрудники
института, многочисленные друзья и близкие.
Казанский физико–технический институт 2006
Евгений Иванович Штырков.
К 70-летию со дня рождения
зонансных явлений в конденсированных средах и стало
одним из приоритетных направлений института. В 1971
году Е. И. Штырков окончательно связал свою судьбу с
Казанским физтехом. Под руководством М. М. Зарипова в отделе физики твёрдого тела КФТИ в начале 70-х
годов он стал проводить исследования взаимодействия
мощного лазерного излучения с кристаллами. Будучи
старшим научным сотрудником, а затем уже заведующим
лабораторией нестационарной лазерной спектроскопии,
Е. И. Штырков со своими коллегами добился больших
успехов в области динамической голографии.
При изучении неизвестных закономерностей динамической голографии в полупроводниках, Е. И. Штырковым
и М. Ф. Галяутдиновым было обнаружено изменение оптических параметров поверхности полупроводника в результате воздействия интенсивных лазерных импульсов. К
объяснению этого эффекта были привлечены сотрудники
отдела физики твёрдого тела И. Б. Хайбуллин и Р. М. Баязитов, которые предложили использовать имплантированные
полупроводники для выяснения физики обнаруженного
эффекта. В результате общих исследований было открыто явление лазерного отжига. Проведённые в институте
комплексные исследования физики лазерного отжига и
его многообразных закономерностей в различных полупроводниках получили широкую известность в стране и
за рубежом и способствовали появлению новых лазерных
технологий по модификации материалов. Е. И. Штырковым
и его коллегами было получено более 20 авторских свидетельств на изобретение по этой теме, разработаны оригинальные технологии по изготовлению полупроводников
с заданными свойствами и новые материалы для записи
голограмм. Признанием заслуг Е. И. Штыркова и его коллег
в открытии и разработке физических основ импульсной
ориентированной кристаллизации твёрдых тел (лазерного
отжига) явилось присуждение им Государственной премии
СССР в области науки в 1988 году.
Большое влияние на работы в области фотонного
эха оказало предсказание Евгением Ивановичем задержанной во времени интерференции и четырёхволнового
смешения световых полей в средах с фазовой памятью,
предсказание и экспериментальное обнаружение обращения волнового фронта в сигналах фотонного эха. Эти
новаторские работы заложили основу нового научного
направления – эхо-голографии, которая сразу получила
широкое распространение и стала активно разрабатываться советскими и зарубежными исследователями в 80-е и
90-е годы XX века. Признанием заслуг Е. И. Штыркова в
развитии физических основ резонансной динамической
голографии явилось присуждение ему в 1982 году вместе
с коллективом известных советских учёных во главе с
членом-корр. АН СССР Ю. Н. Денисюком Государственной премии СССР в области науки.
В 1985 году Е. И. Штырков успешно в виде доклада защитил докторскую диссертацию по динамической
голографии в Государственном оптическом институте
(г. Ленинград). По этой тематике под его руководством
вскоре защитились 3 кандидатских диссертации. Сре-
Евгений Иванович Штырков известен в кругах учёныхфизиков как один из основоположников двух крупных
направлений научных исследований: резонансная динамическая голография и лазерный отжиг полупроводников.
Е. И. Штырков родился 22 декабря 1936 года в Казани. После окончания средней школы No 4 поступил на
физико-математический факультет Казанского государственного университета на отделение радиофизики. В 1959
году после окончания университета начал свою трудовую
и научную деятельность в Государственном институте
Евгений Иванович Штырков
прикладной оптики. Здесь он прошёл путь от инженера
до начальника физической лаборатории, которая одной
из первых в стране стала заниматься лазерами и голографией. Здесь же были проведены первые опыты с применением лазерного излучения и метода голографической
интерферометрии для исследования температурного поля
пламени, резонансного поглощения в плазме и т.д.
В 1969 году Е. И. Штырков успешно защитил кандидатскую диссертацию. Заложенные в диссертации идеи
были в дальнейшем им развиты и нашли своё отражение
при изучении резонансных явлений в конденсированных
средах. Его пионерская работа (Письма в ЖЭТФ, 1970
г.) по рассеянию света на периодической структуре из
возбуждённых и невозбуждённых атомов дала толчок
развитию динамической голографии.
В эти годы Е. И. Штырков тесно сотрудничает с учёными Казанского физико-технического института. В результате этого сотрудничества в институте впервые засиял
гелий-неоновый лазер. Это послужило началу (1966–1967
гг.) применения в институте оптических квантовых генераторов для исследования фотонного эха и других ре223
224
|
персоналии
Казанский физико–технический институт 2006
Лауреаты Государственной премии СССР
в области науки и техники 1988 года.
Слева направо: первый ряд – И. Б. Хайбуллин,
М. М. Зарипов, Р. М. Баязитов;
второй ряд – Е. И. Штырков, М. Ф. Галяутдинов.
ди учеников Е. И. Штыркова 9 кандидатов наук, один
из них – доктор физико-математических наук. Решением Высшей аттестационной комиссии при Совете
Министров СССР в 1991 году ему присвоено звание
профессора по специальности “оптика”.
Работы в области эхо-голографии продолжаются, и
в наши дни это направление испытывает новую волну
интереса в связи с появлением квантовой информатики
и квантовой голографии.
Результаты научных исследований, руководимых Е. И.
Штырковым, неоднократно входили в Перечень “Важнейшие достижения Академии наук СССР”, отмечались дипломом и золотой медалью ВДНХ, он и его коллеги были
удостоены нагрудного знака “Изобретатель СССР”. Научный авторитет Е. И. Штыркова, его высокая квалификация
и заслуги по достоинству оценены научным сообществом
и государством. В 1994 г. ему присвоено звание “Заслуженный деятель науки Республики Татарстан” и “Заслуженный
деятель науки Российской Федерации” (2000 г.).
Евгений Иванович Штырков всегда в научном поиске.
Евгений Иванович принимает активное участие в научно-общественной
жизни: является членом специализированного Учёного совета Казанского
государственного университета, председателем комиссии по науке Поволжского отделения оптического общества
России, членом Американского оптического общества, рецензентом журнала
“Оптика и спектроскопия” и “Журнала
прикладной спектроскопии”.
Е. И. Штырков имеет широкой диапазон научных
интересов, он не замыкается на достигнутом, умеет
видеть необычное и перспективное в разных областях
науки и жизни, с головой окунаться в океан нового,
еще не исследованного. В юности он был гимнастомразрядником, и до сих пор Евгений Иванович сохранил
увлечение спортом, в частности, бегом, что позволяет
сохранять ему прекрасную спортивную форму. Нам приятно проводить время вместе с Евгением Ивановичем за
шахматной доской, где он всегда оригинален и быстр в
генерации новых идей, так что противнику очень трудно противостоять натиску его атакующих фигур. Мы
знаем его постоянное увлечение рыбалкой, с который
он никогда не возвращается без улова даже в самую
непогоду на Волге.
Его характеризует высокая гибкость мышления и фантазия, способность убедить слушателя в своей правоте.
Физическая интуиция, основанная на знании секретов
экспериментальной физики, никогда не покидает его и
позволяет находить оригинальные объяснения новым
экспериментам и физическим явлениям. Мы, его ближайшие ученики и коллеги, не перестаем восхищаться
его самостоятельностью мышления и удивительной
смелостью в выборе научных проблем. Эти редкие
для современного исследователя качества проявились
и в последние два десятилетия научной деятельности
Евгения Ивановича.
Будучи главным научным сотрудником, Евгений Иванович стал проводить свои исследования как в области
оптики полупроводников так и в космологии, где его
интересуют закономерности распространения света в
космосе и околоземном пространстве. Им предложена
и научно обоснована новая интерпретация физического
механизма красного смещения спектров, экспериментально наблюдаемых только у очень отдалённых галактик и
квазаров. Он проявил завидное упорство в этих исследо-
персоналии
ваниях. В результате им не так давно была обнаружена
и экспериментально измерена скорость движения Земли
в космосе, используя лишь данные в системе “спутник
Земли и наблюдатель, находящийся на её поверхности”.
То есть экспериментальные данные о движении Земли в
космосе получены в системе координат движения Земли,
без обращения к координатам неподвижных звезд. Мы
надеемся на подтверждение этих результатов в работах
других независимых экспериментаторов, что позволит
пролить свет на новые фундаментальные закономер-
Казанский физико–технический институт 2006
|
225
ности окружающего нас пространства, движущихся в
нём материи и света.
Евгений Иванович не только страстный рыболов, но
он также и бесстрашный горнолыжник, не боящийся
спускаться с самых высоких склонов Эльбруса. Мы,
ученики и коллеги Евгения Ивановича от всей души
желаем ему дальнейшей плодотворной работы и крепкого
здоровья на долгие годы.
М. Ф. Галяутдинов,
С. А. Моисеев
Казанский физико–технический институт 2006
история
Хронология истории Казанского физико-технического института
им. Е. К. Завойского КазНЦ РАН (1945–2000)
по материалам архива КФТИ∗
1945
диума КФ АН СССР рекомендован д.ф.-м.н., проф.
Х. М. Муштари. И.о. учёного секретаря утверждён
к.ф.-м.н. Г. С. Салехов.
Утверждены заведующие секторами:
• математики – член-корр. АН СССР, д.ф.-м.н., проф.
Н. Г. Чеботарёв;
• астрономии и геофизики – д.ф.-м.н., проф. А. Д. Дубяго;
• физики – д.ф.-м.н., проф. Е. К. Завойский;
• механики – д.ф.-м.н., проф. Х. М. Муштари.
1–21 января – представители администрации ФТИ, заведующие секторами и сотрудники института приступили
к исполнению своих должностных обязанностей.
4 марта – на заседании Президиума Казанского филиала
принято решение об организации в секторе механики
лаборатории упругости.
11 апреля – на распорядительном заседании Президиума
АН СССР д.ф.-м.н. Х. М. Муштари утверждён директором ФТИ.
23 апреля – утверждён первый состав Учёного совета
ФТИ:
• Х. М. Муштари, д.ф.-м.н., проф., зав. сектором механики, директор;
• Г. С. Салехов, к.ф.-м.н., учёный секратерь;
• Н. Г. Чеботарёв, член-корр. АН СССР, д.ф.-м.н., проф.,
зав. сектором математики;
• Е. К. Завойский, д.ф.-м.н., проф., зав. сектором физики;
• А. Д. Дубяго, д.ф.-м.н., проф., зав. сектором астрономии и геофизики;
• А. А. Труфанов, д.т.н., проф., зав. сектором водохозяйственных проблем;
• А. Н. Норден, д.ф.-м.н., проф., с.н.с.;
• П. Т. Смоляков, д.ф.-м.н., проф., с.н.с.;
• Г. Г. Тумашев, к.ф.-м.н., с.н.с.;
• Г. В. Каменков, д.ф.-м.н., проф., с.н.с.
13 апреля – принято постановление Совета Народных
Комиссаров СССР об открытии Казанского филиала
Академии наук в г. Казани.
28 августа – на распорядительном заседании Президиума
АН СССР утверждена структура Казанского филиала
Академии наук СССР:
• Президиум филиала;
• Cовет при Президиуме филиала;
• научно-исследовательские институты:
– Физико-технический институт;
– Химический институт;
– Геологический институт;
– Биологический институт;
– Институт языка, литературы и истории;
• сектор водохозяйственных проблем и энергетики;
• сектор научно-технической информации;
• редакционно-издательский совет;
• научная библиотека;
• административно-хозяйственный отдел;
• мастерская с цехами: электромеханическим, столярным и стеклодувным.
И.о. директора Физико-технического института (ФТИ)
утверждён член-корр. АН СССР Н. Г. Чеботарёв. Определена структура ФТИ в составе 4 секторов: математики, астрономии и геофизики, физики, механики.
1946
12 января – на заседании Президиума Казанского филиала на должность директора ФТИ и члена Прези-
∗
События за 2001–2006 гг., опубликованные в ежегодниках за эти
годы, не приводятся.
226
история
11 мая – состоялось первое заседание Учёного совета.
28 июня – утверждён состав комиссии по подбору претендентов в докторскую и кандидатскую аспирантуры
Филиала.
Д.ф.-м.н., проф., директор ФТИ Х. М. Муштари награждён орденом “Знак Почёта”.
При секторе физики организованы лаборатория магнитной
спектроскопии (заведующий: к.х.н. Б. М. Козырев) и
геофизическая группа (руководитель: д.ф.-м.н., проф.
П. Т. Смоляков).
1947
15 мая – и.о. зав. сектором механики возложено на
д.ф.-м.н. Г. Г. Тумашева.
1 июля – умер член-корр. АН СССР Н. Г. Чеботарёв, зав.
сектором математики (1946–1947).
20 августа – на должность вр. и.о. зав. сектором математики переведён д.ф.-м.н. Г. С. Салехов.
М.н.с. М. Г. Одинцов переведён на должность учёного
секретаря ФТИ.
1 сентября – зав. сектором физики Е. К. Завойский отчислен из Филиала в связи с переходом на другую
работу.
1 октября – на к.х.н. Б. М. Козырева возложено и.о. зав.
сектором физики.
29 октября – на заседании Президиума КФ АН утверждён
Редакционно-издательский совет по КФ АН СССР
(председатель: акад. А. Е. Арбузов).
Б. М. Козырев и С. Г. Салихов открыли явление электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) в свободных
радикалах.
1948
24 апреля – на к.ф.-м.н., с.н.с. К. З. Галимова возложено и.о. зав. сектором механики после увольнения
Г. Г. Тумашева.
1 июня – к.ф.-м.н. С. А. Альтшулер зачислен на должность
с.н.с. сектора физики по совместительству.
1 июля – в связи с произошедшими изменениями утверждены зав. секторами ФТИ:
• математики – к.ф.-м.н. Г. С. Салехов;
• астрономии и геофизики – д.ф.-м.н., проф. А. Д. Дубяго;
• физики – к.х.н. Б. М. Козырев;
• водохозяйственных проблем и энергетики – д.т.н.
А. А. Труфанов;
• механики – к.ф.-м.н. К. З. Галимов.
С. А. Альтшулер, Б. М. Козырев и С. Г. Салихов обнаружили проявления сверхтонкого взаимодействия в
спектрах ЭПР.
Казанский физико–технический институт 2006
|
227
1949
3 июня – принято решение о создании на правах самостоятельного структурного подразделения архива
Казанского филиала.
17 декабря – утверждена новая структура ФТИ, состоящая
из секторов: физики, механики и прикладной математики, водохозяйственных проблем и энергетики.
Сектор астрономии и геофизики ликвидирован.
1950
5 апреля – зав. сектором астрономии и геофизики, проф.
А. Д. Дубяго освобождён от занимаемой должности.
10 мая – утверждена новая структура института. ФТИ
состоит из 3 отделов: физики, механики и математики.
19 мая – спектральная лаборатория, находившаяся в ведении Филиала, передана ФТИ. Она вошла в состав
отдела физики (отв. лицом по спектральной лаборатории назначен с.н.с. Ф. А. Маковский).
24 мая – руководитель геофизической группы с.н.с.
П. Т. Смоляков освобождён от занимаемой должности
по сокращению штатов.
30 декабря – в cоответствии с письмом зам. председателя
Совета филиалов АН СССР были унифицированы существующие наименования структурных подразделений (отделы вновь стали именоваться секторами).
1951
Июль – принято решение о строительстве 4-этажного
лабораторного здания (ул. Лобачевского, д. 2).
Д.ф.-м.н., проф., зав. сектором математики Г. С. Салехов
награждён орденом “Знак Почёта”.
1952
1 сентября – руководство экспериментальными работами
по прочности и устойчивости оболочек в секторе механики возглавил М. С. Корнишин.
1953
1 января – освобождён от должности учёного секретаря
к.ф.-м.н. М. Г. Одинцов, на эту должность утверждён
к.т.н. Р. Г. Суркин.
23 февраля – д.ф.-м.н. Х. М. Муштари утверждён в
должности зав. сектором механики.
19 сентября – зав. сектором физики, к.х.н. Б. М. Козырев
награждён орденом Трудового Красного Знамени.
228
|
история
Казанский физико–технический институт 2006
4 декабря – присуждена премия Президиума АН СССР
1953 года авторскому коллективу сектора физики в
составе: к.х.н. Б. М. Козырев, к.ф.-м.н. С. Г. Салихов,
к.ф.-м.н. М. Г. Одинцов, к.ф.-м.н. Н. С. Гарифьянов,
к.ф.-м.н. А. И. Ривкинд, лаборант Ю. Я. Шамонин,
к.ф.-м.н. С. А. Альтшулер за работу по парамагнитному резонансу, выполненную в 1952–1953 гг.
к.х.н. Б. М. Козырева, к.ф.-м.н. Н. С. Гарифьянова,
к.ф.-м.н. М. М. Зарипова.
Май-сентябрь – на Всемирной выставке в Брюсселе
экспонировалась установка м.н.с. лаборатории физики Ю. Я. Шамонина для демонстрации явления
парамагнитного резонанса.
Начато строительство криогенного корпуса.
1955
1959
27 мая – в постановлении Президиума Академии наук
СССР “О состоянии и дальнейшем развитии научной
деятельности Казанского филиала АН СССР” определены основные задачи ФТИ: изучение явления
парамагнитного резонанса; решение краевых задач
подземной гидромеханики; создание основ нелинейной теории гибких пластин и оболочек.
Определена следующая структура института: лаборатория физики, сектор математики с группой подземной гидродинамики и вычислительным бюро, сектор
механики.
Сентябрь – в лаборатории физики создана творческая
группа полупроводников под руководством Ф. А. Маковского.
1 января – организована экспериментальная мастерская.
Ноябрь – приобретена электронная цифровая вычислительная машина (ЭЦВМ) М-3М. С получением
М-3М при секторе математики создана группа по
обслуживанию ЭВМ.
1956
1 января – при секторе математики создано вычислительное бюро.
1 апреля – спектральная лаборатория, ранее входившая
в состав лаборатории физики, влилась во вновь организованную при Казанском филиале АН СССР лабораторию физико-химических методов исследования
(заведующий: к.х.н., с.н.с. Б. Я. Тейтельбаум).
1 декабря – при секторе математики образована группа
подземной гидромеханики.
1957
22 апреля – члену-корр. АН СССР Е. К. Завойскому присуждена Ленинская премия за открытие и изучение
парамагнитного резонанса.
Сентябрь – завершено строительство лабораторного
здания Казанского филиала АН СССР (ул. Лобачевского, д. 2).
Издана монография Х. М. Муштари и К. З. Галимова
“Нелинейная теория упругих оболочек”.
1958
17 января – Комитет по делам изобретений и открытий
при Совете Министров СССР зарегистрировал работу
под наименованием “О значении спина ядра 57Fe”
1960
Май – введена в эксплуатацию азотная станция ЖАК-80.
20 июня – д.ф.-м.н., проф., зав. сектором математики
Г. С. Салехову присвоено почётное звание “Заслуженный деятель науки и техники Татарской АССР”.
27 декабря – Комитет совета ВДНХ СССР наградил:
• Дипломом II степени – ФТИ за исследование свободных радикалов методом парамагнитного резонанса;
• большой серебряной медалью – зав. сектором физики
Б. М. Козырева за открытие парамагнитного резонанса в свободных радикалах и м.н.с. Ю. Я. Шамонина за
создание моделирующей установки парамагнитного
резонанса для исследования свободных радикалов;
• бронзовой медалью – с.н.с. Н. С. Гарифьянова за
исследование парамагнитного резонанса в каменных
углях, нефтях Татарии и в чёрной резине;
• бронзовой медалью – с.н.с. Ф. Г. Валитову за творческое участие в исследованиях дифенилпикрилгидрозила и пентафенилциклопентадиенила (ДФПГ,
ПФЦПД).
1961
Февраль – исполком Казанского городского Совета депутатов трудящихся принял решение об отводе КФ АН
СССР земельного участка под строительство здания
Физико-технического института по ул. Пионерская
Советского района г. Казани.
Апрель – Казанский филиал Академии наук СССР передан в ведение Государственного комитета Совета
Министров РСФСР по координации научно-исследовательских работ.
16 мая – организован сектор теоретической физики (заведующий: к.ф.-м.н. У. Х. Копвиллем).
Введена в эксплуатацию водородная ожижительная станция ВОС-3.
история
Издана монография С. А. Альтшулера и Б. М. Козырева
“Электронный парамагнитный резонанс”.
1962
Январь – закончен монтаж гелиевого ожижителя.
9 февраля – освобождён от должности учёного секретаря Р. Г. Суркин, на эту должность утверждён м.н.с.
С. Ф. Коротков.
3 марта – в лаборатории физики, на базе группы полупроводников, образована лаборатория полупроводников (заведующий: к.ф.-м.н. Ф. А. Маковский).
Лаборатория физики переименована в лабораторию
радиоспектроскопии.
Май – магнитное запоминающее устройство МОЗУ-1000
подключено к ЭЦВМ М-3М.
29 июня – при Президиуме Казанского филиала на
общественных началах организовано бюро научнотехнической информации (председатель: к.ф.-м.н.,
с.н.с. А. И. Ривкинд).
1 октября – зав. сектором математики Г. С. Салехов
освобождён от занимаемой должности по состоянию здоровья. На эту должность назначен к.ф.-м.н.
В. Д. Чугунов.
Группа сотрудников под руководством к.ф.-м.н. И. А.
Сафина создала первый импульсный широкодиапазонный спектрометр ядерного квадрупольного
резонанса.
Зав. сектором теоретической физики У. Х. Копвиллем
вместе с В. Р. Нагибаровым теоретически предсказали эффект светового (фотонного) эха.
В. А. Голенищев-Кутузов и Э. Г. Харахашьян создали
спектрометр для изучения акустического парамагнитного поглощения.
1963
11 апреля – Казанский филиал АН СССР передан из ведения Государственного комитета Совета Министров
РСФСР по координации научно-исследовательских
работ в ведение Академии наук СССР.
Декабрь – запущена гелиевая установка.
1964
1 января – в связи с прекращением деятельности Казанского филиала АН СССР на самостоятельный баланс
переведён ФТИ. На него возложено счётно-финансовое и хозяйственное обслуживание Института языка,
литературы и истории. Научная библиотека, группа
преподавателей иностранных языков, научный архив,
экспериментальные мастерские и гараж переданы
ФТИ. С этого времени Физико-технический институт
Казанский физико–технический институт 2006
|
229
стал именоваться Казанским физико-техническим институтом Академии наук СССР (КФТИ АН СССР).
15 января – утверждён состав библиотечного совета
научной библиотеки КФТИ АН СССР (председатель: д.ф.-м.н., проф. Г. С. Салехов).
9 марта – зам. директора по научной работе утверждён
С. Ф. Коротков.
Учёным секретарём института утверждён м.н.с. Ю. В.
Яблоков.
1 апреля – ответственным сотрудником за работу криогенной лаборатории назначен м.н.с. Э. Г. Харахашьян.
28 октября – принято постановление Бюро Отделения
общей и прикладной физики АН СССР “Об основных
направлениях исследований и перспектив развития
КФТИ АН СССР”, в котором одобрены основные
направления научных исследований и рекомендовано
провести ряд структурных изменений в институте.
29 декабря – в институте создана патентная группа.
Монография С. А. Альтшулера и Б. М. Козырева “Парамагнитный резонанс” издана в США на английском
языке.
1965
1 июля – произведены структурные изменения в научных
подразделениях института:
• лаборатория радиоспектроскопии реорганизована
в отдел магнитной радиоспектроскопии (заведующий: д.ф.-м.н. Б. М. Козырев), состоящий из:
– лаборатории ЭПР
(заведующий: д.ф.-м.н. Б. М. Козырев);
– лаборатории ядерного магнетизма
(заведующий: д.ф.-м.н. А. И. Ривкинд);
• сектор механики реорганизован в отдел теории оболочек (заведующий: д.ф.-м.н. Х. М. Муштари), состоящий из:
– лаборатории статики и динамики оболочек
(заведующий: к.т.н. М. С. Корнишин);
– лаборатории механики полимеров
(заведующий: д.ф.-м.н. Х. М. Муштари);
• создана лаборатория квантовой акустики (заведующий: к.ф.-м.н. У. Х. Копвиллем).
Д.ф.-м.н., зав. отделом магнитной радиоспектроскопии
Б. М. Козыреву присвоено почётное звание “Заслуженный деятель науки и техники Татарской АССР”.
Начато строительство лабораторного корпуса КФТИ (ул.
Сибирский тракт, д. 10/7).
1967
Сентябрь – введён в действие ЭПР спектрометр JES3BSX фирмы Джеол (Япония).
230
|
история
Казанский физико–технический институт 2006
1968
1970
16 мая – к.ф.-м.н. Ю. В. Яблоков освобождён от должности учёного секретаря по личной просьбе. На
должность учёного секретаря назначен к.ф.-м.н.
Н. Р. Яфаев.
1 cентября – ликвидирована лаборатория полупроводников.
Создана группа по выращиванию монокристаллов
при лаборатории квантовой акустики.
Сентябрь – введена в эксплуатацию ЭЦВМ Минск-22.
1 октября – лаборатория квантовой акустики преобразована в отдел квантовой акустики (заведующий: д.ф.-м.н.
У. Х. Копвиллем), состоящий из:
• лаборатории электронного акустического парамагнитного резонанса (заведующий: д.ф.-м.н. У. Х. Копвиллем);
• лаборатории ядерного акустического магнитного
резонанса (заведующий: к.ф.-м.н. В. А. ГоленищевКутузов).
В составе отдела магнитной радиоспектроскопии
образована лаборатория ЭПР (заведующий: д.ф.-м.н.
Н. С. Гарифьянов).
26 ноября – д.ф.-м.н. Б. М. Козырев избран членом-корр.
АН СССР.
Издана монография И. П. Бирюкова, М. Г. Воронкова,
И. А. Сафина “Таблицы частот ядерного квадрупольного резонанса”.
29 января – Президиум АН СССР премировал В. К. Кайбияйнена, Б. М. Козырева, С. Ф. Короткова, В. Н. Федотова, Ю. В. Яблокова, Н. Р. Яфаева за разработку
и изготовление спектрометра двойного электронноядерного резонанса ЭЯ-1302.
14 марта – умер д.ф.-м.н. Н. С. Гарифьянов, заведующий
лабораторией ЭПР (1968–1970).
28 августа – закончена наладка радиоспектрометра В-ER
418S фирмы Брукер (ФРГ).
Октябрь – приобретён интерферометр Фабри-Перро
(ГДР).
19 декабря – м.н.с. Н. А. Шамуков награждён золотой
медалью ВДНХ СССР за создание отдельных блоков
спектрометра двойного акусто-магнитного резонанса
и обнаружение этого эффекта в рубине.
Декабрь – завершено строительство первой очереди лабораторного корпуса КФТИ (ул. Сибирский тракт,
д. 10/7).
Директор института, д.ф.-м.н. Х. М. Муштари награждён
орденом Ленина.
Зав. лабораторией нелинейной теории оболочек, д.т.н.,
проф. М. С. Корнишин награждён орденом Трудового
Красного Знамени.
А. Р. Кессель и И. А. Сафин открыли явление электроакустического эха в пьезоэлектрических кристаллах.
Приобретены гелиевая ожижительная машина Г-3 без
водородного цикла, азотная станция АЖК.
1969
24–29 июня – Всесоюзная юбилейная конференция по
парамагнитному резонансу, посвящённая 25-летию
открытия явления ЭПР академиком Е. К. Завойским
(КФТИ – соорганизатор).
7 июля – коллектив КФТИ АН СССР и сотрудники института: зам. директора по научной работе, к.ф.-м.н.
С. Ф. Коротков; cт. инженер по технике безопасности
Л. А. Крюков; общественный инспектор по охране
труда В. М. Пименов; член местного комитета профсоюза Ф. И. Чуркин награждены Почётными грамотами АН СССР за успехи, достигнутые в улучшении
охраны труда и культуры производства при проведении в 1968 году общественного смотра-конкурса,
объявленного в честь 100-летия со дня рождения
В. И. Ленина.
Член-корр. АН СССР Б. М. Козырев избран членом Совета Европейского физического общества от Академии
наук СССР.
Издана монография А. Р. Кесселя “Ядерный акустический
резонанс”.
1971
15 января – д.ф.-м.н. М. М. Зарипов назначен на должность зав. лабораторией ЭПР отдела радиоспектроскопии.
11 марта – произведены изменения в названиях научных
подразделений института:
• лаборатория статики и динамики оболочек переименована в лабораторию нелинейной теории оболочек
(заведующий: д.т.н. М. С. Корнишин);
• лаборатория механики полимеров – в лабораторию
теории оболочек, взаимодействующих со средой
(заведующий: к.ф.-м.н. М. А. Ильгамов).
11 мая – в соответствии с решением исполкома Казанского городского Совета депутатов трудящихся
улица, проходящая по южной границе микрорайона
No 2, восточнее пос. Горки, между улицами Р. Зорге
и Х. Мавлютова, названа улицей проф. Н. С. Гарифьянова.
18 октября – утверждён Совет молодых учёных и специалистов института (председатель: к.ф.-м.н., м.н.с.
В. В. Самарцев).
21 октября – умер д.ф.-м.н., проф. Г. С. Салехов, зав.
сектором математики (1947–1962).
история
Декабрь – завершено строительство пристроя к новому
лабораторному корпусу института (ул. Сибирский
тракт, д. 10/7)
1972
Апрель – запущена новая гелиевая станция Г-3 без водородного цикла.
5 октября – д.ф.-м.н., проф. Х. М. Муштари освобождён
от занимаемой должности директора института по
личной просьбе, при этом он продолжал исполнять
обязанности зав. отделом теории оболочек.
Д.ф.-м.н. М. М. Зарипов назначен на должность директора КФТИ.
14 декабря – принято постановление Президиума АН
СССР “Об основных направлениях научных исследований институтов Казанского филиала Академии наук
СССР, структуре и составе Президиума Филиала”. С
1 января 1973 года восстанавливается деятельность
Казанского филиала Академии наук (КФ АН) СССР
в составе:
• Ордена Трудового Красного Знамени Института органической и физической химии им. А. Е. Арбузова;
• Казанского физико-технического института;
• Казанского института биологии;
• Института языка, литературы и истории им. Г. Ибрагимова.
Председателем Президиума КФ АН СССР назначен
д.ф.-м.н. М. М. Зарипов.
На КФТИ возложено финансово-хозяйственное обслуживание ИЯЛИ им. Г. Ибрагимова и аппарата
Президиума Филиала.
Декабрь – введена в эксплуатацию ионно-лучевая ускорительная установка ИЛУ-3.
В. А. Голенищев-Кутузов обнаружил новый эффект – нерезонансное поглощение ультразвука системой электронных спинов.
Гелиевая станция ГС-2 демонтирована, а ожижитель
передан для учебных целей в КХТИ (ныне КГТУ).
1973
12 февраля – м.н.с. А. Н. Гильманов переведён на должность учёного секретаря Президиума КФ АН СССР.
Март – введена в эксплуатацию новая азотная станция
АЖА-0.04.
9 апреля – КФТИ присуждено 2-е место с врученим
Почётной грамоты Президиума АН СССР и Президиума ЦК профсоюза за достигнутые успехи при
проведении общественного смотра по охране труда
и культуре производства в честь 50-летия образования СССР.
26–28 июня – I Всесоюзный симпозиум по световому
эхо (КФТИ – соорганизатор).
Казанский физико–технический институт 2006
|
231
10 сентября – умер д.ф.-м.н., проф. А. И. Ривкинд, зав.
лабораторией ядерного магнетизма (1965–1973).
Сентябрь – введена в эксплуатацию в криогенном корпусе (ул. Лобачевского, д. 2) вторая азотная станция
АЖА-0.04.
1 октября – к.ф.-м.н. И. А. Сафин назначен и.о. зав.
лабораторией ядерного магнетизма.
Путём слияния библиотек КФТИ и Казанского института биологии создана объединённая научная библиотека КФТИ.
12 октября – д.ф.-м.н., проф. У. Х. Копвиллем освобождён от занимаемой должности зав. отделом квантовой
акустики и зав. лабораторией электронного акустического парамагнитного резонанса.
22 октября – д.ф.-м.н. В. А. Голенищев-Кутузов назначен
и.о. зав. отделом квантовой акустики.
Приобретён двухдиапазонный спектрометр ЭПР Е-12
фирмы Вариан (США).
1974
Апрель – 2-е издание монографии А. Р. Кесселя “Ядерный
акустический резонанс” опубликовано на немецком
языке в ГДР.
1 июля – в объединённой научной библиотеке КФТИ
образованы отделы обслуживания читателей, обработки и каталогов.
1 октября – в отделе радиоспектроскопии образована
лаборатория физики металлов (заведующий: к.ф.-м.н.,
с.н.с. Э. Г. Харахашьян).
Декабрь – в связи с 250-летием Академии наук СССР
Президиум АН СССР наградил:
• Почётными грамотами и ценными подарками – 40
сотрудников института: В. И. Бергер, Н. И. Бурдаева, В. И. Быкова, М. А. Венедиктову, М. С. Ганееву, Т. В. Громову, Р. Ф. Губаева, Х. Г. Дерганова,
С. М. Ефремова, К. Т. Иванову, А. А. Казачихина,
Ш. Х. Камалееву, И. И. Курочкина, С. В. Кочнева,
Ф. Ф. Лядова, Э. И. Логинову, Л. В. Миловидову,
Р. М. Мингазову, В. В. Михайлова, Т. Ю. Муратова, А. М. Новикову, Н. И. Пестрицкую, В. А. Жихарева, В. П. Зенцова, Н. А. Савинову, Р. Г. Суркина,
В. В. Скворцова, Ю. А. Теплова, В. И. Жандармова,
Г. Б. Тейтельбаума, И. В. Липского, В. А. Уланова,
В. И. Фурасова, Н. С. Фёдорова, Н. Н. Шихранова,
Т. А. Хлебникову, К. С. Ярмухаметову.
• Почётными грамотами – 105 сотрудников института: Н. Б. Алексееву, О. Е. Алексееву, Т. С. Альтшулер,
Н. К. Андреева, Я. Я. Асадуллина, Р. С. Атнагулову, А. З. Бакирову, Р. М. Баязитова, К. К. Баянову,
Б. К. Березина, В. М. Берёзова, Х. Г. Богданову, Г. Н.
Боровикова, А. И. Воронову, Н. В. Гайнутдинова,
Р. Г. Галеева, В. А. Гапоненко, И. А. Гарифуллина,
О. Ф. Гатауллина, Н. С. Гибадуллина, А. Н. Гильманова, Л. А. Горчакову, Р. Ф. Губаева, Ф. Ф. Губайдуллина, Б. В. Гулина, А. М. Гусева, И. С. Донскую,
232
|
история
А. А. Егорову, Г. Р. Еникееву, М. Х. Зайнуллину, М. Р.
Зарипова, Р. А. Зигангареева, В. А. Иванова, Т. А. Иванову, А. В. Ильину, В. К. Кайбияйнена, А. Ф. Каримову, М. С. Касимову, А. Р. Кесселя, Б. М. Козырева,
О. В. Концевую, М. С. Корнишина, М. А. Корчемкина, З. О. Кугушеву, Е. Ф. Куковицкого, В. Н. Лисина,
В. А. Логинова, Г. И. Маркелова, В. Л. Матухина,
Л. И. Медведева, В. П. Мейкляра, С. А. Мигачёва,
А. В. Митина, В. В. Морозова, Б. М. Мустакимова,
И. А. Нагибарову, С. Г. Нагуманову, Р. М. Насырова,
Н. В. Новосёлова, В. К. Нурмухаметова, И. В. Овчинникова, М. Н. Олимпову, В. В. Пестова, Ю. А. Петрова, И. П. Петухова, В. А. Пирожкова, Е. В. Прохацкого,
Р. Г. Рамазанова, В. Р. Ризаева, В. С. Романова, Ю. М.
Рыжманова, Р. В. Сабурову, Е. Е. Савина, И. И. Садыкова, В. В. Самарцева, Р. Ш. Сафина, И. А. Сафина,
Ж. М. Сахабутдинова, Е. И. Семёнову, М. А. Семёнову,
Б. П. Смолякова, Н. К. Соловарова, О. В. Соловьёва,
Г. Г. Степахину, М. М. Сулейманову, М. В. Талдыкина, М. А. Тараканова, И. Г. Терегулова, Е. А. Туриянского, Р. Г. Усманова, С. М. Усманову, М. Л. Фалина,
А. Г. Фатыхова, А. И. Филиппова, Е. П. Хаймовича,
С. Я. Хлебникова, А. В. Цветкову, Ф. Г. Черкасова,
В. Д. Чугунова, Г. П. Чугунову, Е. П. Шальнёву, И. Е.
Шматкова, Е. И. Штыркова, Н. Б. Юсупова, М. Ш.
Юсупова.
• Ценными подарками – 19 сотрудников института:
А. Т. Бирюкова, М. Л. Блатта, Ю. И. Валентовича,
И. С. Вафина, Г. П. Вишневскую, В. А. Горожанина,
А. В. Марина, Н. И. Москалёва, Ф. М. Мухаметзянова, В. М. Пименова, И. В. Свирского, Б. А. Сейфуллина, М. Я. Трофимова, Б. М. Хабибуллина, И. М.
Шакирова, Л. Ф. Шатрукова, А. Е. Шевелёва, А. Ф.
Чикунова, Ю. В. Яблокова.
8 декабря – Комитет совета ВДНХ СССР наградил:
• серебряной медалью – м.н.с. В. К. Кайбияйнена за
разработку схемы демонстрационного спектрометра
ЭПР-400, конструктивное оформление и его отладку;
• бронзовой медалью – с.н.с. Р. Г. Суркина за разработку
модели казанского цирка и проведение статистических
испытаний её на прочность и устойчивость.
И. Б. Хайбуллин, Е. И. Штырков, М. М. Зарипов, М. Ф. Галяутдинов, Р. М. Баязитов открыли явление импульсной рекристаллизации разупорядоченных полупроводников (лазерный отжиг).
1975
30 января – принято постановление Президиума АН
СССР “О научной деятельности и перспективах
развития научных исследований в учреждениях Казанского филиала АН СССР”.
19 февраля – утверждён Совет молодых учёных КФТИ
(председатель: м.н.с. Н. К. Андреев).
Казанский физико–технический институт 2006
25 февраля – на базе мастерских образованы экспериментальная и механическая мастерские и криогенная
группа.
Июнь – завершено строительство базы отдыха института
“Голубой залив”.
1 июля – в отделе радиоспектроскопии образован сектор
теоретической физики (заведующий: д.ф.-м.н., с.н.с.
А. Р. Кессель).
Июль – научно-исследовательские работы сотрудников лаборатории физики металлов и сектора теоретической
физики вошли в перечень “Важнейшие достижения
в области естественных и общественных наук АН
СССР за 1974 год”.
21 июля – на должность зам. председателя Президиума
КФ АН СССР по общим вопросам принят Р. Г. Каримов.
17 сентября – д.ф.-м.н., проф. М. М. Зарипов награждён
орденом Трудового Красного Знамени.
Зав. отделом радиоспектроскопии, член-корр. АН СССР,
заслуженный деятель науки и техники ТАССР Б. М.
Козырев награждён орденом Трудового Красного
Знамени.
Установлена электронно-вычислительная машина (ЭВМ)
Наири 3-1.
Сотрудники гелиевой станции и лаборатории физики
металлов создали и запустили рефрижератор растворения He-3 в He-4 для радиоспектроскопических
исследований.
1976
5 января – утверждена новая структура научных подразделений института:
• отдел радиоспектроскопии (состоит из лабораторий:
парамагнитной релаксации; магнитного резонанса;
электронного-парамагнитного резонанса; физики металлов и сектора теоретической физики);
• отдел квантовой акустики;
• отдел теории оболочек (состоит из лабораторий:
нелинейной теории оболочек; теории оболочек, взаимодействующих со средой);
• отдел прикладной математики с группой обслуживания ЭВМ.
1 марта – д.ф.-м.н., проф. Х. М. Муштари переведён с
должности зав. отделом теории оболочек на должность с.н.с. лаборатории нелинейной теории оболочек
по личной просьбе.
2–6 июня – V Всесоюзный симпозиум по спектроскопии активированных кристаллов (КФТИ – соорганизатор).
30 июня – д.т.н. М. С. Корнишин переведён на должность
зав. отделом теории оболочек.
9 октября – умер акад. АН СССР Е. К. Завойский, зав.
сектором физики (1946–1947).
Г. П. Вишневская награждена премией Всесоюзного химического общества им. Д. И. Менделеева.
история
М.н.с. В. А. Жихарев, м.н.с. Ф. Г. Черкасов стали лауреатами премии комсомола Татарии им. М. Джалиля в
области науки 1976 года за работу по обнаружению
и изучению явления спинового эха электронов проводимости.
1977
Апрель – научно-исследовательские работы сотрудников
отделов квантовой акустики и теории оболочек вошли в перечень “Важнейшие достижения в области
естественных и общественных наук по АН СССР за
1976 год”.
16 мая – д.ф.-м.н., проф. Х. М. Муштари уволен по собственному желанию в связи с уходом на пенсию по
возрасту и принят на 0.5 ставки с.н.с. – консультанта
в лабораторию нелинейной теории оболочек.
25 сентября–1 октября – комплексная проверка научной
и научно-организационной деятельности КФТИ комиссией Бюро Отделения общей физики и астрономии
АН СССР во главе с акад. АН СССР А. С. Боровиком-Романовым.
Изданы монографии:
• В. А. Голенищев-Кутузов, В. В. Самарцев, Н. К. Соловаров, Б. М. Хабибуллин “Магнитная квантовая
акустика”;
• И. А. Сафин, Д. Я. Осокин “Ядерный квадрупольный
резонанс в соединениях азота”;
• М. А. Ильгамов, В. А. Иванов, Б. В. Гулин “Прочность, устойчивость и динамика оболочек с упругим
заполнителем”.
1978
2 февраля – Совет Министров ТАССР принял решение
об установлении мемориальной доски, посвящённой
выдающемуся советскому физику, Герою Социалистического Труда, лауреату Ленинской и Государственной премий СССР, академику Е. К. Завойскому, на
фасаде здания Казанского филиала АН СССР (ул.
Лобачевского, д. 2/31)
Март – научно-исследовательские работы сотрудников
лаборатории физики металлов вошли в перечень
“Важнейшие достижения в области естественных и
общественных наук по АН СССР за 1977 год”.
11 мая – ст. инженер М. В. Талдыкин награждён серебряной медалью ВДНХ СССР за разработку и
создание установки по управлению деформацией
тела в жидкости.
М.н.с. В. Ф. Тарасов утверждён участником ВДНХ
СССР.
10 июля – произошли структурные изменения в научных
подразделениях института:
• отдел радиоспектроскопии реорганизован в отдел
физики твёрдого тела и отдел радиоспектроскопии;
Казанский физико–технический институт 2006
|
233
• cоздан сектор ЭПР твёрдого тела в составе отдела
радиоспектроскопии;
• лаборатория ЭПР переименована в лабораторию
физики твёрдого тела;
• лаборатория парамагнитной релаксации переименована в лабораторию ЭПР и парамагнитной релаксации.
Утверждена следующая структура отделов:
• Отдел физики твёрдого тела (заведующий: д.ф.-м.н.,
проф. М. М. Зарипов):
– лаборатория физики твёрдого тела
(заведующий: д.ф.-м.н., проф. М. М. Зарипов);
– сектор теоретической физики
(заведующий: д.ф.-м.н. А. Р. Кессель);
– сектор ЭПР твёрдого тела
(заведующий: д.ф.-м.н. Ю. В. Яблоков);
– лаборатория физики металлов
(заведующий: к.ф.-м.н. Э. Г. Харахашьян).
• Отдел радиоспектроскопии (заведующий: член-корр.
АН СССР Б. М. Козырев):
– лаборатория ЭПР и парамагнитной релаксации
(заведующий: член-корр. АН СССР Б. М. Козырев);
– лаборатория ядерного магнетизма
(заведующий: д.ф.-м.н. И. А. Сафин).
Октябрь – введена в эксплуатацию ЭВМ ЕС-1033.
16 ноября – в вычислительном центре института образована группа внешних устройств ЭВМ (руководитель: А. В. Марин).
Ноябрь – приобретён спектрометр ЯМР СХР-90 фирмы
Брукер (ФРГ).
В. В. Самарцев и Е. И. Штырков предсказали оптическую
эхо-голографию и провели исследования в области
динамической голографии.
На основе группы по выращиванию монокристаллов
создана группа роста кристаллов, подчинённая дирекции.
1979
Апрель – научно-исследовательские работы сотрудников лаборатории физики металлов, отделов квантовой акустики и теории оболочек вошли в перечень
“Важнейшие достижения в области естественных
наук АН СССР за 1978 год”.
25 мая – зав. отделом математики В. Д. Чугунов освобождён от занимаемой должности по собственному
желанию. Зам. директора по науке С. Ф. Коротков
назначен и.о. зав. отделом математики.
21 октября – умер член-корр. АН СССР Б. М. Козырев,
зав. отделом радиоспектроскопии и зав. лабораторией ЭПР и парамагнитной релаксации (1947–1979).
К.ф.-м.н., с.н.с. И. В. Овчинников назначен и.о. зав.
лабораторией ЭПР и парамагнитной релаксации.
22 ноября – д.ф.-м.н. А. Р. Кессель и д.ф.-м.н. И. А. Сафин
совместно с Н. Н. Крайник и С. Н. Поповым из ФТИ
234
|
история
им. А. Ф. Иоффе АН СССР (г. Ленинград) получили
диплом на открытие No 220 за обнаружение явления электроакустического эха в пьезоэлектрических
кристаллах.
1980
Июнь – научно-исследовательские работы сотрудников
отдела квантовой акустики вошли в перечень “Важнейшие достижения в области естественных наук АН
СССР за 1979 год”.
Введена в эксплуатацию вторая ЭВМ ЕС-1033.
Декабрь – ст. инженер А. А. Монахов награждён бронзовой медалью ВДНХ СССР за создание и внедрение
в отрасли акустического парамагнитного спектрометра.
Приобретён модифицированный двухдиапазонный спектрометр ЭПР ERS-230.
1981
23 января – умер д.ф.-м.н., проф. Х. М. Муштари, директор института (1946–1972); зав. сектором механики
(1946–1947, 1953–1965), зав. отделом теории оболочек
(1965–1976).
Февраль – с момента создания азотной станции в институте получено 100 тыс. литров жидкого гелия.
Апрель – тематические исследования сотрудников лаборатории физики металлов вошли в перечень “Важнейшие достижения в области естественных наук АН
СССР за 1980 год”.
6 мая – КФТИ награждён Дипломом ВЦСПС по итогам
Всесоюзного общественного смотра состояния условий и охраны труда 1980 года.
Май – ст. инженеру Р. М. Баязитову, ст. инженеру М. Ф.
Галяутдинову, директору института М. М. Зарипову,
с.н.с. И. Б. Хайбуллину, с.н.с. Е. И. Штыркову вручены знаки “Изобретатель СССР”.
17–19 июня – II Всесоюзный симпозиум по световому
эхо (КФТИ – соорганизатор).
2 ноября – Главный комитет ВДНХ СССР наградил:
• Дипломом I степени – КФТИ за обнаружение эффекта
и разработку способа лазерного отжига полупроводниковых ионно-легированных слоёв;
• золотой медалью – зав. лабораторией М. М. Зарипова
за научное обоснование и разработку физических основ метода, непосредственное участие и организацию
комплексных исследований по проблеме лазерного
отжига полупроводников;
• бронзовой медалью – зав. лабораторией И. А. Сафина
за открытие явления электроакустического (поляризационного) эха и выяснение его физической природы.
С.н.с. И. Б. Хайбуллин, с.н.с. Е. И. Штырков, ст. инженер М. Ф. Галяутдинов, ст. инженер Р. М. Баязитов,
Казанский физико–технический институт 2006
зав. сектором А. Р. Кессель, с.н.с. Б. П. Смоляков,
м.н.с. В. М. Берёзов утверждены участниками ВДНХ
СССР.
30 ноября – 3 декабря – комплексная проверка научной
и научно-организационной деятельности КФТИ комиссией Отделения общей физики и астрономии АН
СССР во главе с членом-корр. АН СССР К. А. Валиевым.
Д.ф.-м.н., проф. Ю. В. Яблоков награждён орденом “Знак
Почёта”.
Д.т.н., зав. отделом теории оболочек М. С. Корнишину
присвоено почётное звание “Заслуженный деятель
науки и техники Татарской АССР”.
Приобретены мёссбауэровская лаборатория (ВНР) и
спектрометр ЯМР СХР-100 фирмы Брукер (ФРГ).
1982
11 февраля – д.ф.-м.н. М. М. Зарипов освобождён от
обязанностей председателя Президиума КФ АН по
личной просьбе, при этом он продолжал исполнять
обязанности директора института. Председателем
Президиума Казанского филиала назначен член-корр.
АН СССР П. А. Кирпичников.
23 июня – вышло постановление Бюро Отделения общей
физики и астрономии АН СССР об увековечении
памяти акад. Е. К. Завойского в связи с исполняющимся 75-летием со дня рождения, и в том числе о
присвоении имени акад. Е. К. Завойского Казанскому
физико-техническому институту КФ АН СССР.
16 августа – умер д.ф.-м.н. Э. Г. Харахашьян, зав. лабораторией физики металлов (1974–1982). К.ф.-м.н.,
с.н.с. И. А. Гарифуллин назначен и.о. зав. лабораторией физики металлов.
19 сентября – умер к.ф.-м.н. Ф. А. Маковский, зав. лабораторией полупроводников (1962–1968).
26 октября – Главный комитет ВДНХ СССР наградил
инженера Г. Г. Закирова бронзовой медалью за экспериментальное обнаружение и исследование ультрадисперсных ионно-легированных слоёв германия для
записи и хранения оптической информации, преобразование световой энергии в тепловую светофильтров
ИК-области спектров.
Ноябрь – тематические исследования сотрудников отдела
квантовой акустики и лаборатории ядерного магнетизма вошли в перечень “Важнейшие достижения в
области естественных наук АН СССР за 1981 год”.
6 декабря – в структуре научных подразделений института произошли следующие изменения:
• сектор теоретической физики реорганизован в лабораторию теоретической физики;
• сектор ЭПР твёрдого тела реорганизован в лабораторию ЭПР твёрдого тела;
• из отдела физики твёрдого тела выведены лаборатории физики металлов и теоретической физики;
история
• образован отдел физики магнитных явлений (заведующий: д.ф.-м.н. А. Р. Кессель);
• лаборатории теоретической физики и физики металлов введены в отдел физики магнитных явлений.
13 декабря – Президиум АН СССР и Президиум ЦК
профсоюза объявили благодарность КФТИ и наградили Почётной грамотой по итогам общественного
смотра по охране труда и культуре производства в
учреждениях АН СССР в 1981–1982 гг.
Д.ф.-м.н., с.н.с. Е. И. Штырков в составе коллектива учёных из ГОИ (г. Ленинград), ИФАН БССР (г. Минск),
ИФАН УССР (г. Киев), ФИАН (г. Москва) удостоен
Государственной премии СССР 1982 года в области
науки за цикл работ “Физические основы динамической голографии и новые методы преобразований
пространственной структуры световых пучков”.
Д.ф.-м.н., зав. отделом квантовой акустики В. А. Голенищеву-Кутузову присвоено почётное звание “Заслуженный деятель науки Татарской АССР”.
Запущена в эксплуатацию новая азотная станция АЖ0.05.
Издана монография А. Р. Кесселя, Г. О. Берима “Магнитный резонанс изинговых магнетиков”.
1983
3 января – зав. лабораторией М. А. Ильгамов переведён в
состав Президиума КФ АН СССР на должность зам.
председателя Президиума, при этом он продолжал
заведовать лабораторией теории оболочек, взаимодействующих со средой, на общественных началах.
15 февраля – зав. лабораторией теоретической физики
А. Р. Кессель избран по конкурсу на должность зав.
отделом теоретической физики.
1 марта – учёный секретарь Президиума КФ АН СССР
А. Н. Гильманов переведён в КФТИ на должность
с.н.с. в лабораторию ядерного магнетизма, а м.н.с.
Б. М. Одинцов – в состав Президиума Казанского
филиала на должность учёного секретаря.
2 марта – исполком Казанского городского Совета
народных депутатов принял решение о присвоении
улице в Советском районе г. Казани наименования
“академика Е. К. Завойского”.
Май – сотрудникам института А. А. Бухараеву, М. Ф. Галяутдинову, А. Н. Гильманову, В. А. Голенищеву-Кутузову, Ф. Ф. Губайдуллину, М. М. Зарипову, С. А. Мигачёву, Р. Г. Суркину, Е. А. Туриянскому, Е. И. Штыркову
вручены знаки “Изобретатель СССР”.
Декабрь – тематические исследования сотрудников
отделов квантовой акустики и теории оболочек,
лаборатории ЭПР твёрдого тела вошли в перечень
“Важнейшие достижения в области естественных
наук АН СССР за 1982 год”.
Приобретён электромагнит для ЯМР спектрометра СХР100 фирмы Брукер (ФРГ).
Казанский физико–технический институт 2006
|
235
Монография В. А. Голенищева-Кутузова, В. В. Самарцева, Н. К. Соловарова, Б. М. Хабибуллина “Магнитная
квантовая акустика” издана в Англии на английском
языке.
1984
11 апреля – в составе отдела теории оболочек создан
сектор динамики и прочности внешних нагрузок
автомобиля (заведующий: к.т.н. С. К. Черников).
Апрель – д.ф.-м.н., проф., зам. председателя Президиума
КФ АН СССР М. А. Ильгамову присвоено почётное
звание “Заслуженный деятель науки и техники Татарской АССР”.
4 мая – в здании Казанского филиала АН СССР (ул.
Лобачевского, д. 2/31) открыта мемориальная доска
в честь члена-корр. АН СССР, заслуженного деятеля
науки и техники Татарской АССР Б. М. Козырева.
20–22 июня – Всесоюзная конференция “Магнитный
резонанс в конденсированных средах (физические
аспекты)” (МР-84), приуроченная к 40-летию открытия явления ЭПР академиком Е. К. Завойским
(КФТИ – соорганизатор).
Июнь – тематические исследования сотрудников лабораторий теоретической физики и нелинейной теории
оболочек вошли в перечень “Важнейшие достижения в области естественных наук АН СССР за 1983
год”.
10 августа – Cовет Министров СССР присвоил имя
академика Е. К. Завойского Казанскому физико-техническому институту КФ АН СССР (КФТИ им. Е. К.
Завойского КФ АН СССР).
Приобретены азотная ожижительная станция АЖА0.04М; ЭВМ ЕС-1045; ЭПР спектрометр РЭС-231
(ГДР).
Изданы монографии:
• Э. А. Маныкин, В. В. Самарцев “Оптическая эхоспектроскопия”;
• У. Н. Закиров “Механика релятивистких космических
полётов”.
1985
28 января – в здании КФТИ им. Е. К. Завойского КФ АН
СССР (ул. Сибирский тракт, д. 10/7) открыта мемориальная доска в честь заслуженного деятеля науки
РСФСР и ТАССР, д.ф.-м.н., проф. Х. М. Муштари.
Сентябрь – тематические исследования сотрудников отдела физики магнитных явлений, лабораторий ЭПР и
парамагнитной релаксации и теоретической физики
вошли в перечень “Важнейшие достижения в области
естественных наук АН СССР за 1984 год”.
1–4 октября – III Всесоюзный симпозиум по световому эхо и когерентной спектроскопии (г. Харьков)
(КФТИ – соорганизатор).
236
|
история
12–16 ноября – комплексная проверка научной и научно-организационной деятельности КФТИ комиссией
Отделения общей физики и астрономии АН СССР
во главе с акад. АН СССР А. С. Боровиком-Романовым.
Ноябрь – организованы проблемные лаборатории по
прочности и надёжности конструкций тракторов и
по робототехнике.
Декабрь – Главный комитет ВДНХ СССР наградил:
• Дипломом III степени – КФТИ им. Е. К. Завойского
за участие в выставке “Вклад молодёжи в научнотехнический прогресс”;
• бронзовой медалью – м.н.с. Р. Н. Мифтахова за работу
“Медико-биологические аспекты биомеханики мягких
оболочек желудка”;
• бронзовыми медалями – инженеров В. А. Кирсанова
и Г. С. Шакурова за прибор для обнаружения нарушений герметичности нефтяных и газовых скважин
с одновременным определением местоположения
повреждённого участка.
Инженер Н. Р. Садыков утверждён участником ВДНХ
СССР.
Осуществлена замена ЭВМ ЕС-1033 на ЭВМ ЕС-1045.
1986
21 января – Учёный совет КФТИ им. Е. К. Завойского
поддержал выдвижение на соискание Ленинской премии 1986 года цикла работ Ю. Н. Молина, А. Л. Бучеренко, Р. З. Сагдеева, К. М. Салихова, Е. Л. Франкевич “Магнитные и спиновые эффекты в химических
реакциях” (Институт химической кинетики и горения
СО АН СССР, г. Новосибирск).
25 февраля – к.ф.-м.н. Ж. М. Сахабутдинов избран зав.
проблемной лабораторией прочности и надёжности
машин, а к.ф.-м.н. В. Л. Федяев – зав. проблемной
лабораторией по робототехнике.
5 мая – вышло постановление ООФА АН СССР, поддерживающее ходатайство КФТИ им. Е. К. Завойского
КФ АН СССР, об издании биобиблиографии членакорр. АН СССР Б. М. Козырева.
23–30 мая – Всесоюзная школа по теории взаимодействия
оболочек со средами (КФТИ – организатор).
9–11 июня – выездная сессия Научного совета по проблеме “Радиоспектроскопия конденсированных сред”
(КФТИ – соорганизатор).
15 ноября – утверждена новая структура института.
• Научные подразделения:
– лаборатория физики твёрдого тела
(заведующий: д.ф.-м.н., проф. М. М. Зарипов);
– лаборатория ЭПР твёрдого тела
(заведующий: д.ф.-м.н., проф. Ю. В. Яблоков);
– лаборатория теоретической физики
(заведующий: д.ф.-м.н., проф. А. Р. Кессель);
– лаборатория физики металлов
(заведующий: к.ф.-м.н. И. А. Гарифуллин);
Казанский физико–технический институт 2006
– лаборатория ЭПР и парамагнитной релаксации
(заведующий: д.ф.-м.н., проф. И. В. Овчинников);
– лаборатория ядерного магнетизма
(заведующий: д.ф.-м.н. И. А. Сафин);
– лаборатория квантовой акустики
(заведующий: д.ф.-м.н., проф. В. А. ГоленищевКутузов);
– лаборатория математического моделирования
процессов фильтрации
(заведующий: к.ф.-м.н. Ф. М. Мухаметзянов).
Отдел механики оболочек (заведующий: д.т.н., проф.
М. С. Корнишин):
– лаборатория нелинейной механики оболочек
(заведующий: д.т.н., проф. М. С. Корнишин);
– лаборатория динамики и прочности машин
(заведующий: к.т.н. С. К. Черников).
Отдел механики сплошных сред (заведующий:
д.ф.-м.н., проф. М. А. Ильгамов):
– лаборатория теории оболочек, взаимодействующих со средой
(заведующий: д.ф.-м.н., проф. М. А. Ильгамов);
– лаборатория вычислительной газодинамики
(заведующий: к.ф.-м.н. Ж. М. Сахабутдинов);
– лаборатория моделирования технологических
процессов (заведующий: к.ф.-м.н. В. Л. Федяев).
Группа роста кристаллов.
• Научно-вспомогательные подразделения:
– вычислительный центр;
– библиотека;
– фотолаборатория;
– научный архив;
– группа ФЭС;
– машбюро;
– множительное бюро;
– группа КИП.
• Производственные подразделения.
• Младший обслуживающий персонал.
• Административно-управленческий персонал.
• Аппарат Президиума КФ АН СССР.
Д.ф.-м.н. И. Б. Хайбуллин награждён орденом “Знак
Почёта”.
Приобретён спектрофотометр Спеккорд М-40 (ГДР).
Издана монография Б. М. Одинцова “Электронно-ядерный эффект Оверхаузера в растворах”.
1987
19 марта – член-корр. АН СССР П. А. Кирпичников
освобождён от обязанностей председателя Президиума КФ АН СССР по собственному желанию.
На эту должность назначен член-корр. АН СССР
В. Е. Алемасов.
Март – н.с. У. Н. Закиров награждён Федерацией космонавтики СССР медалью им. С. П. Королёва за не-
история
посредственное участие в обеспечении выполнения
программ космических исследований в СССР.
1 апреля – образована группа научно-технической информации.
1 июня – к.ф.-м.н. И. А. Гарифуллин освобождён от
должности зав. лабораторией физики металлов по
личной просьбе. Д.ф.-м.н. Г. Б. Тейтельбаум назначен
зав. лабораторией физики металлов.
22–26 июня – VI Международная конференция “Основы теоретических вычислений” (КФТИ – соорганизатор).
29 июня–1 июля – выездная сессия Научного совета
АН СССР по проблеме “Ультразвук” по акустоэлектронике и физической акустике твёрдого тела
(КФТИ – соорганизатор).
Сентябрь – создана группа промышленной энергетики.
1 октября – ИЯЛИ им. Г. Ибрагимова КФ АН СССР
переведён на самостоятельный баланс.
Октябрь – с.н.с. В. Н. Шлянников в составе коллектива
учёных из Киева (А. А. Захайко, С. Н. Шукаев) и
Запорожья (Н. В. Степнов, Ф. С. Судницын) удостоен премии им. Ленинского комсомола 1987 года за
“Разработку методов исследования и прогнозирования
долговечности элементов газотурбинных двигателей
с учётом конструктивно-технологических факторов
изготовления и эксплуатации”.
29 ноября–1 декабря – выездная сессия Научного совета
АН СССР по проблеме биомеханики (КФТИ – организатор).
Ноябрь – в.н.с. И. А. Гарифуллин, с.н.с. В. А. Жихарев, зав.
отделом механики оболочек М. С. Корнишин, в.н.с.
Н. К. Соловаров награждены Почётными грамотами
ЦК КПСС, СМ СССР, ВЦСПС и ЦК ВЛКСМ за
достижения наивысших результатов во Всесоюзном
социалистическом соревновании в честь 70-летия Великой Октябрьской социалистической революции.
1988
1 января – д.т.н. М. С. Корнишин освобождён от должности зав. отделом механики оболочек по собственному
желанию и переведён г.н.с. в лабораторию нелинейной механики оболочек. К.ф.-м.н., с.н.с. Н. М. Якупов
назначен и.о. зав. лабораторией нелинейной механики
оболочек.
16 февраля – д.ф.-м.н., проф. М. М. Зарипов освобождён
от обязанностей директора института по собственному желанию.
Февраль – н.с. У. Н. Закиров награждён медалью им.
акад. М. В. Келдыша.
1 марта – д.ф.-м.н. И. А. Сафин освобождён от должности зав. лабораторией ядерного магнетизма по
собственному желанию и переведён г.н.с. в лабораторию ядерного магнетизма. И.о. зав. лабораторией
назначен в.н.с. Д. Я. Осокин.
Казанский физико–технический институт 2006
|
237
5 марта – состоялось общее собрание научных сотрудников КФТИ им. Е. К. Завойского, на котором из 5
кандидатов на должность директора института избран
д.ф.-м.н. К. М. Салихов.
Март – тематические исследования сотрудников лабораторий ЭПР и парамагнитной релаксации и квантовой
акустики вошли в перечень “Важнейшие достижения
в области общественных и естественных наук АН
СССР за 1986 год”.
28 апреля – д.ф.-м.н. К. М. Салихов приступил к исполнению обязанностей директора института.
16 мая – д.ф.-м.н. И. Б. Хайбуллин назначен зам. директора КФТИ по науке.
8 июня – приказом директора института распределены
должностные обязанности между членами дирекции:
C. Ф. Коротков, зам. директора по науке, осуществляет организационное руководство в механикоматематических подразделениях, а И. Б. Хайбуллин,
зам. директора по науке – в физических лабораториях
КФТИ.
22–24 июня – Всесоюзная конференция “Применение магнитного резонанса в народном хозяйстве”
(КФТИ – соорганизатор).
23–29 июня – III Всесоюзное совещание-семинар “Актуальные проблемы механики оболочек” (КФТИ – соорганизатор).
24 июня – организован отдел вычислительных систем
и автоматизации научных исследований (руководитель: В. И. Рахамов).
14 июля – Главный комитет ВДНХ СССР наградил серебряной медалью м.н.с. Н. А. Саинова за обоснование способа определения температуры поверхности
кристаллов при импульсном нагреве.
1 сентября – с.н.с. Н. Р. Яфаев освобождён от обязанностей учёного секретаря и переведён с.н.с. в лабораторию ЭПР твёрдого тела. На должность учёного
секретаря назначен м.н.с. В. А. Кирсанов.
14 сентября – Бюро Отделения общей физики и астрономии АН СССР утвердило заместителями директора КФТИ им. Е. К. Завойского по научной работе
к.ф.-м.н. С. Ф. Короткова и д.ф.-м.н. И. Б. Хайбуллина.
В cоответствии с постановлением Бюро Отделения
общей физики и астрономии АН СССР в КФТИ
разрешено открыть аспирантуру по специальностям:
01.04.11 “Физика магнитных явлений”; 01.04.17 “Химическая физика”; 01.04.05 “Оптика”.
Сентябрь – приобретены первые в институте персональные компьютеры марки PC XT-16 (5 штук).
6 октября – д.ф.-м.н. И. Б. Хайбуллину, Я. В. Фаттахову присуждена международная премия АН СССР и
АН ГДР 1988 года в составе авторского коллектива
советских учёных и учёных ГДР за работу по теме
“Разработка физических основ ионно-импульсной
модификации микроэлектроники”.
25 октября – д.ф.-м.н. И. Б. Хайбуллину, д.ф.-м.н.
Е. И. Штыркову, д.ф.-м.н. М. М. Зарипову, к.ф.-м.н.
238
|
история
Р. М. Баязитову, к.ф.-м.н. М. Ф. Галяутдинову присуждена Государственная премия СССР в области
науки и техники 1988 года за цикл работ “Открытие
явлений импульсной ориентированной кристаллизации твёрдых тел (лазерный отжиг)”, опубликованных
в 1974–1986 гг.
26 декабря – создан диссертационный совет по присуждению учёной степени доктора физико-математических наук (Д 003.71.01) по специальностям: 01.04.11
“Физика магнитных явлений” и 01.04.17 “Химическая
физика, в том числе физика горения и взрыва” (председатель совета: д.ф.-м.н., проф. К. М. Салихов).
КФТИ им. Е. К. Завойского награждён Дипломом II
степени ВДНХ СССР за участие в межотраслевой тематической выставке “Изобретательство и
рационализация-88”, а в.н.с. Я. И. Кравцов и с.н.с.
Э. А. Буторин награждены серебряными медалями за
изготовление газодинамического воспламенителя.
Изданы монографии:
• Ю. В. Яблоков, В. К. Воронкова, Л. В. Мосина “Парамагнитный резонанс обменных кластеров”;
• В. А. Голенищев-Кутузов, В. В. Самарцев, Б. М. Хабибуллин “Импульсная оптическая и акустическая
когерентная спектроскопия”.
1989
1 января – утверждена новая структура научных подразделений института:
– лаборатория физики твёрдого тела
(заведующий: д.ф.-м.н., проф. М. М. Зарипов);
– лаборатория радиационной физики твёрдого
тела (заведующий: д.ф.-м.н. И. Б. Хайбуллин);
– лаборатория нестационарной лазерной спектроскопии
(заведующий: д.ф.-м.н. Е. И. Штырков);
– лаборатория электронного парамагнитного резонанса твёрдого тела
(заведующий: д.ф.-м.н., проф. Ю. В. Яблоков);
– лаборатория теоретической физики
(заведующий: д.ф.-м.н., проф. А. Р. Кессель);
– лаборатория физики металлов
(заведующий: д.ф.-м.н. Г. Б. Тейтельбаум);
– лаборатория ЭПР и парамагнитной релаксации
(заведующий: д.ф.-м.н., проф. И. В. Овчинников);
– лаборатория ядерного магнетизма
(заведующий: д.ф.-м.н. Д. Я. Осокин);
– группа ЯМР интроскопии
(руководитель: к.ф.-м.н. Н. К. Андреев);
– лаборатория квантовой акустики
(заведующий: д.ф.-м.н., проф. В. А. ГоленищевКутузов);
– лаборатория нелинейной оптики
(заведующий: д.ф.-м.н. В. В. Самарцев);
Казанский физико–технический институт 2006
– лаборатория математического моделирования
процессов фильтрации
(заведующий: к.ф.-м.н. А. И. Никифоров);
– лаборатория нелинейной механики оболочек
(заведующий: к.ф.-м.н. Н. М. Якупов);
– лаборатория динамики и прочности машин
(заведующий: к.т.н. С. К. Черников);
– лаборатория химической физики
(заведующий: д.ф.-м.н., проф. К. М. Салихов);
– лаборатория теплоэнергетики
(заведующий: член-корр. АН СССР В. Е. Алемасов).
• Отдел механики сплошной среды (заведующий:
д.ф.-м.н., проф. М. А. Ильгамов):
– лаборатория механики сплошной среды
(заведующий: д.ф.-м.н., проф. М. А. Ильгамов);
– лаборатория нестационарных процессов в
сплошных средах
(заведующий: к.ф.-м.н. А. Н. Гильманов);
– лаборатория вычислительной газодинамики
(заведующий: к.ф.-м.н. Ж. М. Сахабутдинов);
– лаборатория моделирования технологических
процессов
(заведующий: к.ф.-м.н. В. Л. Федяев).
• Отдел вычислительных систем и автоматизации научных исследований (заведующий: В. И. Рахамов) в
составе следующих групп:
– автоматизации исследований;
– технического обслуживания ЭВМ;
– эксплуатации и математического обеспечения.
16–17 января – к.ф.-м.н. С. Ф. Коротков освобождён
от обязанностей зам. директора КФТИ по научной
работе по собственному желанию и переведён в.н.с.
в лабораторию математического моделирования процессов фильтрации. Д.ф.-м.н. М. А. Ильгамов назначен на должность зам. директора по науке.
28 февраля – на базе института открыта кафедра химической физики Казанского государственного университета (зав. кафедрой: д.ф.-м.н., проф. К. М. Салихов).
14–15 марта – Объединённый пленум секции “Физика
и химия редкоземельных полупроводников” Научного совета по физике и химии полупроводников
при Президиуме АН СССР и секции “Материалы
на основе ƒ-элементов для электронной техники”
Научного совета по проблеме “Физико-химические
основы полупроводникового материаловедения”
(КФТИ – соорганизатор).
10 апреля – Б. М. Одинцов освобождён от обязанностей
учёного секретаря Президиума КФ АН СССР и переведён на должность в.н.с. в лабораторию химической
физики.
12 мая – группа ЯМР интроскопии включена в состав
лаборатории химической физики.
23–26 мая – IV Всесоюзный симпозиум “Световое эхо
и пути его практических применений” (КФТИ – соорганизатор).
история
6–10 июня – рабочее совещание “Магнитные свойства и
радиоспектроскопия ВТСП материалов” (КФТИ – соорганизатор).
14 июля – по решению Федерации космонавтики СССР
за заслуги в области космических исследований
награждены:
• Алемасов В.Е., председатель Президиума КФ АН
СССР – медалью им. М. В. Келдыша;
• Ильгамов М.А., зам. директора по науке – медалью
им. С. П. Королёва;
• Коротков С.Ф., в.н.с. – медалью им. Ю. А. Гагарина;
• Закиров У.Н., с.н.с. – медалью им. Ю. А. Гагарина;
• Корнишин М.С., г.н.с. – Почётной грамотой им.
Ю. А. Гагарина;
• Ганеева М.С., в.н.с. – Почётной грамотой им. Ю. А. Гагарина;
• Фокин А.П., м.н.с. – Почётной грамотой Федерации
космонавтики СССР;
• Давыдов Р.Н., м.н.с. – Почётной грамотой Федерации
космонавтики СССР.
Декабрь – Главный комитет ВДНХ СССР наградил:
• серебряной медалью – в.н.с. Б. М. Одинцова за написание и подготовку к изданию монографии “Электронно-ядерный эффект Оверхаузера в растворах”;
• серебряной медалью – с.н.с. Р. Г. Зарипова за работу
“Исследования периодических ударных волн”, создание технологической установки;
• серебряной медалью – аспиранта III года обучения
Р. Г. Яхина за разработку, конструирование и изготовление основных элементов конструкции датчика
импульсного ядерно-электронного резонанса.
Работа “Математическое моделирование процессов,
протекающих при плавке в электродуговых печах”
отмечена Почётной грамотой ВДНХ СССР.
Состоялась выездная сессия Отделения физико-технических проблем энергетики АН СССР (КФТИ – соорганизатор).
Приобретён фемтосекундный лазер фирмы “Авеста Лтд.”
(СССР).
Издана монография А. И. Голованова, М. С. Корнишина
“Введение в метод конечных элементов статики
тонких оболочек”.
1990
1 января – при КФТИ создано самостоятельное структурное подразделение – Казанское отделение научно-учебного комплекса Академии наук СССР и Министерства образования РСФСР (Казанское ОНУК)
(директор: В. Б. Кузнецов).
16 января – д.ф.-м.н., проф. К. М. Салихов утверждён
главным редактором журнала “Магнитный резонанс
и его применения” (“Applied Magnetic Resonance”).
23 января – принято постановление Президиума АН
СССР “О деятельности и перспективах развития
Казанский физико–технический институт 2006
|
239
Казанского филиала АН СССР”, в котором Казанский
филиал АН СССР преобразован в Казанский научный
центр (КНЦ) АН СССР и определены основные направления развития институтов КНЦ АН СССР.
11 апреля – утверждён состав редколлегии журнала
“Магнитный резонанс и его применения”.
Апрель – введена в эксплуатацию ЭВМ ЕС-1046.
10 октября – получено разрешение на строительство
корпуса мастерской на территории института (ул.
Сибирский тракт, д. 10/7).
Д.ф.-м.н. В. В. Самарцев избран действительным членом
Российского оптического общества.
1991
Февраль – приобретена первая в институте копировальная
машина Ксерокс-1038.
19 марта – принято постановление Президиума АН
СССР “О частичном изменении состава Президиума
КНЦ АН СССР”: д.ф.-м.н. К. М. Салихов утверждён
зам. председателя Президиума; к.ф.-м.н. А. А. Илюшин – гл. учёным секретарём Президиума КНЦ АН
СССР.
4 апреля – в связи с 30-летием со дня исторического
полёта Ю. А. Гагарина Бюро Президиума Федерации
космонавтики СССР наградило:
– Алемасова В.Е., председателя Президиума КНЦ АН
СССР, члена-корр. АН СССР, д.т.н., проф. – медалью
им. К. Э. Циолковского;
– Салихова К.М., директора КФТИ, зам. председателя
Президиума КНЦ АН СССР, д.ф.-м.н., проф. – медалью им. М. В. Келдыша;
– Хайбуллина И.Б., зам. директора КФТИ, д.ф.-м.н. –
медалью им. Ю. А. Гагарина;
– Корнишина М.С., г.н.с., д.т.н. – медалью им. С. П.
Королёва;
– Осокина Д.Я., в.н.с., д.ф.-м.н. – медалью им.
Н. А. Пилюгина;
• Юбилейной медалью “30 лет со дня полёта Ю. А. Гагарина”:
– Ганееву М.С., в.н.с., д.т.н.;
– Короткова С.Ф., в.н.с., к.ф.-м.н.;
– Илюшина А.А., гл. учёного секретаря Президиума
КНЦ АН СССР, к.ф.-м.н.;
– Музеева И.Х., гл. инженера;
– Давыдова Р.И., м.н.с.
• Дипломом им. Ю. А. Гагарина:
Риделя В.В., с.н.с., к.ф.-м.н.
• Почётной грамотой Федерации космонавтики СССР:
– Якупова Н.М., зав. лаб. НМО, к.ф.-м.н.;
– Зарипова Р.Г., с.н.с., к.т.н.;
– Шайдукова И.Г., н.с.;
– Талдыкина М.В., м.н.с.
23 апреля – на базе подразделения КФТИ организован Отдел энергетики КНЦ АН СССР на правах
240
|
история
самостоятельного научного учреждения АН СССР
(директор: член-корр. АН СССР В. Е. Алемасов).
30 апреля – умер д.т.н., проф. М. С. Корнишин, зав. отделом механики оболочек (1965–1987).
13 мая – на базе лаборатории физики металлов до
31.12.1991 г. создан временный творческий коллектив
(ВТК) “Сверхпроводимость” (руководитель: д.ф.-м.н.
Г. Б. Тейтельбаум).
28 мая – на базе подразделений КФТИ организован Институт механики и машиностроения КНЦ АН СССР
(ИММ КНЦ АН СССР) (директор: д.ф.-м.н., проф.
М. А. Ильгамов).
28 июня – зам. директора по науке КФТИ им. Е. К. Завойского М. А. Ильгамов освобождён от занимаемой
должности в связи с назначением директором ИММ
КНЦ АН СССР.
1 июля – д.ф.-м.н. И. Б. Хайбуллину присвоено почётное звание “Заслуженный изобретатель Татарской
АССР”.
19 сентября – Кабинет Министров Татарской АССР принял постановление “Об организации и проведении
вручения Международной премии им. Е. К. Завойского за выдающийся вклад в современное развитие
ЭПР”.
Сентябрь – Международная премия им. Е. К. Завойского вручена Вильяму Б. Мимсу (США) за вклад в
создание электронной спин-эхо спектроскопии и её
применения в физике, химии и биологии.
Октябрь – вышел первый том (3 выпуска) журнала
“Магнитный резонанс и его применения”.
13 ноября – зав. лабораторией ядерного магнетизма
Д. Я. Осокин освобождён от занимаемой должности и
переведён в.н.с. в лабораторию ядерного магнетизма.
Зав. лабораторией назначен с.н.с. В. Л. Матухин.
21 ноября – Указом Президента РСФСР Б. Н. Ельцина
восстановлена Российская академия наук (РАН) как
высшее научное учреждение России.
11 декабря – д.ф.-м.н., проф. И. Б. Хайбуллин избран
членом-корр. РАН.
Состоялся Советско-германский семинар по редкоземельным материалам (лаборатория физики металлов
КФТИ – соорганизатор).
1992
14 января – принято постановление Президиума РАН
“Об организации Центра спектроскопии при КФТИ
им. Е. К. Завойского КазНЦ РАН”. На базе лабораторий соотвествующего профиля создан Центр радиоспектроскопии (научный руководитель: д.ф.-м.н.
К. М. Салихов).
17 января – с.н.с. И. Н. Дюльдев переведён на должность
зав. отделом вычислительных систем.
Февраль – в КФТИ создана первая в Казани локальная
сеть, объединяющая 3 компьютера.
Казанский физико–технический институт 2006
11 марта – Президиум Федерации космонавтики России
наградил:
• Овчинникова И.В., д.ф.-м.н., проф. – медалью им.
К. Э. Циолковского;
• Кесселя А.Р., д.ф.-м.н., проф. – медалью им. акад.
М. С. Рязанского;
• Голенищева-Кутузова В.А., д.ф.-м.н., проф. – медалью
им. акад. М. С. Рязанского;
• Яблокова Ю.В., д.ф.-м.н., проф. – медалью им. Ю. А.
Гагарина;
• Зарипова М.Р., в.н.с., к.ф.-м.н. – медалью им. акад.
В. П. Макеева;
• Андреева Н.К., с.н.с., к.ф.-м.н. – Почётной грамотой
им. Ю. А. Гагарина.
19 марта – зам. директора по научной работе КФТИ
И. Б. Хайбуллин переведён в Президиум Академии
наук Татарстана (АНТ) в связи с утверждением на
должность учёного секретаря Президиума АНТ.
20 марта – И. Б. Хайбуллин принят на должность зав.
лабораторией радиационной физики твёрдого тела
по совместительству. На него возложены обязанности зам. директора КФТИ по научной работе на
общественных началах.
23 марта – с.н.с. В. Ф. Тарасов переведён на должность
и.о. зам. директора КФТИ по научной работе.
Март – в институте стала функционировать электронная
почта.
1 мая – на базе криогенной группы организован отдел
криогенной техники (заведующий: с.н.с. С. Я. Хлебников).
25–30 мая – Международный симпозиум “Кластеры – магнитные материалы” (КФТИ – организатор).
20 июня – В. А. Кирсанов освобождён от обязанностей
учёного секретаря и переведён с.н.с. в лабораторию
квантовой акустики. С.н.с. А. А. Бухараев назначен
на должность учёного секретаря института.
30 июня–4 июля – 29 Всесоюзное совещание по физике
низких температур (КФТИ – соорганизатор).
31 августа – зав. лабораторией квантовой акустики
В. А. Голенищев-Кутузов освобождён от занимаемой
должности по собственному желанию и принят на
эту должность по совместительству. Руководство организационными работами лаборатории возложено на
н.с. И. Ш. Ахмадуллина.
28–30 cентября – Международный симпозиум “Cовременное развитие магнитного резонанса” (КФТИ – организатор). Международная премия им. Е. К. Завойского вручена Бребису Блини (Великобритания) за
вклад в теорию и практику ЭПР переходных ионов
в кристаллах.
2 октября – бухгалтерия и планово-финансовая группа
реорганизованы в экономический отдел (заведующая:
Р. Б. Маликова).
6 октября – на общем собрании научных сотрудников
института принят Устав КФТИ им. Е. К. Завойского
КазНЦ РАН
история
12 октября – в лаборатории химической физики создана группа “Физические методы радиоспектроскопии”
для объединения усилий между КФТИ и КНИРТИ по
организации производства и внедрению в народное
хозяйство результатов исследований и разработанных
приборов (руководитель группы: с.н.с. Ф. Ф. Губайдуллин).
13 октября – на базе редакционно-издательской группы
создана редакция журнала “Применение магнитного
резонанса”.
Ноябрь – IV чтения по квантовой оптике (КФТИ – организатор).
Д.ф.-м.н., проф. К. М. Салихов избран академиком АНТ;
д.ф.-м.н., проф. М. М. Зарипов и д.ф.-м.н. И. А. Сафин
избраны членами-корреспондентами АНТ.
Д.ф.-м.н., проф. Ю. В. Яблокову присвоено почётное
звание “Заслуженный деятель науки РТ”.
Д.ф.-м.н., проф. К. М. Салихов избран феллоу Института проблемных исследований (Берлин, Германия) в
1992–1993 гг.
Изданы монографии:
• И. В. Евсеев, В. М. Ермаченко, В. В. Самарцев “Деполяризующие столкновения в нелинейной электродинамике”;
• Г. П. Вишневская, Л. С. Молочников, Р. Ш. Сафин
“ЭПР в ионитах”.
1993
1 января – произведена реорганизация института:
• закрыты все существующие научные подразделения;
• образованы новые научные и научно-вспомогательные подразделения:
– лаборатория молекулярной радиоспектроскопии
(заведующий: д.ф.-м.н. И. В. Овчинников);
– лаборатория радиационной физики
(заведующий: д.ф.-м.н. И. Б. Хайбуллин);
– лаборатория резонансных явлений
(заведующий: д.ф.-м.н. А. Р. Кессель);
– лаборатория физики перспективных материалов
(заведующий: д.ф.-м.н. Г. Б. Тейтельбаум);
– лаборатория физико-химических процессов
(заведующий: д.ф.-м.н. К. М. Салихов);
– лаборатория моделирования физико-механических процессов
(заведующий: к.т.н. С. К. Черников);
– группа светового эха
(руководитель: д.ф.-м.н. В. В. Самарцев);
– группа роста кристаллов
(руководитель: с.н.с. Е. Ф. Куковицкий).
– редакция журнала “Применение магнитного
резонанса”
(гл. редактор: д.ф.-м.н. К. М. Салихов).
Февраль – научно-исследовательские работы сотрудников
лабораторий резонансных явлений (дважды), радиационной физики, физико-химических процессов и
Казанский физико–технический институт 2006
|
241
молекулярной радиоспектроскопии вошли в перечни
“Важнейшие результаты в области естественных,
технических, гуманитарных и общественных наук
РАН за 1990 год”, “Важнейшие результаты в области естественных, технических, гуманитарных и
общественных наук РАН за 1991 год”.
2 июня – приостановлена деятельность Казанского ОНУК
РАН и МО РФ.
10 июня – создан совместный научно-исследовательский
центр (АНТ, КНИИРЭ, КФТИ им. Е. К. Завойского
КазНЦ РАН, НПО ГИПО) “Физика поверхности и
перспективные технологии” (научный руководитель
по проблеме “Микроэлектроника”: член-корр. РАН
И. Б. Хайбуллин).
26 июня–4 июля – V Международный симпозиум по фотонному эхо и когерентной спектроскопии (КФТИ – организатор).
Август – II Международная конференция по лазерной
физике (LPHYS´93) (КФТИ – организатор).
28–29 сентября – Международный симпозиум “Современное развитие ЭПР: многочастотный ЭПР” (КФТИ – соорганизатор). Международная премия им. Е. К. Завойского вручена Артуру Швайгеру (Швейцария) за вклад
в развитие импульсного ЭПР.
3 ноября – приобретены первые в институте лазерный
принтер HP LaserJet 4M и цветной сканер HP ScanJet
IIC.
19 ноября – КФТИ им. Е. К. Завойского посетил Президент РТ М. Ш. Шаймиев. Он познакомился с деятельностью института и его лабораторий.
Ноябрь – V чтения по квантовой оптике (КФТИ – организатор).
Д.ф.-м.н., проф. А. Р. Кессель избран академиком РАЕН.
Д.ф.-м.н., проф. М. М. Зарипов избран действительным
членом Международной академии информатизации.
В отделе криогенной техники запущена станция нового
поколения КГУ-40.
1994
1 января – вся допечатная подготовка журнала “Applied
Magnetic Resonance” стала осуществляться в КФТИ
им. Е. К. Завойского.
23 февраля – на Учёном совете института рассмотрен
вопрос о стажёрах-исследователях. Решено это явление развивать дальше в практике института.
11 марта – общее собрание научных сотрудников КФТИ
избрало К. М. Салихова директором института на
новый срок.
Апрель – научно-исследовательские работы сотрудников лаборатории физики перспективных материалов и группы роста кристаллов вошли в перечень
“Важнейшие результаты в области естественных,
технических, гуманитарных и общественных наук
РАН за 1992 год”.
242
|
история
1 мая – образован до 30 апреля 1995 года ВТК для
разработки и создания перестраиваемого лазерного
фемтосекундного спектрометра (руководитель: с.н.с.
В. С. Лобков).
Июль – группа “Физические методы радиоспектроскопии”
для объединения усилий между КФТИ и КНИРТИ по
организации производства и внедрению в народное
хозяйство результатов исследований и разработанных
приборов прекратила своё существование.
Август – институт посетили Президент РТ М. Ш. Шаймиев, мэр города Казани К. Ш. Исхаков и Президент
АН Татарстана М. Х. Хасанов. Они ознакомились с
деятельностью института и его лабораторий в предверии 27 Международного Амперовского конгресса.
22–27 августа – 27 Международный Амперовский конгресс, посвящённый 50-летию открытия ЭПР Е. К. Завойским (КФТИ – соорганизатор). Присуждены 3
Международные премии им. Е. К. Завойского:
• Джеймсу Р. Норрису (США) за вклад в определение
молекулярной структуры парамагнитных частиц в
реакционных центрах фотосинтеза;
• Я. С. Лебедеву (Россия) и Клаусу Мёбиусу (Германия) за вклад в развитие новых методов ЭПР и их
применений в химии.
Август – III Международная конференция по лазерной
физике (LPHYS´94) (КФТИ – соорганизатор).
Ноябрь – VI чтения по квантовой оптике (КФТИ – организатор).
Д.ф.-м.н. Е. И. Штыркову присуждено почётное звание
“Заслуженный деятель науки РФ”; д.ф.-м.н., проф.
И. В. Овчинникову – “Заслуженный деятель науки
РТ”.
Д.ф.-м.н., проф. К. М. Салихову присуждена государственная стипендия для выдающихся учёных России
на 1994–1996 гг.
Д.ф.-м.н., проф. В. В. Самарцев избран членом-корр.
РАЕН.
В институте создана локальная компьютерная сеть,
объединяющая более 30 пользователей с выходом
на электронные линии связи.
Ю. Е. Несмелову присуждена государственная стипендия
Президента РФ для молодых учёных на 1994–1996
гг.
1995
13 апреля – состоялась Юбилейная научная сессия, посвящённая 50-летию Казанского научного центра РАН.
15 мая – в связи с 50-летием Казанского научного
центра Президиум наградил Почётными грамотами
КазНЦ РАН 34 сотрудника института: А. А. Анкушева, Р. М. Баязитова, Х. Г. Богданову, В. К. Воронкову, Н. В. Гайнутдинова, Ю. Г. Галяметдинова,
Ф. Ф. Губайдуллина, И. Н. Дюльдева, В. А. Жихарева, В. А. Зуйкова, Н. А. Карташёву, В. И. Кузьмина,
Н. В. Курбатову, Н. Г. Куркину, С. Г. Львова, Р. Б. Ма-
Казанский физико–технический институт 2006
ликову, C. А. Моисеева, Л. В. Мосину, В. М. Мусина,
Х. Л. Мухтасарову, В. Ю. Петухова, В. А. Роль-Шиляеву, К. М. Салихова, И. А. Сафина, Р. Ш. Сафина,
Б. П. Смолякова, А. Н. Спиваковскую, И. П. Супрун,
Ю. И. Таланова, В. И. Тарасова, В. А. Уланова, Г. Г. Халиуллина, С. Я. Хлебникова, М. М. Шакирзянова.
Май – научно-исследовательские работы сотрудников лаборатории физики перспективных материалов вошли
в перечень “Важнейшие результаты в области естественных, технических, гуманитарных и общественных
наук РАН за 1993 год”.
28 июня – Отделение общей физики и астрономии РАН
приняло постановление “О работе Казанского физико-технического института КазНЦ РАН”, в котором
одобрило направление научно-исследовательской
работы КФТИ им. Е. К. Завойского и поздравило
сотрудников с 50-летием института.
26 июля – Кабинет Министров Республики Татарстан
принял постановление о создании и внедрении в
эксплуатацию МР томографа.
Август – IV Международная конференция по лазерной
физике (LPHYS´95) (КФТИ – соорганизатор).
25 сентября – в связи с 50-летием института решением
дирекции и Учёного совета учреждён Диплом, который будет вручаться сотрудникам КФТИ и учёным из
других институтов, внёсшим и вносящим большой
вклад в развитие КФТИ им. Е. К. Завойского. Первыми лауреатами Диплома КФТИ стали 32 сотрудника
института: Р. З. Бариев, М. Л. Блатт, Х. Г. Богданова,
А. А. Бухараев, К. А. Валиев, Г. П. Вишневская, И. А.
Гарифуллин, В. А. Голенищев-Кутузов, М. М. Зарипов, В. А. Жихарев, А. Р. Кессель, С. Ф. Коротков,
С. А. Лучкина, В. А. Роль-Шиляева, И. В. Овчинников, Д. Я. Осокин, В. В. Самарцев, К. М. Салихов,
И. А. Сафин, Р. Ш. Сафин, Б. П. Смоляков, Н. К. Соловаров, В. Ф. Тарасов, Г. Б. Тейтельбаум, М. Л. Фалин,
Б. М. Хабибуллин, Г. Г. Халиуллин, И. Б. Хайбуллин,
С. Я. Хлебников, Е. И. Штырков, Ю. В. Яблоков, Н. Р.
Яфаев.
27–29 сентября – проходили мероприятия, посвящённые
50-летию КФТИ им. Е. К. Завойского КазНЦ РАН:
• юбилейная научная сессия ООФА РАН;
• Международный симпозиум “Современное развитие
магнитного резонанса” (КФТИ – организатор);
• научная сессия, посвящённая 90-летию со дня рождения члена-корр. АН СССР Б. М. Козырева;
• вручение Международной премии им. Е. К. Завойского Джеймсу С. Хайду (США) за вклад в создание
приборов и методологии ЭПР.
11 октября – д.ф.-м.н., проф., директору института
К. М. Салихову и д.ф.-м.н., проф., зав. лабораторией
А. Р. Кесселю присвоено почётное звание “Заслуженный деятель науки РФ”.
1 ноября – А. А. Бухараев освобождён от должности
учёного секретаря и переведён на должность с.н.с.
в лабораторию физико-химических процессов. На
история
должность учёного секретаря переведён с.н.с. Х. Л.
Гайнутдинов.
Образован ВТК “Томограф – РТ” для создания и
запуска низкополевого медицинского томографа (руководитель: д.ф.-м.н. М. С. Тагиров).
Ноябрь – VII чтения по световому эхо и квантовой оптике
(КФТИ – организатор).
Д.ф.-м.н., проф. И. Б. Хайбуллин избран членом-корр.
АНТ.
К.ф.-м.н., с.н.с. А. А. Бухараев награждён медалью II
степени к ордену “За заслуги перед Отечеством”.
Д.ф.-м.н., проф. И. Б. Хайбуллину и д.ф.-м.н., проф.
В. В. Самарцеву присвоено почётное звание “Заслуженный деятель науки РТ”.
Д.ф.-м.н., проф. А. Р. Кессель награждён медалью им.
П. Л. Капицы РАЕН.
Н. В. Бердунов, Р. И. Хасанов, Р. А. Хасаншин стали соросовскими аспирантами.
Издана монография Б. И. Кочелаева и Ю. В. Яблокова
“The Beginning of Paramagnetic Resonance”.
1996
Июнь-июль – VI Международный симпозиум по фотонному эхо и когерентной спектроскопии (КФТИ – организатор).
19–20 сентября – Международный симпозиум “Современное развитие магнитного резонанса” (КФТИ – соорганизатор). Международная премия им. Е. К. Завойского вручена Джорджу Фейеру (США) за вклад
в развитие магнитного резонанса в физике твёрдого
тела и исследование фотосинтеза.
4–5 ноября – Международный минисимпозиум “Спиновая
динамика”, приуроченный к 60-летию со дня рождения акад. АНТ, члена-корр. РАН, проф. К. М. Салихова (КФТИ – организатор).
11–12 ноября – VII чтения по квантовой оптике, посвящённые памяти проф. У. Х. Копвиллема (КФТИ – организатор).
6 декабря – на основе соглашения между КФТИ и
Казанским НПО ВТИ создан совместный отдел
телекоммуникационных технологий (заведующий:
к.ф.-м.н. В. М. Мусин).
На базе КФТИ создан центр коллективного пользования
(ЦКП) “Спиновая химия” (научный руководитель:
д.ф.-м.н., проф. К. М. Салихов).
Д.ф.-м.н., проф. К. М. Салихов награждён золотой медалью Международного общества ЭПР, а также ему
присвоено почётное звание “Выдающийся учёный”
государственного исследовательского института
RIKEN (Япония).
Д.ф.-м.н. В. В. Самарцев избран членом-корр. РАЕН.
Ю. М. Вашакидзе, Р. А. Хасаншин стали соросовскими
аспирантами.
Казанский физико–технический институт 2006
|
243
Аспирантке Т. Н. Львовой присуждена государственная
стипендия Президента РФ для молодых учёных на
1996 г.
Издана монография К. М. Салихова “Magnetic Isotope
Effect in Radical Reactions”.
1997
23 апреля – группа светового эха преобразована в лабораторию нелинейной оптики (заведующий: д.ф.-м.н.
В. В. Самарцев).
30 мая – д.ф.-м.н., проф. К. М. Салихов избран членомкорр. РАН.
Май – научно-исследовательские работы сотрудников лаборатории молекулярной радиоспектроскопии вошли
в перечень “Важнейшие результаты в области естественных, технических, гуманитарных и общественных
наук РАН за 1995 год”.
23–26 сентября – Международный симпозиум “Современное развитие магнитного резонанса” (КФТИ – организатор). Международную премию им. Е. К. Завойского вручили К. А. Валиеву (Россия) за вклад в
развитие теории спиновой релаксации.
20–22 ноября – Первая молодёжная научная школа
“Когерентная оптика и оптическая спектроскопия”
(КФТИ – соорганизатор).
20–22 ноября – I школа молодых учёных “Актуальные
проблемы магнитного резонанса и его приложений”
(КФТИ – соорганизатор).
31 декабря – умер д.ф.-м.н. И. А. Сафин, зав. лабораторией ядерного магнетизма (1978–1988).
Создан опытный образец низкополевого медицинского
ЯМР томографа с полным комплектом технической
документации, обеспечивающим промышленное серийное производство.
1998
1 января – сверхнизкополевой магнитно-резонансный
томограф МРТ-0.02-КФТИ установлен в многопрофильном клиническом лечебном объединении No 7
г. Казани.
16 февраля – КФТИ организовал совместно с Казанским государственным технологическим университетом учебно-научную лабораторию по исследованию
строения и реакционной способности органических
соединений со статусом научно-вспомогательного
подразделения института (заведующий: в.н.с. Ю. Г. Галяметдинов).
18 марта – постановлением Президиума РАН утверждён
в новой редакции Устав Казанского физико-технического института им. Е. К. Завойского КазНЦ РАН
23–26 сентября – Международный симпозиум “Современное развитие магнитного резонанса” (КФТИ – организатор). Международная премия им. Е. К. Завойского
244
|
история
вручена Джеку Х. Фриду (США) за вклад в изучение
молекулярного движения в жидкостях методом многочастотного ЭПР.
29–31 октября – Вторая молодёжная научная школа
“Когерентная оптика и оптическая спектроскопия”
(КФТИ – соорганизатор).
3–6 ноября – II школа молодых учёных “Актуальные
проблемы магнитного резонанса и его приложений”
(КФТИ – соорганизатор).
30 ноября – академику АНТ, члену-корр. РАН, директору
института К. М. Салихову присуждена Государственная премия РТ 1998 года в области науки и техники
за цикл работ “Спиновая динамика элементарных
физико-химических процессов”, опубликованных в
1974–1997 гг.
К.ф.-м.н., с.н.с. И. А. Файзрахманову и члену-корр. РАН
и АНТ, гл. учёному секретарю АНТ, зав. лабораторией
КФТИ И. Б. Хайбуллину в составе коллектива учёных
ГИПО присуждена Государственная премия РТ 1998
года в области науки и техники за работу “Разработка
научных основ технологии изготовления голограммных
дифракционных решёток и внедрение её в серийное
производство дифракционной оптики ГИПО”.
9 декабря – утверждено “Положение о создании учебнонаучного центра”.
23 декабря – создана совместно с Казанским государственным университетом межведомственная лаборатория радиационной физики и гамма-оптики (соруководители: член-корр. РАН И. Б. Хайбуллин, проф.
Э. К. Садыков, проф. В. В. Самарцев).
24 декабря – институт посетил Президент Российской
академии наук Ю. С. Осипов и познакомился с деятельностью института и его лабораторий.
25 декабря – КФТИ совместно с Казанским государственным университетом образовали межведомственную
лабораторию по когерентной оптике для совместной
подготовки студентов, магистров, аспирантов физического факультета КГУ по специальности “оптика”
и обеспечения научно-технического сотрудничества
между КГУ и КФТИ им. Е. К. Завойского КазНЦ РАН
(заведующий: д.ф.-м.н. В. В. Самарцев).
31 декабря – в связи с завершением работ по теме “Томограф-РТ” ВТК распущен.
Издана монография С. Н. Андрианова, В. В. Самарцева
“Оптическое сверхизлучение и лазерное охлаждение
в твёрдых телах”.
Вышло в свет научно-историческое издание – К. М. Салихов (ред.): “Е. К. Завойский (1907–1976). Материалы
к биографии”.
1999
13 января – утверждено “Положение об итоговом конкурсе работ КФТИ им. Е. К. Завойского КазНЦ РАН”.
22 января – лауреатами Диплома КФТИ стали Н. Р. Садыков и М. А. Файзуллин.
Казанский физико–технический институт 2006
3 февраля – открыта новая специализация в аспирантуре института: 05.03.18 “Математическое моделирование”.
7 мая – КФТИ совместно с Казанским государственным
университетом образовали межведомственную лабораторию радиационной физики и ядерно-физических
методов исследования (заведующий: член-корр. РАН
И. Б. Хайбуллин).
18 мая – состоялось общее собрание научных сотрудников института, на котором К. М. Салихов избран
директором института на новый срок.
18–20 мая – III школа молодых учёных “Актуальные
проблемы магнитного резонанса и его приложений”
(КФТИ – соорганизатор).
21 мая – в связи с 275-летием Российской академии наук
лауреатами Диплома КФТИ стали: А. И. Андреева,
В. А. Зуйков, Г. И. Иванова, В. Е. Катаев, Н. Г. Куркина, С. А. Мигачёв, Х. Л. Мухтасарова, В. Ю. Петухов,
Т. А. Хлебникова, С. К. Черников.
7 июня – в связи с 275-летием Российской академии наук
Президиум РАН и Совет профсоюзов работников РАН
наградили Почётными грамотами РАН: С. М. Ахмина,
Р. З. Бариева, Р. М. Баязитова, А. А. Бухараева, Н. В.
Гайнутдинова, Х. Л. Гайнутдинова, Ю. Г. Галяметдинова, Ф. Ф. Губайдулина, В. А. Жихарева, М. М. Зарипова, О. В. Концевую, В. Н. Лисина, Л. В. Мосину,
В. М. Мусина, Х. Л. Мухтасарову, В. А. Роль-Шиляеву,
В. В. Самарцева, Н. К. Соловарова, Ю. И. Таланова,
В. Ф. Тарасова, Е. А. Туриянского, М. А. Файзуллина,
И. Б. Хайбуллина, С. Я. Хлебникова. 26 сотрудникам
института были объявлены благодарности.
29 июня – член-корр. РАН К. М. Салихов утверждён
директором института на новый срок.
6 сентября – в связи с реализацией Федерально-целевой
программы “Государственная поддержка интеграции
высшего образования и фундаментальной науки на
1997–2000 гг.” КФТИ совместно с Казанским государственным университетом организовали межведомственную учебную лабораторию физики металловедения (заведующий: д.ф.-м.н. Г. Б. Тейтельбаум).
22–24 сентября – Международный симпозиум “Современное развитие магнитного резонанса” (КФТИ – организатор). Международная премия им. Е. К. Завойского
присуждена Джоану ван дер Ваальсу (Нидерланды)
за вклад в ЭПР исследования фотовозбуждённых
триплетных молекул.
26–29 октября – Третья молодёжная научная школа
“Когерентная оптика и оптическая спектроскопия”
(КФТИ – соорганизатор).
27–29 октября – VIII Международные чтения по квантовой акустике (КФТИ – организатор).
Д.ф.-м.н., проф. И. В. Овчинникову присуждено почётное
звание “Заслуженный деятель науки РФ”.
Д.ф.-м.н., проф. А. Р. Кессель награждён медалью им.
Петра I Международной академии наук о природе
и обществе.
история
2000
1 января – утверждена следующая структура научных
подразделений института:
– лаборатория молекулярной радиоспектроскопии;
– лаборатория радиационной физики;
– лаборатория резонансных явлений;
– лаборатория физики перспективных материалов;
– лаборатория нелинейной оптики;
– лаборатория моделирования физико-механических
процессов.
• Отдел химической физики:
– лаборатория молекулярной фотохимии;
– лаборатория физики и химии поверхности.
• Отдел медицинской физики:
– лаборатория биофизики;
– лаборатория методов медицинской физики.
• Группа роста кристаллов.
Назначены руководители ряда отделов и лабораторий:
• К. М. Салихов – зав. отделом химической физики на
общественных началах;
• Я. В. Фаттахов – зав. отделом медицинской физики;
• А. А. Бухараев – зав. лабораторией физики и химии
поверхности.
18–19 января – Х. Л. Гайнутдинов освобождён от должности учёного секретаря в связи с избранием его по конкурсу на должность зав. лабораторией биофизики.
19 января – В. К. Воронкова переведена на должность
учёного секретаря.
1 марта – учреждены ежегодные стипендии КФТИ
им. Е. К. Завойского КазНЦ РАН для талантливых
молодых учёных: стипендия им. Н. С. Гарифьянова
для аспирантов и стипендия им. Б. М. Козырева для
молодых учёных в возрасте до 30 лет.
11 апреля – постановлением Президиума РАН государственные научные стипендии на 2000–2003 гг.
для учёных России присуждены в области физики
и астрономии сотрудникам института: д.ф.-м.н.,
проф., г.н.с. Г. П. Вишневской; д.ф.-м.н., проф.,
г.н.с. И. А. Гарифуллину; д.ф.-м.н., проф., зав. лабораторией А. Р. Кесселю; д.ф.-м.н., проф., зав. лабораторией В. В. Cамарцеву; д.ф.-м.н., проф., г.н.с.
Е. И. Штыркову; в области химии: д.ф.-м.н., проф.,
зав. лабораторией И. В. Овчинникову.
Государственная научная стипендия на 2000–2001 гг.
для молодых учёных России в области материалов и
химической технологии присуждена аспиранту I года
обучения Н. И. Нургазизову.
26 апреля – учреждена премия им. М. Л. Блатта для
работников вспомогательных подразделений, заслуживших добросовестным многолетним трудом
признательность и уважение научных сотрудников
института.
3 мая – на конкурсной основе стипендия им. Б. М. Козырева присуждена А. А. Валидову; а стипендия им.
Н. С. Гарифьянова – Н. И. Нургазизову.
Казанский физико–технический институт 2006
|
245
27–29 сентября – Международный симпозиум “Современное развитие магнитного резонанса” (КФТИ – организатор). Международная премия им. Е. К. Завойского присуждена:
• Хардену М. МакКоннеллу (США) за вклад в понимание сверхтонких расщеплений в органических и
биологических системах;
• фирме “Брукер Аналитик ГмбХ” (директор: Дитер
Шмальбайн, Германия) за выдающиеся достижения в
разработке приборов, ведущих к новым приложениям
ЭПР.
24 октября – Почётными грамотами РАН и Профсоюза работников РАН награждены вед. инженер А. И.
Андреева, гл. бухгалтер Р. Б. Маликова, в.н.с. В. Ю.
Петухов.
26–28 октября – Четвёртая молодёжная научная школа
“Когерентная оптика и оптическая спектроскопия”
(КФТИ – соорганизатор).
Октябрь – конференция по физике низких температур
(КФТИ – соорганизатор).
1–3 ноября – IV школа молодых учёных “Актуальные
проблемы магнитного резонанса и его приложений”
(КФТИ – соорганизатор).
21 ноября – премия им. М. Л. Блатта 2000 года присуждена вед. библиотекарю Р. М. Мингазовой.
24 ноября – создан сайт Казанского физико-технического института им. Е. К. Завойского КазНЦ РАН в
Интернете. Утверждён редакционный совет для сайта
(председатель: к.т.н. С. К. Черников).
7 декабря – Казанский физико-технический институт им.
Е. К. Завойского получил лицензию на издательскую
деятельность.
Член-корр. РАН, директор института К. М. Салихов избран вице-президентом Международного общества
ЭПР.
Приобретён универсальный двухканальный спектральный эллипсометр ЭС-2.
Издана монография К. М. Салихова “10 лекций по спиновой химии”.
Материал подготовила Н. А. Карташёва
ведущий инженер отдела
научно-технической информации
Казанский физико–технический институт 2006
научно−организационная
деятельность
Новые экспериментальные возможности в области сканирующей
зондовой микроскопии
Казанский физико-технический институт им. Е. К. Завойского КазНЦ РАН (вместе с Институтом органической и
физической химии им. А. Е. Арбузова КазНЦ РАН) принимает участие в исследованиях, проводимых при поддержке Федерального центра коллективного пользования
(ФЦКП) “Физико-химические исследования веществ и
материалов”, созданного на базе Казанского государственного университета. Одно из направлений исследований
ФЦКП – это сканирующая зондовая микроскопия (СЗМ).
В 2006 году в рамках ФЦКП Министерством образования
и науки РФ были выделены КФТИ средства на приобретение сверхвысоковакуумной установки Multiprobe P
немецкой фирмы Omicron (см. фото 1). Она состоит из
нескольких вакуумных камер с большим количеством
фланцев, на которых можно размесить устройства для
изучения поверхности различными методами, включая
СЗМ, Оже и фотоэлектронную спектроскопию, дифракцию медленных электронов. Важное преимущество
Multiprobe P – наличие камеры подготовки образцов,
которая через шлюз соединена с основной измеритель-
ной камерой (аналитическим блоком). Это позволяет
приготавливать образцы в вакууме и перемещать их в
измерительный блок без соприкосновения с воздухом.
Камера подготовки образцов оснащена сверхвысоковакуумными испарителями для напыления на подложку
различных материалов. Испаряемое вещество нагревается
электронным пучком (мощностью до 300 Вт) до температуры 160–3300°С. Возможно напыление как из тиглей,
так и методом сублимации, в этом случае электронный
пучок нагревает непосредственно испаряемое вещество.
На фланце камеры подготовки образцов установлена
также ионная пушка, которая позволяет проводить распыление поверхности ионами Ar! с энергией от 300 до
5000 эВ. С помощью последовательно подключённых
форвакуумного, турбомолекулярного, ионизационного и
сублимационных насосов в камере подготовки образцов
можно поддерживать вакуум не хуже 2$10#10 торр, а в
аналитической камере не ниже 2$10#11 торр. К сожалению, на те средства, которые нам были выделены, удалось
оснастить аналитическую камеру только методами СЗМ.
Остальные системы для исследования поверхности (Оже,
РФЭС и др.) можно, в принципе, докупить и установить
позже (при дополнительном финансировании).
Фото 2. Изображение отдельных атомов на поверхности кремния,
полученное методом сканирующей туннельной микроскопии.
Фото 1. Сверхвысоковакуумная установка Multiprobe P.
246
научно–организационная деятельность
В декабре 2006 года установка Multiprobe P была
успешно запущена в эксплуатацию. Это потребовало довольно больших усилий, связанных, в первую очередь, с
перемещением и установкой прибора в предназначенной
для него комнате на 2-ом этаже. По своим размерам он
не проходил не только в двери, но и в окна, поэтому
пришлось Multiprobe P частично демонтировать, а затем
собирать вновь. В транспортировке и установке принимали участие не только сотрудники нашей лаборатории, но и
наши молодые коллеги из других лабораторий, за что им
большое спасибо. Особая благодарность В. С. Романову,
опыт которого очень пригодился при выполнении такелажных работ при разгрузке и транспортировке данной
установки, вес которой превышал 1 тонну.
Сейчас сканирующий зондовый микроскоп, который
установлен в Multiprobe P, позволяет получать изображения поверхности с атомарным разрешением в режимах
сканирующей туннельной микроскопии, контактной и
бесконтактной атомно-силовой микроскопии. Можно
изучать распределение электронной плотности вблизи
Казанский физико–технический институт 2006
|
247
уровня Ферми методом сканирующей туннельной микроскопии. Важным достоинством Multiprobe P является
возможность проводить измерения образцов в широком
интервале температур (от 35 до 600 К) за счёт использования гелиевой продувки. В качестве примера на фото
2 приведено полученное на нашем приборе в режиме
туннельной микроскопии изображение отдельных атомов
на поверхности кремния. Это знаменитое изображение
Si(111)-(7%7), за возможность получения которого была
присуждена Нобелевская премия Г. Биннигу (G. Binnig)
и Х. Рореру (H. Rohrer).
Появление в КФТИ такого уникального прибора (в
России их всего несколько) открывает новые экспериментальные возможности для исследований в области
нанотехнологий, физики и химии поверхности.
А. А. Бухараев
зав. лабораторией физики и химии поверхности
КФТИ, руководитель отдела сканирующей зондовой
микроскопии ФЦКП
Отдел криогенной техники в 2006 году
Прошедший 2006 год для отдела был весьма напряжённым. В институте продолжались плановые научные
исследования при низких температурах. Основные ЭПР
измерения на спектрометрах фирмы Брукер и Вариан велись при гелиевых температурах. Регулярно потреблял
жидкий гелий субмиллиметровый спектрометр ЭПР с
экономичным мини-криостатом (10-литровый сосуд гелия
обеспечивает до 9 заливок). Периодически проводились
магнитные измерения при температурах до 0.3 К, используя гелий-3. Бесперебойно в течение года работал ЯМР
спектрометр Avance 400 с криомагнитом, который, кроме
жидкого гелия, еженедельно потребляет 50 литров жидкого азота. Поддерживать такие системы особенно сложно в
летнее время, когда производители азота останавливаются
на годичную профилактику. Регулярно только с гелием
работала оптическая установка А. М. Шегеды. Немало
измерений в году велись на созданном Н. Н. Гарифьяновым сквид-магнетометре, который за цикл измерений
потребляет до 20 литров гелия.
Первенство по потреблению жидкого азота среди
экспериментальных установок по-прежнему твёрдо
удерживает ионный ускоритель ИЛУ-3. В 2006 году
отдел криогенной техники поддерживал квоту снабжения
азотом установки ИЛУ-3 на уровне 1 тонны в месяц и
не имел замечаний со стороны потребителя.
В конце 2006 года значительной вехой в институте стал запуск сканирующего зондового микроскопа в
лаборатории физики и химии поверхности. В сверхвысоковакуумной камере установки расположена ячейка,
охлаждаемая жидким гелием. Для запуска установки
своевременно было ожижено 40 литров гелия.
За истекший год в отделе было проведено 15 пусков
гелиевой установки и ожижено 3000 литров гелия для
нужд института.
Кроме обеспечения научных исследований криогенными жидкостями в КФТИ, в 2006 году отдел успешно
выполнил два госконтракта с общим объёмом 463 тысячи рублей – бесперебойно работали криогенный ЯМР
томограф фирмы Тошиба в Детской республиканской
клинической больнице МЗ РТ и два ЯМР спектрометра
в ИОФХ им. А. Е. Арбузова КазНЦ РАН.
В 2006 году в отделе произошли коренные изменения
по укреплению материальной базы. Во дворе института
было построено сразу три объекта:
• ангар для приёма, хранения и выдачи жидкого азота
из азотных танков;
• склад с бетонным полом для хранения и сортировки
гелиевых баллонов;
• ангар для хранения транспортных азотных танков,
загружаемых тельфером на автотранспорт.
Следует подчеркнуть, что эта давняя мечта автора
осуществилась благодаря чуткому пониманию наших
производственных проблем новым хозяйственным и
финансовым руководством КФТИ. Запуск этих объ-
248
|
научно–организационная деятельность
ектов значительно улучшил условия труда, повысил
производительность труда и обеспечил сохранность
оборудования.
Однако производственных проблем ещё много. Прежде всего беспокоит состояние стареющего оборудования.
Основной гелиевой установке КГУ-600 уже около 25 лет.
Следует отметить, что в настоящее время в России нет
заводов, выпускающих гелиевые ожижители. Стоимость
Казанский физико–технический институт 2006
зарубежных аналогов составляет около 1 млн. евро.
Хочется верить, что институт приложит все усилия по
изысканию ресурсов и обеспечит перспективу развития
научных исследований в физтехе, в ближайшие десятилетия, в области физики низких температур.
С. Я. Хлебников
заведующий отделом криогенной техники
Международный симпозиум “Modern Problems of Chemical Physics”
С 31 октября по 4 ноября 2006 года в Казани состоялся Международный симпозиум “Modern Problems of
Chemical Physics” (“Актуальные проблемы химической
физики”), приуроченный к 70-летию Кева Минуллиновича Салихова. Симпозиум был организован Казанским
физико-техническим институтом им. Е. К. Завойского
КазНЦ РАН совместно с Академией наук РТ.
В состав оргкомитета вошли: проф. В. Ф. Тарасов, председатель; член-корр. РАН И. Б. Хайбуллин,
заместитель председателя; проф. А. А. Бухараев, заместитель председателя; В. К. Воронкова, учёный секретарь; члены оргкомитета – С. М. Ахмин, Р. М. Ерёмина, C. А. Зиганшина, Л. В. Мосина, И. В. Овчинников,
М. Л. Фалин, Е. Н. Фролова. Локальный оргкомитет
также возглавил В. Ф. Тарасов. Все члены локального оргкомитета: С. А. Абдрахманова, Ю. А. Аджалиев,
С. М. Ахмин, О. И. Богомолова, В. К. Воронкова, Л. В.
Воронова, В. М. Голенева, А. З. Губайдуллина, Р. Р. Гусева, Е. Р. Житейцев, А. А. Коновалов, О. О. Куприянова,
Н. Г. Куркина, С. Г. Львов, Л. В. Мосина, М. Л. Фалин,
М. П. Цейтлин внесли большой вклад
в организацию работы симпозиума, который прошёл во всех отношениях на
высоком уровне.
В симпозиуме приняли участие многие крупные зарубежные и российские
учёные, известные своими работами в
области химической физики: проф. Х. В.
Шписс, один из директоров Макс-Планк
Института исследования полимеров,
Майнц (Германия); проф. К. Мёбиус, Свободный университет Берлина (Германия),
проф. В. Любитц, директор Макс-Планк
Института бионеорганической химии,
Доклад делает профессор Х. В. Шписс.
Мюльхайм ан дер Рур (Германия); проф. Д. Штелик, Свободный университет Берлина (Германия); проф. Г. Бунтковский, Институт физической химии, Йена (Германия);
проф. Х. М. Фит, Свободный университет Берлина (Германия); проф. М. Боуман, Тихоокеанская северо-западная
национальная лаборатория, Ричланд (США); проф. А. ван
дер Ест, Университет Брока, Сант-Катаринес (Канада);
C. Шильгериус, редактор издательства Шпрингер, Вена
(Австрия); д-р У. Айххофф, фирма Брукер БиоСпин,
Райнштеттен (Германия); акад. К. А. Валиев, советник
РАН, Москва; акад. Р. З. Сагдеев, директор Международного томографического центра СО РАН, Новосибирск;
акад. С. Н. Багаев, член президиума РАН, Москва; проф.
С. А. Дзюба, директор Института химической кинетики и
горения СО РАН, Новосибирск; проф. В. А. Ацаркин, Институт радиотехники и электроники РАН, Москва; проф.
Е. Г. Багрянская, Международный томографический центр
СО РАН, Новосибирск; проф. Г. М. Жидомиров, Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН, Новосибирск.
Интересно отметить, что симпозиум собрал вместе пять
научно–организационная деятельность
Казанский физико–технический институт 2006
|
249
Слева направо: профессора К. М. Салихов, К. Мёбиус и Х. М. Фит.
лауреатов Международной премии им. Е. К. Завойского:
К. Мёбиуса, К. А. Валиева, В. Любитца, К. М. Салихова
и Д. Штелика.
На симпозиуме были представлены доклады по ряду
актуальных проблем химической физики:
• спиновая химия, включая химическую поляризацию
ядерных спинов, химическую поляризацию электронных спинов, спиновый катализ, новые методы регистрации короткоживущих парамагнитных частиц,
основанные на магнитно-спиновых эффектах;
• первичные стадии разделения зарядов в фотосинтетических системах;
• cупрамолекулярные системы, наноразмерные частицы;
• cпинтроника;
• молекулярные магнетики;
• элементная база квантовой информатики;
• квантовая память;
• исследование новых материалов квантовой электроники;
• новые методы магнитного резонанса;
• атомно-силовая микроскопия;
• магнитно-резонансная томография.
Все доклады, представленные на симпозиуме, содержали новые весьма интересные результаты. По-существу,
эти доклады были своеобразными репортажами с передового фронта мировой науки. Особо можно выделить
следующие доклады.
Х. В. Шписс продемонстрировал новые возможности
ЯМР спектроскопии при изучении структуры супрамолекулярных систем. Во многих случаях, когда не удаётся
получить монокристаллы супрамолекулярных систем и
нельзя применить рентгеноструктурный анализ, ЯМР
спектроскопия является единственным путём для установления структуры супрамолекулярных систем. Как известно,
с этой целью широко применяется динамическая поляризация ядерных спинов по эффекту Оверхаузера. Х. В. Шписс
в своём докладе показал, что для расшифровки структуры
супрамолекулярных систем весьма информативным является изучение проявлений в спектрах ЯМР двухквантовой
когерентности в состоянии ядерных спинов.
С докладами выступают сотрудники физтеха: Л. И. Савостина, С. А. Моисеев, М. П. Цейтлин.
250
|
научно–организационная деятельность
Казанский физико–технический институт 2006
Выступление
профессора
В. А. Ацаркина.
Профессора Д. Штелик, В. Любитц и Г. Бунтковский в перерыве
между заседаниями.
Принципиально важные результаты были приведены в докладе Х. М. Фита. В его лаборатории создана
установка, которая позволяет регистрировать эффект
химической поляризации ядерных спинов с рекордным
временным разрешением. Благодаря этому, проф. Фиту
удалось наблюдать в реальном времени перераспределение поляризации спинов в системах взаимодействующих
ядерных спинов.
Большой интерес вызвал доклад Д. В. Стася с коллегами (Институт химической кинетики и горения СО РАН,
Новосибирск). Ими разработан метод MARY спектроскопии для регистрации короткоживущих ион-радикалов,
основанный на том, что эффективность синглет-триплетных переходов в спин-коррелированных радикальных
парах имеет особенности в точках пересечения спиновых
уровней этих пар, что, в свою очередь, проявляется в
вероятностях рекомбинации радикальных пар, влияет
на константы скорости химических реакций, на выход
различных продуктов реакции.
Большие возможности высокочастотного ЭПР применительно к изучению механизма разделения зарядов
в реакционном центре фотосинтеза были продемонстрированы в докладе К. Мёбиуса (Свободный университет
Берлина, Германия).
В докладе К. М. Салихова (КФТИ КазНЦ РАН) с соавторами была обсуждена возможность использования
спин-зависимых фотоиндуцированных элементарных
актов в квантовой телепортации и сформулированы
основные требования к системам, на которых можно
реализовать квантовую телепортацию. Теоретически
исследована спиновая динамика в ходе квантовой телепортации в рамках предложенного авторами протокола
квантовой телепортации. Показана перспективность использования разделённых зарядов в реакционном центре
фотосинтетических систем в качестве квантового канала
связи в процессе квантовой телепортации и методики
электронного спинового эха для регистрации результата
квантовой телепортации.
В докладе Б. З. Малкина (КГУ) были представлены
результаты совместной работы теоретиков Казанского
университета и экспериментаторов Университета Павии
(Италия). Получено самосогласованное описание особенностей экспериментально измеренных температурной и полевой зависимостей времени спин-решёточной
релаксации ядер фтора на основе детального анализа
динамики локальных магнитных полей, создаваемых
флуктуирующими магнитными моментами примесных
ионов гольмия. В частности, показано, что аномальное
увеличение скорости ядерной релаксации в точках антипересечений сверхтонких подуровней основного дублета
ионов гольмия может быть обусловлено как туннелированием электронной намагниченности, так и низкосимметричной компонентой случайного кристаллического поля.
Эти механизмы ядерной релаксации могут доминировать
и в случае ядер, входящих в состав интенсивно изучаемых
в последние годы мономолекулярных магнетиков.
Научный уровень симпозиума соответствовал уровню современной мировой науки. В работе симпозиума
приняли участие признанные в мире учёные из США,
Канады и Германии. С удовлетворением можно отметить,
что российские учёные из Новосибирска, Москвы и Казани выступили достойно, представили много хороших
докладов. С уверенностью можно сказать, что наблюдается
повышение активности работы российских учёных, уровня
экспериментальных работ, выполняемых в отечественных
лабораториях. Одной из причин такой положительной тенденции является то, что в последние годы стала заметно
улучшаться приборная база научных исследований.
Сотрудники нашего института также представили доклады на высоком уровне, постарались все: и молодые и те,
чьи работы уже получили международное признание.
Бурные научные дискуссии продолжались и после
докладов, в неофициальной обстановке – во время перерывов на чай-кофе и на Welcome Party. Следует отметить
очень хорошую организацию этих мероприятий.
В. Ф. Тарасов,
председатель оргкомитета симпозиума;
В. К. Воронкова,
учёный секретарь симпозиума
научно–организационная деятельность
Казанский физико–технический институт 2006
|
251
Участие физтеховцев в Международном симпозиуме
в Новосибирске
C 24 по 27 августа 2006 года в Академгородке близ
Новосибирска проходил V Mеждународный симпозиум
по ЭПР стран Азии и Тихого океана (APES-2006). Наш
институт, один из ведущих институтов России в области
исследований методом ЭПР, принял активное участие в
этом мероприятии: делегация из 15 сотрудников представила на симпозиум 2 приглашённые лекции (К. М.
Салихов, В. Ф. Тарасов), 3 устных (В. К. Воронкова,
Н. Е. Домрачева, Г. С. Шакуров) и 9 стендовых докладов. Заявленная тематика конференции была широкой и
разнообразной: от спиновых эффектов и фотохимических
систем до новых материалов и ионов в кристаллах. На
конференции присутствовало свыше 100 человек, которые
представляли более 10 стран мира.
Я, непосредственный участник конференции, начну, пожалуй, с дороги. Состав участников от нашего
института был, в большинстве своём, довольно молодой, а возникшие трудности с приобретением билетов
разрешились просто: все мы поехали одним поездом
и в одном вагоне. Это сразу сделало поездку лёгкой и
весёлой. Ехать до Новосибирска почти двое суток. От
Новосибирска до Академгородка на маршрутном такси
быстро добрались до места. По дороге нас позабавили
названия местных остановок. Как выяснилось, названия
остановок соответствовали названиям институтов: “Полупроводники”, “Автоматика”, “Ядерка”, “Катализ” и т.п.
Разместили нас в хорошей и удобной гостинице “Золотая
долина”. После регистрации нам предложили посетить
местный ботанический сад. Дорога до ботанического
сада заняла минут 30. Пестрая толпа из японцев, индусов, немцев, русских довольно живописно смотрелась в
лесном массиве, поскольку в Академгородке не ясно: то
ли лес внутри городка, то ли городок внутри леса. На
территории ботанического сада мы побывали в дендрарии
и парке бонсай.
На следующий день началась конференция. Открытие
конференции проходило в конференц-зале Дома учёных.
Хочется поблагодарить организаторов конференции за
подготовку, проведение и организацию конференции. С
приветственной речью выступил вице-президент Азиатско-Тихоокеанского общества ЭПР (ЭСР) (APES), директор Института химической кинетики и горения СО РАН,
проф. С. А. Дзюба, он объявил об открытии конференции.
Затем выступили основатель APES, проф. Ч. Рудович
(Польша) и его президент, проф. Х. Охта (Япония). По
окончании конференции был избран новый президент,
проф. Г. Хансон (Австралия). После официального открытия были прослушаны приглашённые лекции. Хочется
отметить японских участников. Их доклады отличались,
на мой взгляд, разнообразием интересов и задач, которые в настоящее время решают японские учёные. Здесь
и твёрдое тело, и квантовые компьютеры, и спиновая
химия, большой интерес вызвал доклад о химических
реакциях, происходящих в слабых магнитных полях,
которые позволяют птицам ориентироваться в магнитном поле Земли и совершать длительные миграционные
перелёты. Много научных сообщений было сделано учёными из Индии и Китая.
Традиционно для подобных конференций в России, в
первый и предпоследний дни, организаторы симпозиума
устроили неформальные вечеринки. Участники конференции смогли встретиться в непринуждённой обстановке
и познакомиться друг с другом, обсудить интересующие
их вопросы. Как уже отмечалось ранее, на конференции было много молодых учёных из разных городов
России, Казахстана и т.д. После открытия конференции
К. М. Салихов у стенда сотрудников института.
Ю. Е. Кандрашкин отвечает на вопрос японского коллеги.
252
|
научно–организационная деятельность
Казанский физико–технический институт 2006
Участники и болельщики футбольного матча.
Слева направо: Е. Р. Житейцев, Р. Г. Галеев,
В. Ф. Тарасов, В. К. Воронкова.
заседания проходили на параллельных
сессиях в двух институтах, расположенных неподалеку, в Международном
томографическом центре и Институте
химической кинетики и горения. Это
позволило участникам на примере двух
институтов лучше узнать, как развивается наука в Сибири. Не обошли вниманием эту конференцию и традиционные
партнёры подобных мероприятий – фирмы Брукер и Джеол. После окончания
научных сессий представители фирм
провели презентацию своего новейшего
оборудования. В заключительные два дня была проведена
стендовая сессия, на которой также были определены
лучшие стендовые доклады. Разнообразие тематики докладов вызвало большой интерес участников.
Перед отъездом наш спортивный заводила Евгений
Житейцев вызвал на товарищеский матч по футболу
команду молодых хозяев. Встречу решили провести на
песчаном пляже “Обского моря”. Хозяев поддержали
коллеги из Казахстана и матч закончился дружественной ничьей. Уезжали мы поздно ночью с прекрасным
настроением от проведённой конференции, замечательных знакомств с нашими молодыми коллегами из Академгородка и других городов и стран, и с надеждой на
скорую встречу.
А. А. Коновалов
Журнал “Applied Magnetic Resonance”
Международный журнал “Applied Magnetic Resonance” – один из первых научных журналов в нашей стране, печатающийся на английском языке и посвящённый
приложениям магнитного резонанса в физике, химии,
биологии, медицине, геохимии, экологии и т.д.
Журнал создан по инициативе члена-корр. РАН К. М.
Салихова при поддержке РАН. Издаётся с 1990 года.
Редакция журнала расположена в КФТИ КазНЦ РАН.
Издателем журнала является издательство Шпрингер
(Вена Нью Йорк), расположенное в Вене, Австрия.
В 1990 году выпущен один том (три выпуска), в
1991 году выпущен один том (четыре выпуска), в 1992
году выпущен один том (шесть выпусков), а начиная с
1993 года, ежегодно, регулярно и с высоким качеством,
удовлетворяющим требованиям международной научной
общественности и издательства Шпрингер, выпускаются
два тома (четыре выпуска каждый).
Impact factor журнала: 1995 – 0.95; 1996 – 0.656;
1997 – 0.665; 1998 – 0.811; 1999 – 0.659; 2000 – 0.776;
2001 – 0.737; 2002 – 0.673; 2003 – 0.874; 2004 – 0.665;
2005 – 0.743.
Журнал индексируется в
Current Contents, Sci, SciSearch,
Research Alert, INSPEC, Elsevier BIOBASE/Current Awareness
in Biological Sciences, Chemistry Citation Index, Chemical
Abstracts.
“Applied Magnetic Resonance” публикует оригинальные статьи, предпочтительно
по новым приложениям техники магнитного резонанса
и по новым экспериментальным методам. Рутинные
приложения в структурной химии находятся вне тематики журнала. Журнал печатает приглашённые обзорные статьи по методам и приложениям ЯМР, ЯКР, ЭПР,
мёссбауэровской спектроскопии и т.д. Публикуются
специальные выпуски под редакцией известных учёных, посвящённые актуальным проблемам магнитного
резонанса. Есть раздел информации о конференциях
по магнитному резонансу и новому оборудованию, а
также рецензий на новые книги.
научно–организационная деятельность
Казанский физико–технический институт 2006
|
253
На заседании редакционной коллегии журнала
1 ноября 2006 года.
Слева направо: М. С. Тагиров, В. А. Ацаркин,
К. Мёбиус, В. Любитц, С. А. Дзюба,
Л. К. Аминов, А. В. Ильясов, Л. В. Мосина.
Слева направо: Л. В. Мосина, С. Шильгериус,
С. М. Ахмин.
“Applied Magnetic Resonance” опубликовал специальные выпуски оригинальных статей, подготовленных в
рамках Амперовских конгрессов, а также ряда специализированных Амперовских симпозиумов и международных
конференций.
В 2006 году редакцией осуществлен выпуск 30 и 31
томов журнала, четыре выпуска каждый. Среди них – специальный выпуск, посвящённый 70-летним юбилеям
проф. К. Мёбиуса и члена-корр. РАН К. М. Салихова
и подготовленный акад. Ю. Н. Молиным (Институт химической кинетики и горения СО РАН, Новосибирск)
и проф. Р. Биттлом (Свободный университет Берлина,
Германия). И К. Мёбиус, и К. М. Салихов внесли значительный вклад в развитие и приложения спектроскопии
магнитного резонанса. В этом выпуске журнала собраны
статьи их друзей и коллег, представляющие современное положение магнитного резонанса и отражающие
широкое разнообразие научных интересов К. Мёбиуса
и К. М. Салихова.
Проф. К. Мёбиус (Свободный университет Берлина,
Германия) и проф. Мартина Хубер (Гюйгенская лаборатория Лейденского университета, Нидерланды) подготовили специальный выпуск, посвящённый 80-летию проф.
Дж. Фейера и 50-летнему юбилею открытого им метода
двойного электронно-ядерного резонанса (ДЭЯР). Этот
метод революционизировал ЭПР спектроскопию сложных
систем. К. Мёбиус и Мартина Хубер собрали статьи коллег и учеников Дж. Фейера, связанные с исследованиями
Дж. Фейера в разные периоды его жизни. Естественно,
С. Шильгериус
(редактор издательства Шпрингер)
что большую часть этого специального выпуска составляют работы в области развития приборов магнитного
резонанса и приложений по изучению фотосинтетических
протеинов. Однако, другие важные белковые и модельные
системы, а также мембраны были достойно представлены
в этом выпуске.
Значительным событием в жизни “Applied Magnetic
Resonance” стало расширенное заседание редакции, состоявшееся 1 ноября 2006 года в рамках Международного
симпозиума “Актуальные проблемы химической физики”.
На заседании присутствовали К. М. Салихов (главный
редактор), У. Айххофф, Л. К. Аминов, В. А. Ацаркин,
Е. Г. Багрянская, М. К. Боуман, И. А. Гарифуллин, С. А.
Дзюба, А. В. Ильясов, В. Любитц, К. Мёбиус, И. В. Овчинников, М. С. Тагиров, Х. В. Шписс, Д. Штелик, Л. В.
Мосина (зам. гл. ред. по научно-редакционным вопросам),
С. М. Ахмин (зам. гл. ред. по издательским вопросам) и
С. Шильгериус (редактор издательства Шпрингер). Было
обсуждено положение дел в настоящем. Работа редакции
в Казани получила отличную оценку. Были намечены
планы на будущее, включающие решение издательства
Шпрингер сделать электронную версию нашего журнала
доступной в интернете.
Л. В. Мосина
заместитель главного редактора
254
|
научно–организационная деятельность
Казанский физико–технический институт 2006
“EPR newsletter”: все новости жизни ЭПР сообщества для Вас!
В прошлом году истёк трёхлетний срок моего пребывания
на посту главного редактора “EPR newsletter” [1–3], официального органа Международного общества ЭПР (ЭСР)
(www.ieps.org) (МОЭ), объединяющего более тысячи учёных, применяющих метод ЭПР в своих исследованиях.
Однако Вольфганг Любитц, новый президент МОЭ, высоко оценив нашу работу по выпуску “EPR newsletter”,
предложил мне продолжить эту деятельность. Вместе со
мной продолжили свою работу Томас Приснер (Институт физической химии, Франкфурт-на-Майне, Германия),
помощник главного редактора по Европе, и Сергей Михайлович Ахмин, технический редактор. Грэма Тимминса
(Университет Нью-Мексико, Альбукерк, США), помощника главного редактора по Северной и Южной Америке,
сменила Кандис Клуг (Медицинский колледж Висконсина, Милуоки, США), а Такеджи Такуи, помощника
главного редактора по Азиатско-тихоокеанскому региону,
сменил Хитоши Охта (Университет Кобе, Кобе, Япония).
Как и прежде, pdf-версия “EPR newsletter” размещается
на вебсайте www.epr-newsletter.ethz.ch (с любезного согласия руководства Федеральной технической высшей
школы, Цюрих, Швейцария), а печатные копии изготавливает типография “Печатное дело ЛаПлум и сыновья”
(Биллерика, Массачусетс, США). Филиал фирмы Брукер
БиоСпин в Биллерике (Массачусетс, США) занимается
распространением печатных копий вестника.
На страницах “EPR newsletter” читатель находит
актуальную информацию о жизни МОЭ, различных
премиях и юбилеях, новых книгах и журналах, компьютерных программах и методах, экспериментальных
ноу-хау, объявления и отчёты о локальных и международных конференциях, объявления о вакансиях и
желающих найти работу, информацию о продаже и
обмене оборудования, рекламу спонсоров. Это делает
“EPR newsletter” необходимой составной частью жизни
любого исследователя, применяющего метод ЭПР в своей
работе. Мы по-прежнему огромное внимание уделяем
роли личности исследователя в науке, многогранности
таланта и его проявлений.
Алекс Мюллер (Цюрих, Швейцария), нобелевский
лауреат, разделил с нами своё увлечение символизмом
числа пять и пятикратной симметрией [4]. Джон Пилброу (Мельбурн, Австралия), почётный член МОЭ и его
бывший президент, представил статью о своих поисках
связи между научным знанием и христианской верой
[5]. Эрвин Хан (Беркли, США), почётный член МОЭ,
в прекрасном эссе “Краткая история физики музыки”,
наполовину историческом и наполовину физическом,
ответил на вопрос, разрушает ли объективное знание
лиризм и красоту искусства [6].
Подборка воспоминаний о том, как проходили первые
биофизические исследования мембран с нитроксидными
спиновыми метками в лаборатории Хардена МакКоннел-
ла (Станфорд, США) [7], дали читателю возможность
проникнуться атмосферой научного поиска и понять,
как делаются великие открытия.
В 2006 году мировое сообщество ЭПР понесло тяжёлую и невосполнимую утрату – ушёл из жизни Артур
Швайгер (Цюрих, Швейцария). Алекс Ангерхофер, Джефф
Хармер, Гуннар Ешке, Алессандро Понти и Сабина Ван
Доорслеер, его ученики и сотрудники, на страницах “EPR
newsletter” рассказали о своём восприятии этого выдающегося учёного и о том, какое влияние он оказал на их
путь в науке [8]. Всю боль от этого безвременного ухода
Вольфганг Любитц, Алекс Мюллер, Дитер Шмальбайн,
Джон Пилброу, Кев Салихов и Рихард Эрнст выразили
в своих прощальных словах [9]. Как эхо разносторонней
научной деятельности Артура Швайгера прозвучала его
статья с соавторами о программе для контроля работы
ЭПР спектрометров [10].
Двойной номер “EPR newsletter” 16/2-3, посвящённый 50-летнему юбилею открытия метода двойного
электронно-ядерного резонанса (ДЭЯР) – дань уважения
Джорджу Фейеру (Ла Хойа, США) [11]. Нам удалось
подобрать соответствующий материал практически для
всех колонок “EPR newsletter”, даже обложка этого номера отражает исследования методом ДЭЯР, которые
проводил Йос Дисселхорст, обладатель серебряной медали МОЭ по аппаратуре ЭПР. Прежде всего, Джордж
Фейер дал интервью “EPR newsletter”. Приправленное
его замечательным чувством юмора, оно демонстрирует
научно–организационная деятельность
безграничную глубину личности этого великого человека.
Мы благодарны Американскому физическому обществу,
давшему разрешение перепечатать первую статью Дж.
Фейера по ДЭЯР. Джон Пилброу подготовил подборку
статей, показывающих разнообразие направлений, в которых идёт развитие этого метода: от физики твёрдого
тела через химию к биологии. Они напоминают нам, что
часто ДЭЯР является единственным методом, позволяющим получить информацию о сверхтонких взаимодействиях и структуре. Даниелла Гольдфарб, великолепный
специалист в области ДЭЯР, представила вниманию
читателей исчерпывающий обзор “Высокополевой импульсный ДЭЯР – за и против”.
Как мог заметить наш внимательный читатель, все
четыре года патриархи магнитного резонанса охотно и
активно сотрудничают с “EPR newsletter”. Поколение
более молодых ЭПР исследователей не столь открыто
для этого сотрудничества. Для того, чтобы обеспечить
баланс, мы ввели новую колонку “Награда МОЭ для молодого исследователя: несколько лет спустя”. Эта колонка
посвящена прошлым лауреатам этой награды и даёт им
возможность раскрыть свой путь в науку, рассказать о
своей жизни сегодня, поделиться проблемами, с которыми они сталкиваются и которые они решают, и т.д. В
этом номере Марк Ньютон, лауреат 2001 года, рассказал
о начале своих ДЭЯР исследований в Кларендонской
лаборатории (Оксфорд, Великобритания). Специальная
Казанский физико–технический институт 2006
|
колонка представляет нашим читателям молодых исследователей в области ЭПР, которые недавно стали членами
профессорско-преподавательского состава в университетах и институтах различных стран мира.
Огромный интерес читателей к нашим публикациям
и высокая оценка нашей работы как официальными лицами МОЭ, так и всем ЭПР сообществом, вдохновляют
нашу команду.
Литература
1. Мосина Л.В.: Казанский физико-технический институт имени Е. К.
Завойского 2003. Ежегодник (Салихов К.М., ред.), с. 196–198. Казань: ФизтехПресс 2004.
2. Мосина Л.В.: Казанский физико-технический институт имени Е. К.
Завойского 2004. Ежегодник (Салихов К.М., ред.), с. 215–216. Казань: ФизтехПресс 2005.
3. Мосина Л.В.: Казанский физико-технический институт имени Е. К.
Завойского 2005. Ежегодник (Салихов К.М., ред.), с. 200–201. Казань: ФизтехПресс 2006.
4. Müller K.A.: EPR newsletter 15, nо. 4, 6–8 (2006)
5. Pilbrow J.R.: EPR newsletter 16, nо. 1, 10–11 (2006)
6. Hahn E.L.: EPR newsletter 16, nо. 2-3, 10–12 (2006)
7. EPR newsletter 15, nо. 4, 10–13 (2006)
8. EPR newsletter 16, nо. 1, 14–16 (2006)
9. EPR newsletter 16, nо. 1, 17–20 (2006)
10. EPR newsletter 16, nо. 1, 21 (2006)
11. EPR newsletter 16, nо. 2-3 (2006)
Л. В. Мосина
главный редактор
Международная премия им. Е. К. Завойского 2006
Международная премия им. Е. К. Завойского учреждена
в 1991 году. Эта премия получила поддержку Казанского
физико-технического института им. Е. К. Завойского, Казанского государственного университета, АН Республики
Татарстан и издательства Шпрингер (Вена Нью Йорк),
которое сотрудничает с Казанским физико-техническим
институтом в издании международного журнала “Applied
Magnetic Resonance”. Премия получила признание Амперовского общества, Международного общества ЭПР
(ЭСР), Президиума и Президента РАН, Госсовета и
правительства Республики Татарстан. Она получила
высокую международную оценку как значительная премия за научные достижения.
Премия им. Е. К. Завойского присуждается за выдающийся вклад в применения или развитие электронного
парамагнитного резонанса в любой области науки. Лауреат получает диплом, медаль и $1000 (CША). Лекция
лауреата о своей работе публикуется в журнале “Applied
Magnetic Resonance”. Церемония вручения премии проходит в Казани, где лауреат и его(её) супруга(супруг)
255
Лауреат премии им. Е. К. Завойского 2006 года Ян Шмидт.
256
|
научно–организационная деятельность
Казанский физико–технический институт 2006
На церемонии вручения Международной премии
им. Е. К. Завойского 2006.
Cлева направо: З. Р. Валеева, К. М. Салихов,
Я. Шмидт.
являются почётными гостями правительства Республики Татарстан.
Выборы лауреата и церемония вручения этой престижной премии в 2006
году проходили в классическом формате. Лауреат был выбран международным
комитетом в следующем составе: К. М.
Салихов (Казань, Россия), председатель,
и члены: Дж. Фейер (Ла Хойа, США),
Д. Гаттески (Флоренция, Италия), Х. М.
МакКоннелл (Станфорд, США), К. А.
МакЛохлан (Оксфорд, Великобритания)
и К. Мёбиус (Берлин, Германия). В начале 2006 года
комитет обратился примерно к 50 самым авторитетным
специалистам в области ЭПР с письменной просьбой
назвать кандидата. Одновременно объявление о приёме
выдвижений было опубликовано в журнале “Applied
Magnetic Resonance”, Амперовском Бюллетене и “EPR
newsletter”, официальном органе Международного общества ЭПР (ЭСР). Были рассмотрены все кандидатуры,
названные до 1 апреля 2006 года. В результате широкого обсуждения всех кандидатур решение комитета было
единодушным – лауреатом премии 2006 был назван Ян
Шмидт, профессор Гюйгенской лаборатории (Лейден,
Нидерланды).
Профессор Шмидт был отмечен за выдающийся
вклад в развитие высокополевых и высокочастотных
импульсных методов ЭПР и ДЭЯР в приложениях к
полупроводниковым наноматериалам. За шестнадцать лет
существования этой премии, высокого звания лауреата
были удостоены 19 выдающихся учёных из разных стран
мира (в 1994 году, в ознаменование 50-летней годовщины
открытия ЭПР, было названо три лауреата; а 2004 году,
в ознаменование 60-летней годовщины открытия ЭПР,
было названо два лауреата), среди них три представителя России – проф. Я. С. Лебедев и наши земляки, акад.
К. А. Валиев и член-корр. РАН К. М. Салихов, а также
фирма Брукер БиоСпин.
Вручение премии им. Е. К. Завойского является значительным событием в культурной жизни Республики
Татарстан и сопровождается рядом мероприятий. К
церемонии вручения приурочивается ежегодный Международный симпозиум “Современные достижения магнитного резонанса”. В 2006 году он проходил с 27 по
29 сентября. Церемония вручения премии проходила 29
сентября в здании Национального культурного центра
“Казань” под председательством проф. К. М. Салихова. В
ней участвовали докладчики конференции, а также учё-
ные и студенты университетов и научно-исследовательских институтов Казани. К. М. Салихов объявил решение
комитета. З. Р. Валеева, заместитель Премьера-министра
Республики Татарстан, вручила проф. Я. Шмидту диплом лауреата, медаль и денежный чек. Лауреата тепло
поздравили проректор КГУ, проф. Н. К. Замов; заместитель председателя КазНЦ РАН, проф. О. Г. Синяшин
и Президент АН РТ, проф. А. М. Мазгаров. Лауреату
были переданы поздравления от имени Амперовского
общества, Международного общества ЭПР (ЭСР) и
Международного общества магнитного резонанса.
Ян Шмидт прочитал лекцию, в которой рассказал
о сорока годах исследований по следам пионеров ЭПР
спектроскопии. Торжественное собрание сопровождалось
выступлением струнного квартета “Кантилена”. Церемония завершилась банкетом в честь лауреата.
Во время своего пребывания в Казани Ян Шмидт и
его супруга посетили музей истории КГУ, где экспонируется экспериментальное оборудование Е. К. Завойского, а также достопримечательности Казани и Раифский
монастырь.
Л. В. Мосина
учёный секретарь комитета
по присуждению премии им. Е. К. Завойского
научно–организационная деятельность
Казанский физико–технический институт 2006
Премия им. М. Л. Блатта 2006
Ежегодно присуждая премию им. М. Л. Блатта, научные
сотрудники института выражают свою признательность
и уважение тем работникам вспомогательных подразделений, которые многолетним и добросовестным трудом,
неформальным подходом к своему делу сниcкали доброе
отношение к себе.
Комитет по присуждению премии им. М. Л. Блатта
работникам вспомогательных подразделений и Учёный
совет Казанского физико-технического института КазНЦ
РАН приняли решение: за многолетний добросовестный
труд и чуткое, внимательное отношение к сотрудникам
института присудить премию 2006 года ведущему экономисту планово-экономической группы Земфире Закировне
Шамсутдиновой.
Земфира Закировна работает в КФТИ с 1992 года,
начав свою трудовую деятельность в должности экономиста в бухгалтерии, а с 2004 года работает ведущим
экономистом планово-экономической группы. Она хорошо
знает свою работу и добросовестно относится к своим
обязанностям. При этом Земфира Закировна – очень
терпеливая, вежливая, тактичная, коммуникабельная и
просто симпатичная женщина.
В. Н. Лисин
председатель комитета по присуждению
премии имени М. Л. Блатта
Земфира Закировна Шамсутдинова
|
257
Казанский физико–технический институт 2006
цифры и факты
2006 год в цифрах
Кадры (на 1 декабря 2006 г.)
• Членов-корреспондентов РАН – 2 (из них 1 совместитель)
• Докторов наук – 28 (из них 6 совместителей)
• Кандидатов наук – 70 (из них 2 совместителя)
Уволены
1. Архипов А.А., инженер I категории
2. Архипова С.С., вед. инженер
3. Балакирева Г.Х., уборщица
4. Гайнутдинов Л.Н., фрезеровщик
5. Гарнов Г.А., инженер-исследователь
6. Ибрагимова Р.Х., вед. бухгалтер
7. Исмаилова А.И., науч. сотрудник
8. Ихсанов Т.Р., инженер
9. Крайнов А.И., токарь
10. Любимов В.Ю., инженер-исследователь
11. Матухина Л.Е., мл. науч. сотрудник
12. Мухаметшина А.Г., мл. науч. сотрудник
13. Неграшов И.В., мл. науч. сотрудник
14. Носков М.И., науч. сотрудник
15. Нургазизов Н.И., науч. сотрудник
16. Нурутдинов Р.М., мл. науч. сотрудник
17. Осипов В.Н., вед. инженер-электроник
18. Солдатова Н.В., вед. бухгалтер
19. Спиридонова Л.В., лаборант-исследователь
20. Таланов Д.Ю., вед. инженер
21. Хуснутдинов Р.Р., мл. науч. сотрудник
Средний возраст (лет)
• Докторов наук – 61
• Кандидатов наук – 47
• Научных сотрудников без степени – 35.5
Финансирование (в тыс. руб. на 1 января 2007 г.)
• Общий объём – 90012.0
• Финансирование РАН – 46539.6, из него:
– базовое, в том числе кап. ремонт – 30944.6
– целевое – 15595.0
• Федеральное агентство по науке и инновациям (Роснаука) – 26620.0, в том числе:
– РЦКП – 25040.0
– Научные школы – 1280.0
– Гранты Президента РФ для государственной поддержки молодых российских учёных – кандидатов
наук и их научных руководителей – 300.0
• Гранты РФФИ – 11568.4, из них:
– Инициативные научные проекты – 7373.4
– Материально-техническая база – 1300.0
– Конференции – 145.0
– Ориентированные проекты – 2600.0
– Издательские проекты – 38.0
– Участие учёных в международных мероприятиях
за рубежом – 112.0
• Финансовые средства, выделенные на проведение
фундаментальных и прикладных исследований, направленных на реализацию проектов приоритетных
направлений развития науки в РТ в 2006 г. – 1763.0,
в том числе:
– Научные проекты – 1343.0
– Организация и проведение научных международных мероприятий – 420.0
Приняты
1. Галялтдинов М.К., вед. инженер
2. Зинкевич Т.А., стажер-исследователь
3. Золина В.В., бухгалтер
4. Хакимова Л.Н., бухгалтер II категории
Среднегодовая численность (человек)
• Общая численность – 237 человек (из них 26 совместителей)
• Научных сотрудников – 147 (из них 15 совместителей)
• Действительных членов АН РТ – 2 (из них 1 совместитель)
• Членов-корреспондентов АН РТ – 1
258
цифры и факты
• Финансовые средства, выделенные Кабинетом Министров РТ на проведение научных международных
мероприятий – 300.0
• Договора – 2996.8, в том числе:
– Услуги – 536.2
– Научно-исследовательские работы – 2460.6
– Другие источники – 224.2
Казанский физико–технический институт 2006
|
259
Публикации
• Сборники – 4
• Учебные пособия – 2
• Статьи: всего – 206, из них:
– в зарубежных изданиях – 75
– в отечественных центральных журналах – 39
– в других изданиях – 92
• Тезисы: всего – 234, из них:
– в зарубежных изданиях – 174
– в других изданиях – 60
Темы, финансируемые из госбюджета (Отделение физических наук РАН)
1. Исследование фотоиндуцированных молекулярных
процессов методами радиоспектроскопии и оптической спектроскопии.
2. Синтез и исследование новых материалов оптоэлектроники, поиск путей управления их свойствами.
3. Исследование микро- и наноструктур методами
сканирующей силовой микроскопии (ССМ) и спектроскопии (ССС).
4. Разработка физико-химических основ ионно-лучевой
модификации материалов для наноэлектроники и
спинтроники: радиационно-стимулированный синтез магнитных и оптически активных наноструктур
в диэлектриках и полупроводниках.
5. Экспериментальное и теоретическое исследование
новых физических явлений в акустике и оптике
магнитных диэлектриков и полупроводников.
6. Создание (синтез) и исследование парамагнитных
жидких кристаллов и неупорядоченных систем с
особыми магнитными и оптическими свойствами.
7. Исследование магнетизма и динамики кристаллической решётки в диэлектрических кристаллах и
8.
9.
10.
11.
12.
неупорядоченных системах радиоспектроскопическими методами.
Радиоспектроскопические исследования сверхпроводимости, магнетизма и фазовые переходы в сильнокоррелированных электронных системах.
Разработка фундаментальных проблем функционирования оптической фазовой памяти на основе явлений
типа фотонного эха и сверхизлучения в примесных
кристаллах и разработка оптимальных режимов
использования неклассического света в квантовых
устройствах обработки информации.
Радиоспектроскопические и биофизические исследования характеристик элементов нейронных сетей.
Развитие радиоспектроскопических методов медицинской диагностики.
Развитие методов магнитно-резонансной томографии.
Разработка методов и средств математического моделирования физико-механических процессов на многопроцессорных системах с разделённой памятью.
260
|
цифры и факты
Казанский физико–технический институт 2006
Проекты, финансируемые на конкурсной основе
Для проектов, выполняемых несколькими организациями,
указаны координаторы от КФТИ.
Программы фундаментальных исследований
Президиума РАН
1. Квантовая макрофизика.
– Лазерное охлаждение примесных кристаллов и интерференционные эффекты квантовой оптики. Самарцев
В.В., д.ф.-м.н.
– Исследование микроскопического расслоения на магнитные и металлические фазы в сверхпроводящих
соединениях. Тейтельбаум Г.Б., д.ф.-м.н.
– Изучение эффектов спиновой поляризации магнитных
примесей электронного остова в кондо-полупроводниках. Альтшулер Т.С., к.ф.-м.н.
2. Низкоразмерные квантовые наноструктуры.
Квантовый транспорт электронов в магнитных наноконтактах. Бухараев А.А., д.ф.-м.н.
3. Разработка фундаментальных основ создания научной распределённой информационно-вычислительной
среды на основе технологий GRID.
Возможность применения электронных спинов в
квантовом исчислении. Салихов К.М., д.ф.-м.н.
4. Фемтосекундная оптика и новые материалы.
Фемтосекундная когерентная спектроскопия полимерных плёнок, активированных различными добавками.
Лобков В.С., к.ф.-м.н.
5. Теплофизика и механика интенсивных энергетических
воздействий.
Динамика фазовых переходов и дефектообразование в полупроводниковых кристаллах при импульсных энергетических воздействиях. Баязитов Р.М.,
д.ф.-м.н.
Целевая программа Президиума РАН “Поддержка
молодых учёных”
1. Поддержка деятельности институтов РАН по
привлечению талантливой молодёжи к научной
работе.
Салихов К.М., д.ф.-м.н.
2. Поддержка проведения научных школ для молодых
учёных.
– Когерентная оптика и оптическая спектроскопия.
Самарцев В.В., д.ф.-м.н.
– Актуальные проблемы магнитного резонанса и его
приложений. Воронкова В.К., к.ф.-м.н.
Программы фундаментальных исследований
Отделения физических наук РАН
1. Новые материалы и структуры. Направление: Новые
гетероструктурированные и композитные материалы с особыми свойствами.
– Создание и исследование новых материалов (металломезогены, полимерные нанокомпозиты, углеродные
нанотрубки) для оптоэлектроники и информатики.
Салихов К.М., д.ф.-м.н.; Овчинников И.В., д.ф.-м.н.
– Исследование особенностей проявления нелинейнооптического, анизотропно-магнитного и электронного отклика в наноструктурах, формируемых ионной
имплантацией. Хайбуллин И.Б., д.ф.-м.н.
– Исследование фото- и электролюминесцентных свойств
нанокомпозитных структур на основе кремния, синтезированных в сильно неравновесных условиях. Баязитов
Р.М., д.ф.-м.н.
2. Оптическая спектроскопия и стандарты частоты.
Когерентная оптическая спектроскопия на основе явлений фотонного эха и сверхизлучения и её
приложения к контролю перспективных носителей
информации для процессоров. Самарцев В.В., д.ф.м.н.
3. Сильнокоррелированные электроны в полупроводниках, металлах, сверхпроводниках и магнитных
материалах.
Локальные свойства сильнокоррелированных сверхпроводящих и магнитных систем. Тейтельбаум Г.Б.,
д.ф.-м.н.
4. Спин-зависимые эффекты в твёрдых телах и спинтроника.
Теоретическое и экспериментальное исследование
возможностей создания спинового клапана на основе
наноконтактов и слоистых гетероструктур. Гарифуллин И.А., д.ф.-м.н.
5. Когерентные акустические поля и сигналы.
Когерентная нестационарная фонон-фотонная спектроскопия кристаллов. Самарцев В.В., д.ф.-м.н.
цифры и факты
Федеральные целевые научно-технические
программы “Исследования и разработки по
приоритетным направлениям развития науки и
техники на 2002–2006 гг.”
Приоритетное направление “Развитие
инфраструктуры”
1. Подпрограмма “Развитие инфраструктуры” (XI
очередь – Центры коллективного пользования)
Научно-методическое, организационное и материально-техническое обеспечение развития Регионального
центра коллективного пользования физико-химических исследований веществ и материалов научным
оборудованием для проведения научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических
работ по приоритетным направлениям Программы.
Координаторы от КФТИ: Салихов К.М., д.ф.-м.н.;
Тарасов В.Ф., д.ф.-м.н.
2. Подпрограмма “Развитие системы ведущих научных
школ как среды генерации знаний и подготовки научно-педагогических кадров высшей квалификации”
(XII очередь – Научные школы)
Исследование спиновых кластеров и самоорганизующихся систем – новых материалов для квантовой
информатики, оптоэлектроники, спинтроники и квантовой электроники. Салихов К.М., д.ф.-м.н.
Конкурсы Российского фонда фундаментальных
исследований (РФФИ)
Инициативные проекты
1. Альтшулер Т.С., к.ф.-м.н.: Дальнодействующее взаимодействие между магнитными примесями в боридах
редких земель и элементов переходной группы (No 0602-16319)
2. Андрианов С.Н., д.ф.-м.н.: Исследование режимов
самоохлаждения в радиационно-сбалансированных
лазерах (No 06-02-81037)
3. Богданова Х.Г., д.ф.-м.н.: Изучение взаимосвязи электрических, магнитных и упругоакустических свойств
магнитоупорядоченных веществ (No 05-02-16087)
4. Бухараев А.А., д.ф.-м.н.: Исследование механизмов
гигантского магнитосопротивления в наноконтактах
(No 05-02-16550)
5. Водопьянов Б.П., к.ф.-м.н.: Изучение особенностей
прохождения спин-поляризованного тока через мезоскопические структуры, содержащие сверхпроводящие и магнитные материалы (No 06-02-17233)
6. Воронкова В.К., к.ф.-м.н.: Обменные взаимодействия
и спиновая динамика в многоядерных кластерах на
основе 3d и 4f ионов (No 04-02-17163)
7. Гайнутдинов Х.Л., д.б.н.: Исследование эффектов
воздействия на Са-сигнальную систему нейрона
при ассоциативном и неассоциативном обучении у
виноградной улитки (No 04-04-48817)
Казанский физико–технический институт 2006
|
261
8. Гайнутдинова Т.Х., к.б.н.: Роль оксида азота и его
метаболитов в формировании долговременной сенситизации как модели патологической реакции на экстрастимулы у виноградной улитки (No 06-04-48834)
9. Галяметдинов Ю.Г., д.х.н.: Жидкокристаллические
комплексы лантанидов с магнито- и оптически-анизотропными свойствами (No 04-03-32923)
10. Гарифуллин И.А., д.ф.-м.н.: Исследование индуцированного сверхпроводимостью ферромагнетизма в
гетероструктурах сверхпроводник/ферромагнетик
(No 05-02-17198)
11. Домрачева Н.Е., к.ф.-м.н.: ЭПР новых самоорганизующихся наноструктурных материалов: жидкокристаллических металлодендримеров (No 06-03-32387)
12. Ерёмина Р.М., к.ф.-м.н.: Электронный парамагнитный резонанс в кристаллах La1#хMхMnO3 (М " Ва,
Са) (No 06-02-17401)
13. Калачёв А.А., к.ф.-м.н.: Разработка физических принципов оптической квантовой памяти и голографии
(No 04-02-17082)
14. Калинкин А.А., к.ф.-м.н.: Базовые (фундаментальные)
проблемы усиления бифотонов в режиме триггерного
оптического сверхизлучения (No 05-02-16169)
15. Лобков В.С., к.ф.-м.н.: Фундаментальные проблемы
фемтосекундного лазерного охлаждения полупроводников, легированных стёкол и полимеров (No 06-0216491)
16. Мамин Р.Ф., к.ф.-м.н.: Динамическая неоднородность
вблизи структурных фазовых переходов в соединениях сложного состава (No 05-02-17182)
17. Моисеев С.А., д.ф.-м.н.: Квантовая память, основанная
на фотонном эхо в оптически плотных средах (No 0602-16822)
18. Петрушкин С.В., к.ф.-м.н.: Разработка фундаментальных проблем лазерного охлаждения кристаллов
и стёкол, легированных редкоземельными ионами
(No 04-02-16932)
19. Попов Е.А., д.ф.-м.н.: Фундаментальные проблемы
мультипольного сверхизлучения и квантовой интерференции в гамма-оптике (No 05-02-16567)
20. Салихов К.М., д.ф.-м.н.: Квантовая телепортация с
участием фотоиндуцированного переноса электрона
(No 06-03-32175)
21. Самарцев В.В., д.ф.-м.н.: Физические принципы многоимпульсного управления когерентными и релаксационными процессами в фотонных эхо-процессорах
(No 05-02-16003)
22. Тарасов В.Ф., д.ф.-м.н.: Управление зарядовым состоянием примесных ионов хрома в синтетическом
форстерите (No 06-02-16662)
23. Тейтельбаум Г.Б., д.ф.-м.н.: Особенности фазового
расслоения в сильнокоррелированных электронных
системах (No 04-02-17137)
24. Уланов В.А., д.ф.-м.н.: Магнитоупругие свойства
кластеров примесных d-ионов с трёхкратновырожденными основными орбитальными состояниями в
кристаллах флюоритов (No 04-02-16616)
262
|
цифры и факты
25. Фалин М.Л., к.ф.-м.н.: Оптическое детектирование
электронно-ядерных взаимодействий примесных
редкоземельных ионов в возбуждённых состояниях
в диэлектрических кристаллах (No 06-02-17481)
26. Хайбуллин И.Б., д.ф.-м.н.: Новые приложения ионнолучевой технологии для создания функциональных
наноматериаллов для оптоэлектроники и нелинейной
оптики (No 06-02-08147)
Проекты развития материально-технической базы
научных исследований
Салихов К.М., д.ф.-м.н.: Развитие МТБ для проведения исследований по области знаний 02 (No 06-0203011)
Проекты экстренной поддержки МТБ
Салихов К.М., д.ф.-м.н.: Экстренная поддержка
материально-технической базы (МТБ) научных исследований по проектам, уже поддержанным РФФИ
(No 06-02-01834)
Издательские проекты
Самарцев В.В., д.ф.-м.н.: Издание русского перевода
книги С. Имре и Ф. Балаца “Квантовые вычисления
и связь: инженерный подход” (No 06-02-30016)
Организация российских и международных научных
мероприятий на территории России
1. Салихов К.М., д.ф.-м.н.: Организация и проведение
международного симпозиума “Современные достижения магнитного резонанса 2006” (No 06-02-26145)
2. Салихов К.М., д.ф.-м.н.: Организация и проведение
международного симпозиума “Современные проблемы химической физики” (No 06-03-42096)
РФФИ и Белорусский республиканский фонд
фундаментальных исследований
Самарцев В.В., д.ф.-м.н.: Фундаментальные проблемы
функционирования самоохлаждающихся оптических
эхо-процессоров (No 04-02-81009)
Гранты ориентированных фундаментальных
исследований РФФИ и Республики Татарстан
1. Салихов К.М., д.ф.-м.н.: Исследование спектроскопическими методами первичных фотохимических
Казанский физико–технический институт 2006
стадий при фотодинамической терапии (No 04-0397514)
2. Сулейманов Н.М., д.ф.-м.н.: Топливные элементы на
углеродных нанотрубах (No 04-02-97504)
3. Хайбуллин И.Б., д.ф.-м.н.: Разработка физико-химических основ ионно-лучевой технологии получения
новых материалов для наноэлектроники, спинтроники
и нелинейной оптики (No 04-02-97505)
Конкурс фонда НИОКР Республики Татарстан
Инициативные проекты
1. Андрианов В.В., к.б.н.: Создание автоматизированного комплекса ионометрической системы на основе
ионоселективных мембран для анализа состава биологических сред (No 06-6.6–330)
2. Арсланов Н.М.: Селективная фемтосекундная спектроскопия одиночных молекул в ближнеполевой оптической микроскопии (No 06-6.3-343)
3. Баязитов Р.М., д.ф.-м.н.: Формирование субмикронных и наноразмерных светоизлучающих структур на
основе кремниевых соединений с использованием
импульсных ионных и лазерных пучков (No 066.4–348)
4. Биктимиров Э.Ф.: Разработка программного обеспечения медицинского МР томографа с индукцией
магнитного поля 0.12 Тл (No 06-6.3-74)
5. Богданова Х.Г., д.ф.-м.н.: Исследование фазового расслоения в манганитах лантана по изменению упругих
параметров и электросопротивления с целью поиска
эффектов, поясняющих физическую природу колоссального магнетосопротивления (No 06-6.1–351)
6. Бухараев А.А., д.ф.-м.н.: Наноконтакты с баллистической проводимостью (No 06-6.3–313)
7. Воронкова В.К., к.ф.-м.н.: Исследование методом
ЭПР (стационарный, времяразрешённый, импульсный
режимы) новых спиновых многоядерных кластеров,
перспективных для молекулярной электроники и
квантовой информатики (No 06-6.3-74)
8. Гайнутдинов Х.Л., д.б.н.: Исследование роли оксида
азота и его метаболитов в функциях сердечно-сосудистой системы методом ЭПР спектроскопии стабилизированных NO-радикалов и парамагнитных
комплексов железа (No 06-6.6-60)
9. Гарифуллин И.А., д.ф.-м.н.: Апробация различных
конструкций спинового клапана и исследование
проникновения ферромагнетизма в сверхпроводник
в наноструктурах сверхпроводник/ферромагнетик
(No 06-6.3–329)
10. Гнездилов О.И.: Исследование методами магнитного
резонанса синтеза, строения и превращений потенциальных лекарственных препаратов бензофуроксанового ряда (No 06-6.6-45)
11. Ерёмина Р.М., к.ф.-м.н.: Исследование манганитов
методом ЭПР (No 06-6.1-350)
цифры и факты
12. Житейцев Е.Р.: Эффекты радиации в ионных кристаллах, легированных примесями d-ионов (No 06-6.124)
13. Зарипов М.М., д.ф.-м.н.: Влияние вибронных взаимодействий на свойства ионных кристаллов с центрами
восьмикратнокоординированных d-ионов (No 06-6.122)
14. Зарипов Р.Б.: Экспериментальное исследование нового механизма электронной спиновой поляризации
возбуждённых триплетных состояний, вызванной
взаимной аннигиляцией триплетов (No 06-6.3-25)
15. Зиганшина С.А., к.х.н.: Атомно-силовая спектроскопия новых биологических и химических сенсоров
на основе металлов платиновой группы (No 06-6.6315)
16. Ильясов А.В., д.ф.-м.н.: Развитие методов ЯМР томографии для диагностики заболеваний человека на
основе измерений кровотока (No 06-6.6–334)
17. Коновалов А.А.: Исследование димеризации ионов
Tb3! в синтетическом форстерите методом высокочастотной ЭПР спектроскопии (No 06-6.1-75)
18. Куковицкий Е.Ф.: Формирование углеродных нанотрубных слоёв на модифицированной ионной бомбардировкой поверхности металлов (No 06-6.3.-35)
19. Мамбетов А.Е.: Разработка высокопроизводительных
средств для расчёта спектров ЭПР последовательных электрон-дырочных пар в реакционном центре
фотосистемы 1 с учётом неоднородного уширения
методом Монте-Карло (No 06-6.3-10)
20. Моисеев С.А., д.ф.-м.н.: Квантовая память в технике
фотонного эха (No 06-6.1-326)
21. Мурсалимов А.Р.: Теоретическое исследование механизма возникновения фототока и фотолюминесценции
в молекулярных кристаллах методом ЭПР регистрации неравновесной поляризации электронных спинов
(No 06-6.3-349)
22. Несмелова И.М., д.ф.-м.н.: Изучение свойств эпитаксиальных структур на основе МРТ и КРТ для
создания элементов ИК-оптоэлектроники с оптимальными фотоэлектрическими характеристиками
(No 06-6.1-36)
23. Обыночный А.А., к.ф.-м.н.: Теоретическое и экспериментальное исследование влияния переноса энергии
на поляризации электронных спинов порфиринов
(No 06-6.3-69)
24. Овчинников И.В., д.ф.-м.н.: Фото- и термопереключаемые спиновые состояния металлокомплексов
(No 06-6.2-4)
25. Петухов В.Ю., д.ф.-м.н.: Изучение ферромагнитных
наноструктур, полученных методом ионно-лучевого
синтеза при воздействии внешнего магнитного поля
(No 06-6.4-305)
26. Салихов К.М., д.ф.-м.н.: Поиск путей управления
фотофизическими свойствами органических и гибридных нанокомпозитов (No 06-6.3–327)
Казанский физико–технический институт 2006
|
263
27. Сулейманов Н.М., д.ф.-м.н.: Мембраны топливных
элементов и модификация их поверхности ионной
имплантацией (No 06-6.7-64)
28. Таланов Ю.И., д.ф.-м.н.: Исследование ионно-имплантированных центров пиннинга в тонких плёнках
высокотемпературных сверхпроводников (No 06-6.253)
29. Тарасов В.Ф., д.ф.-м.н.: Изучение зарядового состояния примесных ионов хрома в синтетическом форстерите и разработка методов его целенаправленного
изменения (No 06-6.1–322)
30. Уланов В.А., д.ф.-м.н.: Механизмы синтеза и физические свойства полиядерных кластеров переходных
d- и f-элементов в кристаллах с суперионной проводимостью (No 06-6.1-23)
31. Файзрахманов И.А., д.ф.-м.н.: Разработка ионно-плазменных методов синтеза защитных алмазоподобных
покрытий на полимерах (No 06-6.4-37)
32. Фаттахов Я.В., к.ф.-м.н.: Изучение динамики структурных и фазовых переходов на поверхности полупроводников при мощных импульсных фотонных
обработках (No 06-6.4-59)
33. Хайбуллин И.Б., д.ф.-м.н.: Исследование явления
ферромагнетизма в широкозонных полупроводниках
оксидного ряда, имплантированных ионами переходной группы железа (No 06-6.4-58)
34. Цейтлин М.П., к.ф.-м.н.: Реконструкция ЭПР томограмм с учётом априорной спектральной и пространственной информации (No 06-6.6-57)
35. Шакирзянов М.М., д.ф.-м.н.: Экспериментальное исследование новых, антиферромагнитных механизмов
рассеяния света на звуке с целью создания управляемых магнитным полем дифрационных решёток в
кристаллах для акустооптичеких и оптоэлектроных
устройств (No 06-6.1-14)
Проведение конференций
1. Салихов К.М., д.ф.-м.н.: Организация и проведение
международного симпозиума “Современные достижения магнитного резонанса-2006” (No 06-6.1-7)
2. Салихов К.М., д.ф.-м.н.: Организация и проведение
международного симпозиума “Современные проблемы химической физики” (No 06-6.1-8)
264
|
цифры и факты
Казанский физико–технический институт 2006
Важнейшие результаты фундаментальных исследований, вошедшие
в отчёт РАН в 2005 году
Физика конденсированных сред
Оптика. Квантовая электроника
Обнаружен эффект спинового клапана для сверхпроводящего тока в мультислойной системе [Fe/V]n/V, проявляющийся в том, что эффект разрушения куперовских
пар слоем Fe2 уменьшается, если на расстоянии ;1.5 нм
находится второй слой Fe2 с антипараллельной ориентацией намагниченности. (КФТИ КазНЦ РАН) (Разделы:
Основные результаты; Важнейшие итоги)
В антиферромагнитном кристалле α-Fe2O3 обнаружены и исследованы новые магнитоакустические эффекты,
связанные с линейным двупреломлением звука, обусловленным эффективным магнитоупругим взаимодействием
акустических волн с колебаниями вектора антиферромагнетизма. (КФТИ КазНЦ РАН) (Раздел: Основные
результаты)
Обнаружен неизвестный ранее эффект температурного гистерезиса магнитной структуры, индуцированной
магнитным полем в смектической фазе мезогенных координационных соединений железа со спин-переменными
свойствами. (КФТИ КазНЦ РАН) (Раздел: Основные
результаты)
Когерентная и нелинейная оптика
Получен новый нелинейный оптический материал на
основе сапфира с наночастицами золота, синтезированный ионной имплантацией, проявляющий нелинейную
рефракцию в ближней ИК области с оптическим откликом пикосекундной длительности. (КФТИ КазНЦ РАН)
(Раздел: Основные результаты)
Исследования и разработки, готовые к
практическому применению
Миниатюрная рентгеновская трубка на основе
углеродных нанотрубок
Разработан и изготовлен макет малогабаритной диаметром 16 мм и длиной 64 мм рентгеновской трубки с
автоэлектронным эмиттером на основе наноуглеродных
нанотрубок. В трубке исключён подогреватель, что существенно упрощает конструкцию прибора и блока питания к нему, а также сокращает потребляемую прибором
энергию. Области возможного применения: электронная
промышленность, медицина, рентгеновская дифракция и
спектроскопия. (ИРЭ РАН, КФТИ КазНЦ РАН, ИКАН,
ФГУП НПП “Торий”) (Раздел: Важнейшие итоги)
Публикации сотрудников института
Сборники
1. Aktaş B., Mikailov F., Rameev B. (eds.): Proceedings
of International Conference on Nanoscale Magnetism
(ICNM-2005). Gebze, July 3–7, 2005, Special Issue of
Physica Status Solidi [Phys. Stat. Sol. А 203, no. 7,
1503–1602 (2006); Phys. Stat. Sol. C 3, no. 5, 1249–1360
(2006)]
2. Samartsev V.V. (ed.): Photon echo and coherent spectroscopy 2005. Proc. SPIE, vol. 6181. Billingham, Washington: SPIE-The Int. Society for Optical Engineering
2006. 430 p.
3. Салахов М.Х., Самарцев В.В. (ред.): Когерентная оптика и оптическая спектроскопия. Сб. ст. X Междунар.
молодёжной науч. школы. 24–26 октября 2006, вып. Х.
Казань: КГУ 2006. 266 с.
4. Салихов К.М. (ред.): Казанский физико-технический
институт имени Е. К. Завойского 2005. Ежегодник.
Казань: ФизтехПресс 2006. 238 с.
Учебные пособия
1. Бухараев А.А., Коновалова О.А., Бизяев Д.А., Салахов М.Х.: Атомно-силовая микроскопия микро- и
наноструктур. Учеб.-метод. пособие. Казань: Лаб.
оперативной полиграфии УМУ КГУ 2006. 80 с.
2. Гайнутдинов Х.Л., Гайнутдинова Т.Х.: Проблемы памяти: курс лекций. Учеб. пособие. Казань: ТГГПУ
2006. 76 с.
цифры и факты
Cтатьи∗
1. Akdogan N., Rameev B.Z., Khaibullin R.I., Westphalen
A., Tagirov L.R., Aktaş B., Zabel H.: Anisotropic ferromagnetism in Co-implanted TiO2 rutile. J. MMM 300,
no. 1, e4–e7 (2006)
2. Altshuler T.S., Goryunov Yu.V., Bresler M.S.: Ferromagnetic ordering of iron impurities in the mixed-valence semiconductor SmB6. Phys. Rev. B 73, 235210(8)
(2006)
3. Arslanov N.M.: The optical form of the scanning nearfield
optical microscopy probe with subwavelength aperture.
J. Opt. A, Pure Appl. Opt. 8, 338–344 (2006)
4. Bashkirov E.K., Petrushkin S.V.: On the quantum theory
of superradiance in two- and three-level macroscopic
system. Laser Phys. 16, no. 8, 1202–1212 (2006)
5. Batalov R.I., Bayazitov R.M., Nurutdinov R.M., Shmagin
V.B., Krizhkov D.I., Ivlev G.D., Gaiduk P.I., Dezsi I., Kotai E.: Formation of light-emitting iron disilicide/silicon
heterostructures by means of pulsed ion and laser beams.
Proc. of VIII Int. Conf. on Modification of Materials with
Particle Beams and Plasma Flows (CMM-8) (Ryabchikov
A.A., ed.), pp. 330–332. Tomsk 2006.
6. Cetin A., Kibar R., Ayvacikli M., Can N., Buchal Ch.,
Townsend P.D., Stepanov A.L., Karali T., Selvi S.: Optical properties of Cu implanted ZnO. Nucl. Instr. Meth.
Phys. B 249, 474–477 (2006)
7. Chuklanov A.P., Bukharaev A.A.: Tip shape reconstruction of the probes for shear-force and near-field
microscopes. Surf. Interface Anal. 38, no. 4, 587–589
(2006)
8. Chuklanov A.P., Bukharaev A.A., Ziganshina S.A.: Computer program for the grain analysis of AFM images of
nanoparticles placed on a rough surface. Surf. Interface
Anal. 38, no. 4, 679–681 (2006)
9. Deisenhofer J., Eremina R.M., Pimenov A., Gavrilova T.,
Berger H., Johnsson M., Lemmens P., Krug von Nidda
H.-A., Loidl A., Lee K.-S., Whangbo M.-H.: Structural
and magnetic dimers in the spin-gapped system CuTe2O5.
Phys. Rev. B 74, 174421(8) (2006)
10. Domracheva N.E., Mirea A., Schwörer M., TorreLorente L., Lattermann G.: Magnetic properties of
poly(propylene imine) copper dendromesogenic complexes: an EPR study. Chem. Phys. Chem. 7, no. 12,
2512–2524 (2006)
11. Drezet A., Hohenau A., Stepanov A.L., Ditlbacher H.,
Steinberg B., Aussenegg F.R., Leitber A., Krenn J.R.:
Surface plasmon polariton Mach-Zehnder interferometer
and oscillation fringes. Plasmonics 1, 141–145 (2006)
12. Drezet A., Hohenau A., Stepanov A.L., Ditlbacher H.,
Steinberg B., Galler N., Aussenegg F.R., Leitber A.,
Krenn J.R.: How to erase surface plasmon fringes.
Appl. Phys. Lett. 89, 091117(3) (2006)
∗
Статьи, опубликованные в сборнике Ежегодник 2005, не приводятся.
Казанский физико–технический институт 2006
|
265
13. Drezet A., Stepanov A.L., Hohenau A., Steinberg B.,
Galler N., Ditlbacher H., Leitber A., Aussenegg F.R.,
Krenn J.R., Gonzalet M.U., Weeber J.-C.: Surface plasmon interference fringes in back-reflection. Europhys.
Lett. 74, 693–698 (2006)
14. Eremin M.V., Zakharov D.V., Eremina R.M., Deisenhofer J., Krug von Nidda H.-A., Obermeier G., Horn
S., Loidl A.: Unconventional anisotropic superexchange
in NaV2O5. Phys. Rev. Lett. 96, 027209(4) (2006)
15. Evlyukhin A.B., Bozhevolnyi S.I., Stepanov A.L., Krenn
J.R.: Splitting of a surface plasmon beam by chains of
nanoparticles. Appl. Phys. B 84, 29–34 (2006)
16. Fritsch V., Thompson J.D., Sarrao J.L., Krug von Nidda
H.-A., Eremina R.M., Loidl A.: Correlation between magnetic frustration and electrical conductivity in RInCu4
compounds (R " Gd, Tm). Phys. Rev. B 73, 094413(7)
(2006)
17. Gainutdinova T.Kh., Tagirova R.R., Ismailova A.I., Muranova L.N., Gainutdinov Kh.L., Balaban P.M.: Protein
synthesis-dependent reactivation of a contextual conditioned reflex in the common snail. Neurosci. Behav.
Physiol. 36, no. 2, 203–207 (2006)
18. Garifullin I.A., Tikhonov D.A., Garif’yanov N.N., Fattakhov M.Z., Theis-Bröhl K., Westerholt K., Sprungmann
D., Zabel H., Brucas R., Hjörvarsson B., Tagirov L.R.:
Study of the possibility of a spin valve on the basis of
superconductor/ferromagnet multilayers. Phys. Stat. Sol.
(a) 203, 1257–1267 (2006)
19. Gogova D., Siche D., Fornari R., Monemar B., Gibart P.,
Dobos L., Pecz B., Tuomisto F., Bayazitov R., Zollo G.:
Optical and structural studies of high-quality bulk-like
GaN grown by HVPE on a MOVPE AlN buffer layer.
Semicond. Sci. Technol. 21, 702–708 (2006)
20. Golze C., Alfonsov A., Klingeler R., Büchner B., Kataev V., Mennerich C., Klauss H.-H., Goiran M., Broto
J.-M., Rakoto H., Demeshko S., Leibeling G., Meyer
F.: Tuning the magnetic ground state of a tetranuclear
nickel(II) molecular complex by high magnetic fields.
Phys. Rev. B 73, 224403(8) (2006)
21. Gonzalez M.U., Weeber J.-C., Baudrion A.-L., Dereux
A., Stepanov A.L., Krenn J.R., Devaux E., Ebbesen
T.W.: Design, near-field characterisation and modeling
of 45° surface-plasmon Bragg mirrors. Phys. Rev. B 73,
155416(13) (2006)
22. Gor’kov L.P., Teitel’baum G.B.: Interplay of externally
doped and thermally activated holes in LSCO and its
impact on the pseudogap crossover. Phys. Rev. Lett. 97,
247003(4) (2006)
23. Gruzdev М.S., Usol’seva N.V., Torre-Lorente L.,
Lattermann G., Domracheva N.E.: Synthesis and mesomorphic properties of iron containing dendrimeric
complex of second generation, derivative of 3,4-ndodecyloxybenzoyl poly(propylene imine). Жидкие
кристаллы и их практ. использ. No 4, 89–98 (2006)
24. Guler S., Rameev B., Khaibullin R.I., Bayrakdar H.,
Aktaş B.: EPR study of paramagnetic Fe3! centers in
266
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
|
цифры и факты
iron-implanted TiO2 rutile. Phys. Stat. Sol. (a) 203, no.
7, 1533–1538 (2006)
Kalachev A.A., Kalinkin A.A., Samartsev V.V., Shkalikov
A.V.: Optical spectroscopy using biphotons. Proc. SPIE
(Samartsev V.V., ed.), vol. 6181, pp. 618109(6). Bellingham, Washington: SPIE-The Int. Society for Optical
Engineering 2006.
Kalachev A.A., Kröll S.: Coherent control of collective
spontaneous emission in an extended atomic ensemble
and quantum storage. Phys. Rev. A 74, 023814(10)
(2006)
Kalachev A.A., Samartsev V.V.: Multipole cluster superfluorescence: the generalized Dicke model. Proc. SPIE
(Samartsev V.V., ed.), vol. 6181, pp. 618112(6). Bellingham, Washington: SPIE-The Int. Society for Optical
Engineering 2006.
Kalachev A.A., Samartsev V.V.: Multipole gamma superradiance of even-even nuclei. Proc. of the VII AFOSR
Workshop “Isomers and Quantum Nucleonics”. Dubna,
June 26–July 1 2005, pp. 35–44. Dubna: JINR 2006.
Kalachev A.A., Vlasova D.D.: Code division in optical memory devices based on photon echo. Proc. SPIE
(Samartsev V.V., ed.), vol. 6181, pp. 61810G(1-6). Bellingham, Washington: SPIE-The Int. Society for Optical
Engineering 2006.
Kataev V., Golze C., Alfonsov A., Klingeler R., Buechner
B., Goiran M., Broto J.-M., Rakoto H., Mennerich C.,
Klauss H.-H., Demeshko S., Leibeling G., Meyer F.:
Magnetism of a novel tetranuclear nickel(II) cluster in
strong magnetic fields. J. Phys. 51, 351–354 (2006)
Konovalov A.A., Lis D.A., Subbotin K.A., Tarasov V.F.,
Zharikov E.V.: High-frequency tunable EPR spectroscopy
of Tm3! ions in synthetic forsterite. Appl. Magn. Reson.
30, no. 3-4, 673–682 (2006)
Krupska A., Augustiniak-Jablokow M.A., Yablokov
Yu.V., Zelentsov V.V., Ulanov V.A., Mrozinski J.: EPR
discovery of a new pressure-induced low-spin phase in
(2Me-5Et-PyH) [Fe(Th-5Cl-Sa)2]. Acta Phys. Polon. A
110, 81–95 (2006)
Lisin V.N., Samartsev V.V., Shegeda A.M., Zuikov V.A.,
Korableva S.L.: Low magnetic fields behavior of photon
echo in LuLiF4:Eu3!. Laser Phys. Lett. 3, no. 9, 423–426
(2006)
Lobkov V.S., Leont’ev A.V., Salikhov K.M., Samartsev
V.V., Safiullin G.M., Zuikov V.A.: Stimulated femtosecond photon echo in dye-doped polymer film at room
temperature. Laser Phys. Lett. 3, no. 10, 485–489
(2006)
Lobkov V.S., Salikhov K.M., Samartsev V.V., Safiullin G.M., Zuikov V.A.: Femtosecond photon echo in
dye-doped polymer film at a liquid nitrogen and room
temperatures. Proc. SPIE (Drabovich K., Makarov V.,
Shen Yu.-R., eds.), vol. 6259, pp. 625914(1-6). Bellingham, Washington: SPIE-The Int. Society for Optical
Engineering 2006.
Lobkov V.S., Salikhov K.M., Samartsev V.V., Safiullin
G.M., Zuikov V.A.: Femtosecond photon echo in dye-
Казанский физико–технический институт 2006
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
47.
48.
49.
50.
51.
doped polymer film at room temperature. Laser Phys.
Lett. 3, no. 1, 26–30 (2006)
Migachev S.A., Sadykov M.F., Shakirzyanov M.M.:
Magnetic sound birefringence in the easy-axis antiferromagnet α-Fe2O3. J. MMM 300, Issue 1, e462–e464
(2006)
Mikailov F.A., Kazan S., Rameev B.Z., Acýkgoz M.,
Aktaş B.: EPR study of the structural phase transitions
in Fe3! doped TlInS2. Phys. Stat. Sol. (a) 203, no. 7,
1580–1585 (2006)
Mikailov F.A., Kazan S., Rameev B.Z., Kulibekov A.M.,
Kerimova E., Aktaş B.: Twinned EPR spectra of Fe3!
centers in ternary layered TlGaS2 crystal. Solid State
Commun. 138, 239–241 (2006)
Mingalieva L., Sukhanov A., Voronkova V., Galeev R.,
Andruh M., Gherghe R.: Analysis of the polycrystalline
EPR spectra of Cu-Gd dimers. Proc. of the X Int. Youth
Sci. School “Actual Problems of Magnetic Resonance
and Its Application”. Kazan, October 31–November 3,
pp. 19–22. Kazan 2006.
Moiseev S.A.: Quantum memory protocol in QED cavity based on photon echo. E-print: quantum-ph/0605035
(2006)
Moiseev S.A., Chen Y., Ham B.S.: Numerical analysis
of stationary light for potential applications of quantum interface. J. Kor. Phys. Soc. 49, no. 6, 2293–2302
(2006)
Moiseev S.A., Ham B.S.: Generation and manipulation of multi-color stationary light field using electromagnetically induced transparency. E-print: quant-ph/
0606243 (2006)
Moiseev S.A., Ham B.S.: Quantum control and manipulations of three-color stationary light. J. Kor. Phys.
Soc. 48, no. 4, 540–545 (2006)
Moiseev S.A., Ham B.S.: Quantum manipulation of twocolor stationary light: quantum wavelength conversion.
Phys. Rev. A 73, 033812(9) (2006)
Moiseev S.A., Simon C., Gisin N.: Photon echo quantum
memory for arbitrary non-stationary light fields. E-print:
quantum-ph/0609173 (2006)
Mursalimov A.R., Salikhov K.M.: Manifestations in the
EPR spectrum shape of memory effects in the electron
spin polarization in the case of two consecutive radical
pairs. Appl. Magn. Reson. 30, no. 1, 85–102 (2006)
Nefedov A., Akdogan N., Zabel H., Khaibullin R.I.,
Tagirov L.R.: Spin polarization of oxygen atoms in
ferromagnetic, Co-doped rutile TiO2. Appl. Phys. Lett.
89, 182509(3) (2006)
Nikiforov V.G., Moiseev S.A.: Molecular librations in
a liquid investigated by ultrafast optical Kerr effect
spectroscopy. E-print: physics/0601195 (2006)
Okay C., Rameev B.Z., Khaibullin R.I., Okutan M.,
Yıldız F., Popok V.N., Aktaş B.: Ferromagnetic resonance study of iron implanted PET foils. Phys. Stat.
Sol. (a) 203, no. 7, 1525–1532 (2006)
Ole’s A.M., Feiner F.F., Horsch P., Khaliullin G.: Microscopic theory of magnetic interactions in KCuF3 and
цифры и факты
52.
53.
54.
55.
56.
57.
58.
59.
60.
61.
62.
63.
LaMnO3 – the role of charge transfer. Phys. Stat. Sol.
(b) 243, 89–93 (2006)
Petrushkin S.V., Samartsev V.V.: Quantum stochastic
equation for quasi-two-level solid-state laser. Proc.
SPIE (Samartsev V.V., ed.), vol. 6181, pp. 618117(15). Bellingham, Washington: SPIE-The Int. Society for
Optical Engineering 2006.
Petukhov V.Yu., Panarina N.Yu., Khabibullina N.R., Zheglov E.P., Mozhanova A.A.: Features of FMR spectra
observed in granular films formed by Fe! implantation
into PMMA. Appl. Magn. Reson. 30, no. 2, 233–242
(2006)
Popok V.N., Lukashevich M.G., Gorbachuk N.I., Odzhaev
V.B., Khaibullin R.I., Khaibullin I.B.: Magnetoresistive
effect and impedance spectroscopy of polyimide implanted by cobalt ions. Phys. Stat. Sol. (a) 203, no. 7,
1545–1549 (2006)
Rameev B.Z., Gupta A., Yıldız F., Tagirov L.R., Aktaş
B.: Strain-induced magnetic anisotropies in epitaxial
CrO2 thin films probed by FMR technique. J. MMM
300, Issue 1, e526–e529 (2006)
Rameev B., Yıldız F., Kazan S., Aktaş B., Gupta A.,
Tagirov L., Rata D., Bürgler D., Grünberg P., Schneider
C.M., Kämmerer S., Reiss G., Hütten A.: FMR investigations of half metallic ferromagnets. Phys. Stat. Sol.
(a) 203, no. 7, 1503–1512 (2006)
Reinhardt C., Passinger S., Kiyan R., Stepanov A.L.,
Chichkov B.N.: Laser-based rapid prototyping of plasmonic components. Proc. SPIE “Plasmonics: Metallic
nanostructures and their optical properties IV” (Stockman
M.I., еd.), vol. 6323, 63230P(1-8). Bellingham, Washington: SPIE-The Int. Society for Optical Engineering
2006.
Ryasnyansky A.I., Palpant B., Debrus S., Khaibullin R.I.,
Stepanov A.L.: Nonlinear optical properties of copper
nanoparticles synthesized in indium tin oxide matrix by
ion implantation. J. Opt. Soc. Am. B 23, 1346–1353
(2006)
Samartsev V.V., Vlasova D.D.: Acousto-optical wavefronts transformation under conditions of multi-pulses
excitation of three-level system. Proc. SPIE (Samartsev
V.V., ed.), vol. 6181, pp. 61810H(1-5). Bellingham, Washington: SPIE-The Int. Society for Optical Engineering
2006.
Seredyuk M., Gaspar A.B., Ksenofontov V., Reiman S.,
Galyametdinov Yu., Haase W., Rentschler E., Gutlich
P.: Room temperature operational thermochromic liquid
crystals. Chem. Mater. 18, 2513–2519 (2006)
Shakhmuratov R.N., Odeurs J.: Two types of adiabatons
in electromagnetically induced transparency. Phys. Rev.
A 74, 04307(4) (2006)
Shakhmuratov R.N., Odeurs J., Gheysen S., Rostovtsev
Y., Kocharovskaya O., Mandel P.: Level mixing induced
transparency II. Different transition probabilities of the
crossing lines. Appl. Phys. B 83, 635–341 (2006)
Silant’eva D.I., Andrianov V.V., Gainutdinova T.Kh.,
Gainutdinov Kh.L., Pleshchinskii I.N.: The effects of
Казанский физико–технический институт 2006
64.
65.
66.
67.
68.
69.
70.
71.
72.
73.
74.
75.
76.
|
267
changes in extracellular calcium concentrations on the
electrical properties of command neurons after acquisition of a defensive conditioned reflex in snails. Neurosci.
Behav. Physiol. 36, no. 3, 209–212 (2006)
Smith R., Reyes A.P., Ashey R., Caldwell T., Prokofiev A.,
Assmus W., Teitel’baum G.: NMR studies of incommensurate quantum antiferromagnetic state of LiCuVO4. Physica
B: Condens. Matter 378-380, 1060–1062 (2006)
Steinberg B., Hohenau A., Ditlbacher H., Stepanov A.L.,
Drezet A., Aussenegg F.R., Leitber A., Krenn J.R.: Dielectric stripes on gold as surface plasmon waveguides.
Appl. Phys. Lett. 88, 094104(3) (2006)
Stepanov A.L.: Optical properties of metal nanoparticles
formed by ion implantation and modified by laser annealing. NATO Advanced Study Institute (Sozopol, Bulgaria,
2005) “Functional properties of nanostructured materials”,
vol. 223, pp. 139–160. Dordrecht: Springer 2006.
Suter A., Morenzoni E., Garifianov N., Khasanov R., Kirk
E., Luetkens H., Prokscha T., Horisberger M.: Nonlocal Meissner screening. Physica B 374-375, 243–246
(2006)
Togoulev P.N., Suleimanov N.M., Conder K.: Pinning
enhancement in MB2-magnetic particles composites.
Physica C 450, 45–47 (2006)
Tsarevskii S.L., Shaposhnikova T.S., Talanov Yu.I.:
Peculiarities of pinning and microwave absorption
hysteresis in thin superconducting films. J. Supercond.
19(1-2), 95–97 (2006)
Tseytlin M., Dhami A., Eaton S.S., Eaton G.R.: Comparison of maximum entropy and filtered back-projection
methods to reconstruct rapid-scan EPR images. J. Magn.
Reson. 184, 157–168 (2006)
Tseytlin M., Dhami A., Quine R.W., Rinard G.A., Eaton
S.S., Eaton G.R.: Electron spin T of a nitroxyl radical
at 250 MHz measured by rapid scan EPR. Appl. Magn.
Reson. 30, no. 3-4, 651–656 (2006)
Turanova O.A., Galyametdinov Yu.G.: Liquid crystalline
N-aryl-β–aminovinylketones and their complexes with
lanthanides. Rus. J. Gen. Chem. 76, no. 7, 1095–1099
(2006)
Turanova O.A., Turanov A.N., Lapaev D.V., Gnezdilov
O.I., Lobkov V.S., Galyametdinov Yu.G.: The first mesogenic derivative of boron difluoride β-diketonate. Zh.
Obsch. Khim. 76, no. 5, 767–769 (2006)
Vavilova E., Hellmann I., Kataev V., Taeschner C., Büchner B., Klingeler R.: Magnetic properties of vanadium
oxide nanotubes probed by static magnetization and 51V
NMR. Phys. Rev. B 73, 144417(7) (2006)
Vodopyanov B.P., Tagirov L.R.: Boundary resistance
in magnetic multilayers. J. Phys.: Condens. Matter 18,
1545–1552 (2006)
Zvezdochkina N.V., Muranova L.N., Andrianov V.V.,
Arkhipova S.S., Gainutdinov Kh.L., Golubev A.I.,
Pleshchinskii I.N.: Locomotor responses and neuron
excitability in conditions of haloperidol blockade of
dopamine in invertebrates and vertebrates. Neurosci.
Behav. Physiol. 36, no. 1, 21–27 (2006)
268
|
цифры и факты
77. Алексеев И.Е., Попов Е.А., Самарцев В.В., Куценко
С.М.: Распространение γ-квантов в периодической
“оптической” среде 178Hf с инверсной заселённостью
ядерных уровней. Изв. РАН. Сер. физ. 70, No 5,
705–708 (2006)
78. Альтшулер Т.С., Бреслер М.С., Горюнов Ю.В.: Ферромагнитное упорядочение примеси железа в полупроводнике с переменной валентностью SmB6. ЖЭТФ
130(4), 729–738 (2006)
79. Аминова Р.М., Шамов Г.А., Савостина Л.И., Миронов В.Ф.: К вопросу о механизме реакции 2метоксибензо[d]-1,3,2-диоксафосфорин-4-она с хлоралем на основе квантовохимических расчётов. I.
Реакция расширения шестичленного Р-гетероцикла
до семичленного. Журн. общей химии 76, No 6,
946–955 (2006)
80. Аптикашева А.Г., Ламберов А.А., Шустов В.А., Егорова С.Р., Левин О.В.: Анализ фазового состава и
рентгеновское исследование промышленных гидроксидов алюминия. Журн. физ. химии 80, No 2, 365–367
(2006)
81. Баталов Р.И., Баязитов Р.М., Нурутдинов Р.М.: Формирование и свойства тонкоплёночных полупроводниковых соединений на основе кремния на кремнии
с использованием ионной имплантации и импульсных
воздействий. Изв. ВУЗов. Материалы электронной
техники 1, 28–34 (2006)
82. Баталов Р.И., Баязитов Р.М., Нурутдинов Р.М., Шмагин В.Б., Крыжков Д.И., Ивлев Г.Д., Гайдук П.И.:
Особенности формирования светоизлучающих слоёв
β-FeSi2/Si в условиях интенсивных импульсных радиационных воздействий. Тр. XVI Междунар. совещания
“Радиационная физика твёрдого тела” (Бондаренко
Г.Г., ред.), с. 305–312. Севастополь: ГНУ НИИ ПМТ
2006.
83. Баталов Р.И., Баязитов Р.М., Нурутдинов Р.М., Шмагин В.Б., Крыжков Д.И., Ивлев Г.Д., Гайдук П.И.:
Формирование гетероструктур β-FeSi2/Si под действием импульсных энергетических воздействий. Тр.
X конф. студентов, аспирантов и молодых учёных
по физике полупроводниковых, диэлектрических и
магнитных материалов (ПДММ-2006) (Галкин Н.Г.,
ред.), с. 130–136. Владивосток: ИАПУ ДВО РАН
2006.
84. Баталов Р.И., Нурутдинов Р.М., Баязитов Р.М., Крыжков Д.И., Шмагин В.Б., Ивлев Г.Д., Гайдук П.И., Дези
И., Котаи Э.: Микроструктура и ИК люминесценция
гетероструктур дисилицид железа/кремний, синтезированных импульсными ионными и лазерными
пучками. Сб. ст. “Физика экстремальных состояний
вещества-2006” (Фортов В.Е. и др., ред.), с. 198–200.
Черноголовка: ИПХФ РАН 2006.
85. Бахтин А.И., Лопатин О.Н., Хайбуллин Р.И., Хайбуллин И.Б.: Оптические свойства и кристаллохимия синтетического рутила, имплантированного ионами кобальта. Зап. рос. минерал. о-ва No 6, 75–84
(2006)
Казанский физико–технический институт 2006
86. Богданова Х.Г., Булатов А.Р., Голенищев-Кутузов
В.А., Капралов А.В., Куркин М.И., Потапов А.А.,
Николаев В.В., Леонтьев В.Е.: Эффект невзаимности
при распространении ультразвука в монокристалле
манганита лантана состава La0.825Sr0.175MnO3. ФТТ
48, вып. 2, 309–311 (2006)
87. Бородин П.А., Бухараев А.А., Бизяев Д.А., Гатиятов
Р.Г.: Гигантское магнитосопротивление никелевых
наноконтактов, полученных электрохимическим методом. Поверхность. Рентгеновские, синхронные и
нейтронные исследования No 2, 24–28 (2006)
88. Бухараев А.А., Бизяев Д.А., Бородин П.А., Гатиятов
Р.Г., Гумаров Г.Г., Петухов В.Ю., Зиганшина С.А.:
Сканирующая зондовая микроскопия микро- и наноструктур в сильных магнитных полях. Тр. Х Междунар. науч. конф. и школы-семинара по микро- и
наноэлектронике. Дивноморское, 24–29 сентября, c.
43–45. Таганрог: ТГРТУ 2006.
89. Варламов А.Г., Уланов В.А.: Проводимость ионных
диэлектриков CdF2:Ag! и CаF2:Ag! в условиях рентгеновского облучения. Изв. ВУЗов. Проблемы энергетики No 5-6, 97–100 (2006)
90. Вишневская Г.П.: Физик и лирик. К 100-летию со
дня рождения член.-корр. АН СССР Б. М. Козырева.
Вестн. РАН 76, No 5, 462–467 (2006)
91. Вишневская Г.П., Фролова Е.Н., Константинов В.Н.,
Фахрутдинов А.Р.: ЭПР ионов Gd3! в универсальных катионитах КУ-2 и КУ-1. Сб. ст. “Структура
и динамика молекулярных систем” (Шиховцева
Е.С., Хатымов Р.В., Хазимуллин М.В. и др., ред.),
вып. ХIII, ч. 1, с. 184–188. Уфа: ИФМК УНЦ РАН
2006.
92. Власова Д.Д., Калачёв А.А., Самарцев В.В.: Ассоциативная выборка информации в оптической памяти
на основе фотонного эха с использованием кодов
Фрэнка. Учён. зап. КГУ. Сер. “Физ.-мат. науки”, т.
148, кн. 1, с. 77–82 (2006)
93. Власова Д.Д., Калачёв А.А., Самарцев В.В.: Когерентное детектирование фазоманипулированных
сигналов в режиме долгоживущего фотонного эха.
Сб. тр. конф. молодых учёных КФТИ КазНЦ РАН,
Казань, 23 марта, с. 4–9. Казань: ЗАО “Новое знание”
2006.
94. Власова Д.Д., Калачёв А.А., Самарцев В.В.: Кодовое
разделение каналов в оптической памяти на основе
фотонного эха. Изв. РАН. Cер. физ. 70, No 4, 518–521
(2006)
95. Власова Д.Д., Самарцев В.В.: Визуализация акустических сигналов в трёхуровневых средах в режиме
долгоживущего фотонного эха. Сб. тр. конф. молодых
учёных КФТИ КазНЦ РАН, Казань, 23 марта, с. 10–15.
Казань: ЗАО “Новое знание” 2006.
96. Власова Д.Д., Самарцев В.В.: Модуляция последовательностей оптических импульсов в режиме акустооптического преобразования волновых фронтов. Сб. тр.
X Междунар. молодёжной науч. школы “Когерентная
оптика и оптическая спектроскопия” (Салахов М.Х.,
цифры и факты
97.
98.
99.
100.
101.
102.
103.
104.
Самарцев В.В., ред.), вып. 10, с. 79–82. Казань: ИЦ
КГУ 2006.
Воробьёв А.Ю., Петрушкин С.В., Самарцев В.В.:
Фемтосекундный когерентный режим лазерного
охлаждения полимерных плёнок, легированных
молекулами красителя. Сб. тр. X Междунар. молодёжной науч. школы “Когерентная оптика и оптическая спектроскопия” (Салахов М.Х., Самарцев
В.В., ред.), вып. 10, с. 241–244. Казань: ИЦ КГУ
2006.
Воронкова В.К., Галеев Р.Т., Мингалиева Л.В., Суханов А.А., Андрух М.: ЭПР димера медь-гадолиний.
Сб. ст. “Структура и динамика молекулярных систем” (Шиховцева Е.С., Хатымов Р.В., Хазимуллин
М.В. и др., ред.), вып. ХIII, ч. 1, с. 193–196. Уфа:
ИФМК УНЦ РАН 2006.
Гайдук П.И., Баталов Р.И., Баязитов Р.М., Ивлев Г.Д.:
Структура слоёв кремния, легированного железом
или эрбием, после облучения мощными лазерными
импульсами. Материалы VI Междунар. науч.-техн.
конф. “Квантовая электроника” (Манак И.С., ред.),
с. 144–146. Минск: Акад. упр. при Президенте Республики Беларусь 2006.
Гайнутдинов Х.Л., Андрианов В.В., Береговой Н.А.,
Гайнутдинова Т.Х., Исмаилова А.И., Муранова Л.Н.,
Силантьева Д.И., Штарк М.Б., Эпштейн О.И.: Исследование эффектов антител к белку S100 на ионные
каналы входящего и выходящего токов идентифицированных нейронов улитки Helix lucorum. Журн.
эволюц. биохимии и физиол. 42, No 3, 225–230
(2006)
Гайнутдинов Х.Л., Зефиров А.Л., Юртаева С.В.,
Обыночный А.А., Гнездилов О.И., Исмаилова А.И.,
Муранова Л.Н., Рахматуллина Ф.Ф.: Исследование
методом ЭПР спектроскопии продукции оксида азота в тканях крыс при ишемическом повреждении
сердца. Материалы Междунар. симп. “Активные
формы кислорода, азота и хлора в регуляции клеточных функций в норме и при патологии” (Cтепуро
И.И., Заводник И.Б., ред.), ч. 1, с. 51–54. Гродно:
Гродн. гос. мед. ун-т 2006.
Галеев Р.Т.: Влияние слабого междимерного взаимодействия на форму линии ЭПР поликристаллических образцов. ФТТ 48, вып. 5, 821–825 (2006)
Галкин Н.Г., Горошко Д.Л., Чусовитин Е.А., Баязитов
Р.М., Баталов Р.И.: Молекулярно-лучевая эпитаксия
кремния на слоях кремния, имплантированных ионами железа: морфология, структура и оптические
свойства. Тр. X конф. студентов, аспирантов и
молодых учёных по физике полупроводниковых,
диэлектрических и магнитных материалов (ПДММ2006) (Галкин Н.Г., ред.), с. 146–155. Владивосток:
ИАПУ ДВО РАН 2006.
Ганеев Р.А., Ряснянский А.И., Степанов А.Л., Усманов Т., Маркуес С., да Силва Р.С., Алвес Е.: Исследование методом Z-сканирования по отражению
нелинейно-оптических характеристик композитных
Казанский физико–технический институт 2006
105.
106.
107.
108.
109.
110.
111.
112.
113.
114.
|
269
материалов на основе сапфира с наночастицами серебра, меди и золота. Оптика и спектроскопия 101,
No 4, 652–660 (2006)
Гарифуллин И.А.: Эффект близости сверхпроводник/
ферромагнетик и его возможное использование в
спинтронике. УФН 176, No 6, 676–679 (2006)
Гатиятов Р.Г., Бородин П.А., Бухараев А.А., Бизяев
Д.А.: АСМ измерения магнитострикции в никелевых
структурах. Сб. тр. конф. молодых учёных КФТИ
КазНЦ РАН, Казань, 23 марта, с. 16–21. Казань:
ЗАО “Новое знание” 2006.
Гатиятов Р.Г., Бородин П.А., Бухараев А.А., Бизяев
Д.А.: Высокопрецизионные измерения магнитострикции в никелевых структурах с помощью атомно-силового микроскопа. Учён. зап. КГУ. Сер. “Физ.-мат.
науки”, т. 148, кн. 1, с. 109–115 (2006)
Гатиятов Р.Г., Бородин П.А., Бухараев А.А., Бизяев
Д.А.: Прецизионные измерения магнитострикции в
никелевых структурах, используемых для получения
магниторезистивных наноконтактов. Письма в ЖТФ
32, вып. 19, 72–78 (2006)
Житейцев Е.Р., Уланов В.А., Зарипов М.М., Жеглов
Е.П.: ЭПР центров трёхвалентного железа в кристалле SrF2:Fe. ФТТ 48, вып. 10, 1779–1783 (2006)
Захаров М.В., Кагадей В.А., Львова Т.Н., Нефедцев
Е.В., Оскомов К.В., Проскуровский Д.И., Романенко
С.В., Фаттахов Я.В., Хайбуллин И.Б.: Влияние обработки кремния в атомарном водороде на образование
локальных областей плавления при импульсном световом облучении. ФТП 40, вып. 1, 61–66 (2006)
Зиганшина С.А., Можанова А.А., Челнокова И.А.,
Гедмина А.В.: Атомно-силовая микроскопия наночастиц палладия, электроосаждённых на графитовых
электродах. Сб. тр. конф. молодых учёных КФТИ
КазНЦ РАН, Казань, 23 марта, с. 22–26. Казань:
ЗАО “Новое знание” 2006.
Зиганшина С.А., Чукланов А.П., Бухараев А.А.,
Шайдарова Л.Г., Челнокова И.А., Гедмина А.В.,
Будников Г.К.: Изучение многофазных наноструктур
при помощи атомно-силового микроскопа, работающего в режиме фазового контраста. Поверхность.
Рентгеновские, синхронные и нейтронные исслед.
No 2, 18–23 (2006)
Зуйков В.А., Лобков В.С., Салихов К.М., Самарцев
В.В., Сафиуллин Г.М.: Исследование фемтосекундного фотонного эха в полимерной плёнке, легированной
молекулами красителя, при комнатной температуре.
Изв. РАН. Сер. физ. 70, No 4, 473–476 (2006)
Ибрагимова М.И., Петухов В.Ю., Жеглов Е.П., Конюхов Г.В., Низамов Р.Н.: Сравнение закономерностей метаболических изменений, происходящих
в крови и тканях органов мышей под действием
растительного радиотоксина и облучения: изучение методом ЭПР. Материалы Всерос. науч. конф.
“Проблемы радиационной безопасности”. Казань,
23–24 июня, с. 37–41. Казань: ФГУ ФЦТРБ ВНИВИ
2006.
270
|
цифры и факты
115. Ивлев Г.Д., Гацкевич Е.И., Баязитов Р.М., Баталов
Р.И.: Динамика полного внутреннего отражения ИК
излучения при лазерном отжиге имплантированного
кремния. Сб. ст. “Физика экстремальных состояний
вещества-2006” (Фортов В.Е. и др., ред.), с. 179–181.
Черноголовка: ИПХФ РАН 2006.
116. Ивлев Г.Д., Гацкевич Е.И., Баязитов Р.М., Баталов
Р.И.: Поглощение и отражение ИК излучения в Si
при наносекундном лазерном воздействии. Материалы VI Междунар. конф. “Лазерная физика и
оптические технологии” (Казак Н.С. и др., ред.),
с. 112–115. Гродно: ГроднГУ 2006.
117. Ириняков Е.Н.: За гранью симметрий Редже коэффициентов Клебша-Гордана группы вращений. Сб.
тр. X Междунар. молодёжной науч. школы “Когерентная оптика и оптическая спектроскопия” (Салахов М.Х., Самарцев В.В., ред.), вып. 10, с. 165–168.
Казань: ИЦ КГУ 2006.
118. Ириняков Е.Н., Дмитриева Р.О.: Простой вывод
симметрий Редже коэффициентов Клебша-Гордана
группы вращений. Сб. тр. X Междунар. молодёжной науч. школы “Когерентная оптика и оптическая
спектроскопия” (Салахов М.Х., Самарцев В.В., ред.),
вып. 10, с. 225–228. Казань: ИЦ КГУ 2006.
119. Ириняков Е.Н., Леушин А.М.: Вычисление параметров нелинейной теории конфигурационного взаимодействия для иона Cr3!. Сб. тр. X Междунар. молодёжной науч. школы “Когерентная оптика и оптическая спектроскопия” (Салахов М.Х., Самарцев
В.В., ред.), вып. 10, с. 115–118. Казань: ИЦ КГУ
2006.
120. Калачёв А.А., Калинкин А.А., Самарцев В.В., Шкаликов А.В.: Оптическая спектроскопия с помощью
бифотонов. Изв. РАН. Cер. физ. 70, No 4, 480–483
(2006)
121. Калачёв А.А., Самарцев В.В.: Квантовая память в
режиме оптического субизлучения. Изв. РАН. Cер.
физ. 70, No 4, 514–517 (2006)
122. Калашников Д.А., Калинкин А.А., Шкаликов А.В.,
Самарцев В.В.: Перенос информации с помощью
бифотонов в протоколах квантовой криптографии.
Учён. зап. КГУ. Сер. “Физ.-мат. науки”, т. 148, кн. 1,
с. 124–128 (2006)
123. Каримуллин К.Р., Зуйков В.А., Самарцев В.В.: Детектирование световых импульсов в режиме счёта
фотонов. Учён. зап. КГУ. Сер. “Физ.-мат. науки”,
т. 148, кн. 1, с. 135–141 (2006)
124. Каримуллин К.Р., Зуйков В.А., Самарцев В.В.:
Спектроскопическое исследование перспективных
носителей оптической информации. Сб. тр. X Междунар. молодёжной науч. школы “Когерентная оптика и оптическая спектроскопия” (Салахов М.Х.,
Самарцев В.В., ред.), вып. 10, с. 177–180. Казань:
ИЦ КГУ 2006.
125. Кувшинова Н.В., Обыночный А.А., Салихов К.М.:
Применение методов радиоспектроскопии для исследования механизма формирования спиновой
Казанский физико–технический институт 2006
126.
127.
128.
129.
130.
131.
132.
133.
134.
поляризации триплетных молекул порфиринов. Сб.
ст. “Структура и динамика молекулярных систем”
(Шиховцева Е.С., Хатымов Р.В., Хазимуллин М.В. и
др., ред.), вып. ХIII, ч. 1, с. 445–448. Уфа: ИФМК
УНЦ РАН 2006.
Кувшинова Н.В., Июдин В.С., Обыночный А.А.,
Салихов К.М.: Изучение поляризации электронных
спинов триплетной молекулы гематопорфирина IX
в присутствии кислорода методом ВР ЭПР. Сб.
ст. “Структура и динамика молекулярных систем”
(Шиховцева Е.С., Хатымов Р.В., Хазимуллин М.В.
и др., ред.), вып. ХIII, ч. 1, с. 449–453. Уфа: ИФМК
УНЦ РАН 2006.
Латыпов И.З., Петрушкин С.В., Самарцев В.В.:
Многоимпульсное управление релаксационными
процессами в твёрдотельных фотонных эхо-процессорах. Сб. тр. конф. молодых учёных КФТИ
КазНЦ РАН, Казань, 23 марта, с. 43–49. Казань:
ЗАО “Новое знание” 2006.
Латыпов И.З., Петрушкин С.В., Самарцев В.В.:
Многоимпульсные оптические последовательности
в твёрдотельных фотонных эхо-процессорах. Изв.
РАН. Cер. физ. 70, No 12, 1771–1775 (2006)
Латыпов И.З., Петрушкин С.В., Самарцев В.В.:
Фазовые оптические последовательности в технике
сужения спектральных линий. Сб. тр. X Междунар.
молодёжной науч. школы “Когерентная оптика и оптическая спектроскопия” (Салахов М.Х., Самарцев
В.В., ред.), вып. 10, с. 197–200. Казань: ИЦ КГУ
2006.
Леонтьев А.В., Иванин К.В., Лобков В.С., Сафиуллин
Г.М., Климовицкий А.Е., Салихов К.М., Самарцев
В.В.: Фемтосекундное фотонное эхо в полимерной
плёнке, легированной молекулами красителя, при
комнатной температуре. Учён. зап. КГУ. Сер. “Физ.мат. науки”, т. 148, кн. 1, с. 135–141 (2006)
Леонтьев А.В., Лобков В.С., Сафиуллин Г.М., Салихов К.М., Самарцев В.В.: Спектроскопическое исследование сигналов стимулированного фотонного
эха в полимерной плёнке, допированной молекулами
красителя, при комнатной температуре. Сб. тр. X
Междунар. молодёжной науч. школы “Когерентная
оптика и оптическая спектроскопия” (Салахов М.Х.,
Самарцев В.В., ред.), вып. 10, с. 139–142. Казань:
ИЦ КГУ 2006.
Леушин А.М., Ириняков Е.Н.: К интерпретации оптических спектров ионов элементов группы железа.
Оптика и спектроскопия 100, No 3, 368–373 (2006)
Лончаков А.Т., Подгорных С.М., Соколов В.И.,
Груздев Н.Б., Шакуров Г.С.: Низкоэнергетические
возбуждённые состояния ионов 3d-переходных металлов в селениде цинка. ФТТ 48, вып. 9, 1610–1613
(2006)
Лопатин О.Н., Хайбуллин Р.И., Бахтин А.И., Хайбуллин И.Б.: Возможности ионной имплантации в
геммологии. Учён. зап. КГУ. Сер. “Естественные
науки”, т. 148, кн. 4, с. 103–110 (2006)
цифры и факты
135. Мамин Р.Ф., Мигачёв С.А., Садыков М.Ф., Родионов А.А., Лунёв И.В., Изотов В.В., Гусев Ю.А.:
Неоднородные состояния в манганитах. Cб. тр. IV
Междунар. науч.-техн. конф. “Фундаментальные
проблемы радиоэлектронного приборостроения”
(Intermatic-2005). Москва, 25–28 октября, с. 231–241.
Москва 2006.
136. Мигачёв С.А., Садыков М.Ф., Шакирзянов М.М.:
Поворот плоскости поляризации и линейное двупреломление звука в гематите ниже точки Морина.
ФТТ 48, вып. 4, 663–666 (2006)
137. Мингалиева Л.В., Суханов А.А., Галеев Р.Т., Воронкова В.К., Новицкий Г., Чëрня В.: Исследование обменных взаимодействий в трёхъядерном
гетерокластере. Сб. ст. “Структура и динамика
молекулярных систем” (Шиховцева Е.С., Хатымов
Р.В., Хазимуллин М.В. и др., ред.), вып. ХIII, ч. 2,
с. 32–35. Уфа: ИФМК УНЦ РАН 2006.
138. Мусатов А.Л., Гуляев Ю.В., Израэльянц К.Р., Куковицкий Е.Ф., Киселёв Н.А., Масленникова О.Ю.,
Гузилов И.А., Шигалина О.М., Ормонт А.Б., Чиркова Е.Г.: Низковольтные планарные автоэлектронные
эмиттеры на основе углеродных нанотрубок. Радиотехника и электроника No 8, 1019–1024 (2006)
139. Назипов Р.А., Зюзин Н.А., Пятаев А.В., Баталов
Р.И., Баязитов Р.М., Нурутдинов Р.М.: Гамма-резонансная спектроскопия аморфного сплава, облучённого импульсным ионным пучком. Сб. тр. X
Междунар. молодёжной науч. школы “Когерентная
оптика и оптическая спектроскопия” (Салахов М.Х.,
Самарцев В.В., ред.), вып. 10, с. 87–90. Казань: ИЦ
КГУ 2006.
140. Никифоров В.Г., Лобков В.С.: Исследование вращательной динамики молекул в жидкости в субпикосекундном диапазоне. Квантовая электроника 36,
No 9, 984–988 (2006)
141. Петрушкин С.В.: Квантовое стохастическое уравнение для радиационно-сбалансированного лазера.
Учён. зап. КГУ. Сер. “Физ.-мат. науки”, т. 148, кн. 1,
с. 170–178 (2006)
142. Петрушкин С.В.: Теплообмен и охлаждение в
полупроводниковых лазерах. Сб. тр. Междунар.
конф. “Фундаментальные проблемы оптики-2006”,
с. 204–205. Санкт-Петербург: ИД “Corvus” 2006.
143. Петрушкин С.В., Самарцев В.В.: Квантовая теория
радиационно-сбалансированного лазера. Изв. РАН.
Cер. физ. 70, No 4, 536–539 (2006)
144. Рамеев Б.З., Йылдыз Ф., Казан С., Акташ Б., Рата Д.,
Бюрглер Д., Грюнберг П., Шнейдер К.М., Кеммерер
С., Рейс Г., Хюттен А.: ФМР исследование тонких
плёнок сплавов Гейслера Co2Cr0.6Fe0.4Al и Co2MnSi.
ФММ 102, No 4, 383–391 (2006)
145. Савостина Л.И., Аминова Р.М., Миронов В.Ф. : К
вопросу о механизме реакции 2-метоксибензо[d]1,3,2-диоксафосфорин-4-она с хлоралем на основе
квантовохимических расчётов. II. Реакция Перкова.
Журн. oбщей химии 76, No 7, 1078–1087 (2006)
Казанский физико–технический институт 2006
|
271
146. Салихов К.М.: Времяразрешённая ЭПР спектроскопия неравновесных спиновых систем, создаваемых
в ходе спин-зависимых фотофизических и фотохимических процессов в конденсированных средах.
УФН 176, 664–669 (2006)
147. Сараев Д.В., Лунёв И.В., Васильева М.А., Гусев
Ю.А., Юсупова Т.Н., Гончаров В.А.: Роль ванадия
в формировании агрегативной структуры нефти. Сб.
ст. “Структура и динамика молекулярных систем”
(Шиховцева Е.С., Хатымов Р.В., Хазимуллин М.В.
и др., ред.), вып. XIII, ч. 2, с. 178–181. Уфа: ИФМК
УНЦ РАН 2006.
148. Сафиуллин Г.М., Лобков В.С., Самарцев В.В., Салихов К.М., Леонтьев А.В.: Когерентное фемтосекундное эхо в полимерной плёнке, допированной
молекулами красителя. Сб. тр. IV Междунар. конф.
“Фундаментальные проблемы оптики-2006” (Беспалов В.Г., Козлов С.А., ред.), с. 181–183. Санкт-Петербург: ИД “Corvus” 2006.
149. Селиванова Н.М., Осипова В.В., Галяметдинов Ю.Г.:
Роль иона лантаноида при мицеллообразовании и
самоорганизации лиотропных жидкокристаллических систем. Журн. физ. химии 80, No 4, 753–757
(2006)
150. Степанов А.Л., Маркуес С., Алвес Е., да Силва Р.С.,
Силва М.Р., Ганеев Р.А., Ряснянский А.И., Усманов
Т.: Ионный синтез и анализ оптических свойств наночастиц золота в матрице Al2O3. ЖТФ 76, 80–87
(2006)
151. Трошина Ю.И., Хайбуллин Р.И., Базаров В.В., Гатиятов Р.Г., Лопатин О.Н., Бахтин А.И., Хайбуллин
И.Б.: Окрашивание кристаллов рутила путём имплантации ионов марганца, железа и кобальта. Учён.
зап. КГУ. Сер. “Естественные науки”, т. 148, кн. 1,
71–81 (2006)
152. Туранова О.А., Галяметдинов Ю.Г.: Жидкокристаллические N-арилзамещённые β-аминовинилкетоны и
их комплексы с лантаноидами. Журн. общей химии
76, No 7, 1143–1148 (2006)
153. Туранова О.А., Туранов А.Н., Лапаев Д.В., Гнездилов О.И., Лобков В.С., Галяметдинов Ю.Г.: Первое
производное β-дикетоната дифторида бора. Журн.
общей химии 76, No 5, 767–770 (2006)
154. Файзрахманов И.А., Базаров В.В., Степанов А.Л.,
Хайбуллин И.Б.: Влияние имплантации ионов меди
на оптические свойства и низкотемпературную проводимость углеродных плёнок. ФТП 40, вып. 4,
419–425 (2006)
155. Фаттахов Я.В., Галяутдинов М.Ф., Львова Т.Н., Захаров М.В., Хайбуллин И.Б.: Исследование динамики
рекристаллизации кремния, имплантированного ионами фосфора, при быстром термическом отжиге. Тез.
I Всерос. конф. “Физические и физико-химические
основы ионной имплантации”. Нижний Новгород,
24–27 октября, c. 19–21. Нижний Новгород 2006.
156. Хасанов О.Х., Горбач Д.В., Петрушкин С.В., Самарцев В.В., Смирнова Т.В., Федотова О.М.: Солитоны
272
157.
158.
159.
160.
161.
162.
|
цифры и факты
в оптически плотных легированных кристаллах. Изв.
РАН. Cер. физ. 70, No 4, 540–543 (2006)
Черников С.К., Баскевич Т.П.: Анализ динамической
реакции конструкции на вычислительных кластерах.
Тр. Шестого Mеждунар. науч.-практ. семинара “Высокопроизводительные параллельные вычисления на
кластерных системах”. Санкт-Петербург, 12–17 декабря, с. 203–208. Нижний Новгород: ННГУ 2006.
Черников С.К., Садчиков Ю.В., Ашихмин А.Н.:
Решение некоторых задач физики и механики на
многопроцессорных системах с распределённой
памятью. Тр. Шестого Междунар. науч.-практ. семинара “Высокопроизводительные параллельные
вычисления на кластерных системах”. Санкт-Петербург, 12–17 декабря, с. 209–214. Нижний Новгород:
ННГУ 2006.
Черников С.К., Файзуллин А.М.: Использование
компьютерного моделирования при анализе пассивной безопасности автомобилей. Тр. XXI Междунар.
конф. “Математическое моделирование в механике
сплошных сред. Методы граничных и конечных
элементов” “BEM&FEM-2005”. Санкт-Петербург,
4–7 октября, с. 506–512. Санкт-Петербург 2006.
Шайдарова Л.Г., Челнокова И.А., Гедмина А.В.,
Будников Г.К., Зиганшина С.А., Можанова А.А.,
Бухараев А.А.: Электроокисление щавелевой кислоты на угольно-пастовом электроде с осаждёнными
наночастицами палладия. Журн. аналит. химии 61,
No 4, 409–416 (2006)
Шахмуратов Р.Н., Ребане А., Мегрэ П., Одюрс
Дж.: Медленный свет в полимерной плёнке с узким спектральным провалом. Изв. РАН. Сер. физ.
70, No 4, 477–479 (2006)
Шкаликов А.В., Калашников Д.А., Калинкин А.А.,
Самарцев В.В.: Использование лавинных фотодио-
Казанский физико–технический институт 2006
163.
164.
165.
166.
дов для детектирования бифотонов. Сб. тр. конф.
молодых учёных КФТИ КазНЦ РАН, Казань, 23
марта, с. 63–67. Казань: ЗАО “Новое знание”
2006.
Шкаликов А.В., Калинкин А.А., Калачёв А.А., Самарцев В.В.: К вопросу о распространении импульсов “малой” площади через оптически плотные среды. Сб. тр. X Междунар. молодёжной науч. школы
“Когерентная оптика и оптическая спектроскопия”
(Салахов М.Х., Самарцев В.В., ред.), вып. 10, с.
181–184. Казань: ИЦ КГУ 2006.
Эпштейн О.И., Штарк М.Б., Андрианов В.В., Гайнутдинов Х.Л., Гайнутдинова Т.Х., Силантьева Д.И.:
Модулирующее действие совместного применения
антител к белку S100 и его малых доз на мембранные эффекты хинина. Бюл. эксперим. биол.
медицины 142, No 7, 1–4 (2006)
Юртаева С.В., Обыночный А.А., Гнездилов О.И.,
Гайнутдинов Х.Л., Исмаилова А.И., Муранова Л.Н.:
ЭПР исследование образования оксида азота и других
парамагнитных частиц при воздействии на сердечнососудистую систему. Сб. ст. “Структура и динамика
молекулярных систем” (Шиховцева Е.С., Хатымов
Р.В., Хазимуллин М.В. и др., ред.), вып. XIII, ч. 2,
с. 469–472. Уфа: ИФМК УНЦ РАН 2006.
Юртаева С.В., Яфарова Г.Г., Гайнутдинова Т.Х., Тимошенко А.Х., Обыночный А.А., Гайнутдинов Х.Л.:
Исследование методом ЭПР спектроскопии изменения содержания оксида азота в тканях виноградной
улитки при выработке долговременной сенситизации. Материалы Междунар. симп. “Активные формы
кислорода, азота и хлора в регуляции клеточных
функций в норме и при патологии” (Cтепуро И.И.,
Заводник И.Б., ред.), ч. 2, с. 194–197. Гродно: Гродн.
гос. мед. ун-т 2006.
Защиты, награды, государственные стипендии
Защита диссертаций
В 2006 году кандидатские диссертации защитили
следующие сотрудники:
1. Арсланов Наркис Мусавирович
Нанооптика ближнеполевой микроскопии: эффекты
распространения светового поля в сужающемся субволновом зонде
01.04.05 “Оптика”
2. Исмаилова Асия Ильгизовна
Роль оксида азота и ионов кальция в механизмах долговременной сенситизации у виноградной улитки
03.00.13 “Физиология”
3. Латыпов Владислав Альбертович
Исследование примесных редкоземельных ионов в
кристаллах типа перовскита и эльпасолита методами ЭПР, ДЭЯР и оптической спектроскопии
01.04.11 “Физика магнитных явлений”
4. Муранова Людмила Николаевна
Влияние галоперидола на поведенческие реакции и
электрические характеристики командных нейронов
виноградной улитки
03.00.13 “Физиология”
5. Никифоров Виктор Геннадьевич
Исследование многоуровневых молекулярных систем
с использованием метода регистрации сверхбыстро-
цифры и факты
го оптического эффекта Керра и метода вращения
спина мюона
01.04.17 “Химическая физика, в т.ч. физика горения
и взрыва”
Научные стипендии
Именная стипендия Немецкого научного фонда им.
Александра фон Гумбольдта для проведения научных
исследований по теме “Нанооптика поверхностных
плазмон-поляритонов” в Лазерном центре г. Ганновера (Германия) в 2006 году присуждена Степанову А.Л.,
к.ф.-м.н., с.н.с.
Награждения
Орденом “За заслуги перед Республикой Татарстан”
награждён Салихов К.М., член-корр. РАН, директор
института, за достойный вклад в развитие науки, активную научно-организационную, педагогическую и
общественную деятельность.
Государственная премия РТ 2006 года в области науки
и техники за цикл работ “Физика ван-флековских парамагнетиков” присуждена М. М. Зарипову, г.н.с. КФТИ
им. Е. К. Завойского КазНЦ РАН, в составе коллектива
учёных Казанского государственного университета: С. А.
Альтшулера (посмертно), М. А. Теплова (посмертно),
М. C. Тагирова, Б. З. Малкина, Л. К. Аминова, Д. А. Таюрского, А. В. Егорова.
Почётной грамотой РАН и Профсоюза работников РАН
за высокий уровень проводимых фундаментальных и
прикладных научных исследований, успехи в подготовке научных кадров и в связи с 60-летием образования
награждён Казанский физико-технический институт им.
Е. К. Завойского КазНЦ РАН.
Почётными грамотами РАН и Профсоюза работников
РАН были отмечены:
Спиваковская А.Н., вед. библиотекарь
Мигачёв С.А., к.ф.-м.н., с.н.с.
Почётными грамотами Президиума КазНЦ РАН были
отмечены:
Биктимиров Э.Ф., инженер
Закирова А.Х., контролёр КПП
Карсалова Н.А., вед. инженер
Садыков Н.Р., зав. отделом
Степанов А.Л., к.ф.-м.н., с.н.с.
Тарасов В.И., водитель
Хайбуллин Р.И., к.ф.-м.н., с.н.с.
Шакуров Г.С., к.ф.-м.н., с.н.с.
Казанский физико–технический институт 2006
|
273
Благодарственные письма КФТИ вручены старейшим
сотрудникам института:
Голенищеву-Кутузову В.А., д.ф.-м.н., г.н.с.
Зарипову М.М., д.ф.-м.н., г.н.с.
Короткову С.Ф., к.ф.-м.н., пенсионеру
Пироговой И.И., пенсионерке
Хлебниковой Т.А., пенсионерке
Яфаеву Н.Р., к.ф.-м.н., пенсионеру
Дипломами КФТИ отмечены:
Арсланов И.А., н.с.
Ахмин C.М., к.ф.-м.н., зам. гл. редактора
Баязитов Р.М., д.ф.-м.н., зав. лабораторией
Воронкова В.К., к.ф.-м.н., учён. секретарь
Гайнутдинов Х.Л., д.б.н., зав. лабораторией
Галяметдинов Ю.Г., д.х.н., г.н.с.
Гарифьянов Н.Н., к.ф.-м.н., с.н.с.
Гнездилов И.Д., мастер
Губайдуллин Ф.Ф., к.ф.-м.н., с.н.с.
Губайдуллина А.З., документовед
Иванова Т.А., к.ф.-м.н., с.н.с.
Калачёв А.А., к.ф.-м.н., с.н.с.
Карташёва Н.А., вед. инженер
Коновалов Д.А., гл. спец.
Куковицкий Е.Ф., с.н.с.
Куприянова О.О., нач. АХО
Курбатова Н.В., н.с.
Лисин В.Н., к.ф.-м.н., с.н.с.
Лобков В.С., к.ф.-м.н., с.н.с.
Львов С.Г., н.с.
Мосина Л.В., к.ф.-м.н., зам. гл. редактора
Мусин В.М., к.ф.-м.н., зав. отделом
Осокин С.И., к.ф.-м.н., вед. инженер
Осин Ю.Н., н.с.
Сулейманов Н.М., д.ф.-м.н., в.н.с.
Таланов Ю.И., д.ф.-м.н., в.н.с.
Туриянский Е.А., гл. спец.
Уланов В.А., д.ф.-м.н., с.н.с.
Файзрахманов И.А., д.ф.-м.н., в.н.с.
Фаттахов Я.В., к.ф.-м.н., зав. отделом и зав. лабораторией
Черников С.К., к.т.н., зав. лабораторией
Шакирзянов М.М., д.ф.-м.н., зав. лабораторией
Шакуров Г.С., к.ф.-м.н., с.н.с.
Шегеда А.М., к.ф.-м.н., с.н.с.
Шустов В.А., н.с.
Дипломом победителя II республиканского конкурса “50
лучших инновационных идей Республики Татарстан” за
лучшую инновационную идею “Создание малотоннажного производства механоактивированной лекарственной
формы кальция глюконата (МАКГ) для высокоэффективного лечения заболеваний, обусловленных нарушением
кальциевого обмена в организме” награждён Ю. В. Петухов, д.ф.-м.н., зав. лабораторией.
274
|
цифры и факты
Дипломом победителя Программы инновационных проектов “Идея-1000” в номинации Программы “Молодёжный
инновационный проект” за работу “Разработка магнитной
системы с индукцией поля 0.20 Тл для использования
в специализированном травматологическом магнитнорезонансном томографе” награждён Э. Ф. Биктимиров,
аспирант.
Казанский физико–технический институт 2006
Дипломами участников II республиканского конкурса
“50 лучших инновационных идей Республики Татарстан” награждены Р. М. Баязитов, д.ф.-м.н., зав. лабораторией; А. А. Бухараев, д.ф.-м.н., зав. лабораторией; С. А.
Зиганшина, к.х.н., и.о. с.н.с.; А. А. Коновалов, н.с.; И. А.
Файзрахманов, д.ф.-м.н., в.н.с.
Участие сотрудников института в преподавательской деятельности
В 2006 году сотрудники КФТИ, помимо основной научноисследовательской работы, занимались преподавательской
деятельностью в различных вузах г. Казани, где читали
следующие учебные курсы:
Ашихмин А.Н., cт. преп. каф. “Автомобили и автомобильное хозяйство” КГТУ (КАИ)
– Теория автомобиля
– Надёжность автомобилей
Богданова Х.Г., проф. каф. промышленной электроники
КГЭУ
– Информационно-измерительная техника и электроника
– Цифровая электроника
– Физика диэлектриков, металлов и полупроводников
Богомолов В.А., ст. преп. каф. информатики и прикладной
математики КГТУ (КХТИ)
– Интернет-технологии
– Операционные системы
Бухараев А.А., преп. каф. хим. физики КГУ
– Атомы и молекулы на поверхности
проф. каф. оптики и нанофотоники КГУ
– Микроскопия микро- и наноструктур
Вишневская Г.П., проф. каф. хим. физики КГУ
– Cтроение и молекулярная динамика конденсированных сред
– ЭПР в растворах
Гайнутдинов Х.Л., преп. каф. хим. физики КГУ
– Избранные физические вопросы молекулярной
биологии
проф. каф. анатомии, физиологии и охраны здоровья
человека ТГГПУ
– Механизмы памяти
– Психофизиология
Гайнутдинова Т.Х., ассист. каф. физиологии человека и
животных КГУ
– Анатомия человека
– Физиология человека
Галеев Р.Т., преп. каф. хим. физики КГУ
– Mathematica для решения задач спиновой химии
Ерёмина Р.М., доц. каф. общей физики КГУ
– Актуальные вопросы магнитного резонанса
– Электричество и магнетизм
Зарипов М.М., проф. каф. квантовой электроники и
радиоспектроскопии КГУ
– Теория спектров электронного парамагнитного
резонанса в кристаллах
Калачёв А.А., ассист. каф. оптики и нанофотоники КГУ
– Квантовая оптика
– Новые физические методы оптической обработки
информации
– Оптические квантовые генераторы
Манапов Р.А., доц. каф. техн. физики КГТУ (КАИ)
– Физика и диагностика поверхности
– Твёрдотельная электроника
Моисеев С.А., доц. каф. хим. физики КГУ
– Оптическая молекулярная спектроскопия
– Современные проблемы квантовой оптики
Мурсалимов А.Р., преп. каф. хим. физики КГУ
– Численные методы в физике
Петрушкин С.В., преп. каф. оптики и нанофотоники
КГУ
– Основы теории лазерного охлаждения газов и
твёрдых тел
Петухов В.Ю., проф. каф. физики твёрдого тела КГУ
– Радиационная физика твёрдого тела
– Радиационная физика
– Современные методы экспериментальной физики
– Радиационная физика в медицине
– Физика поверхности и тонких плёнок
Рамеев Б.З., доц. каф. физики Института технологии
г. Гебзе, Турция
– Ферромагнитный резонанс
Садчиков Ю.В., доц. каф. “Автомобили и автомобильное
хозяйство“ КГТУ (КАИ)
– Автомобили. Конструирование и расчёт
цифры и факты
Салихов К.М., проф. каф. хим. физики КГУ
– Химическая кинетика и катализ
– Современные проблемы химической физики
– Избранные проблемы магнитного резонанса
Самарцев В.В., проф. кафедры оптики и нанофотоники
КГУ
– Проблемы когерентной оптики
– Лазерная спектроскопия
– Новые физические методы оптической обработки
информации
– Оптика фемтосекундных лазеров
Соловаров Н.К., доц. каф. общей физики ТГГПУ
– Общая физика
– Элементы квантовой электродинамики
доц. каф. квантовой электроники и магнитной радиоспектроскопии КГУ
– Современные проблемы квантовой оптики
Cулейманов Н.М., проф. каф. “Электрические станции”
КГЭУ
– Нетрадиционные и возобновляемые источники
энергии
– Новые методы преобразования энергии – водородные топливные элементы
Тарасов В.Ф., проф. каф. пром. электроники КГЭУ
– Информационно-измерительная техника и электроника
Казанский физико–технический институт 2006
|
275
– Физические основы электроники
– Физика сверхпроводимости
Туранов А.Н., ст. преподаватель каф. электрических сетей
и систем КГЭУ
– Основы производства передачи электроэнергии
– Электромагнитная совместимость в энергетике
Туранова О.А., ст. преподаватель каф. электрических
сетей и систем КГЭУ
– Применение ЭВМ в электроэнергетике
Фалин М.Л., доц. каф. общей и эксперим. физики
ТГГПУ
– Электричество
– Молекулярная физика
– Механика
– Оптика
Черников С.К., проф. каф. проектирования летательных
аппаратов КГТУ (КАИ)
– Теория автомобиля
Шакуров Г.С., ст. преп. каф. электропривода и автоматизации промышленных установок и технологических
комплексов КГЭУ
– Элементы автоматизированного электропривода
– Элементы систем автоматики
Конференции, организованные КФТИ и при участии КФТИ
1. International Workshop “Modern Development of Magnetic Resonance”, September 27–29, 2006, Kazan
2. X Международная молодёжная научная школа “Когерентная оптика и оптическая спектроскопия”, 24–26
октября 2006, Казань (совместно с Казанским государственным университетом)
3. Х International Youth Scientific School “Actual Problems
of Magnetic Resonance and Its Application”, October
31–November 3, 2006, Kazan (совместно с Казанским
государственным университетом)
4. International Symposium “Modern Problems of Chemical
Physics”, October 31–November 4, 2006, Kazan
5. Итоговая научная конференция КазНЦ РАН, 12–13
февраля 2007, Казань (стендовая сессия проводилась
4–5 декабря 2006 года при обсуждении итогов 2006
года)
6. Конференция молодых учёных КФТИ, 19 марта 2007,
Казань
Программы конференций, организованных
институтом
International Workshop “Modern Development of
Magnetic Resonance”
September 27, 2006
First session
Chair: Khaibullin I.B.
Thomas D.D.: Lipid Nanotube Structural Dynamics of Spinlabeled Muscle Proteins
Krushelnitsky A.G.: Complex NMR Approaches to Studying
Conformational Dynamics of Biopolymers
Second session
Chair: Samartsev V.V.
Nesmelov Yu.E.: Myosin Structural Dynamics Revealed by
Site-Directed Spin Labeling and Multifrequency EPR
Ulanov V.A., Zaripov M.M., Varlamov A.G.: Jahn-Teller
Copper Trimers in BaF2 Crystals: Molecular Motion
Controlled by Magnetic Field, Antisymmetric Exchange
and Temperature
276
|
цифры и факты
Third session
Chair: Aminov L.K.
Ohta H.: High-Frequency and High-Field ESR Studies of
Novel Quantum Spin Systems
Konovalov A.A., Tarasov V.F.: Peculiarities of Low-Field
Tunable High-Frequency EPR Spectroscopy
Reijerse E.J., Schmidt P., Klihm G., Lubitz W.: A Novel
High-Frequency CW/Pulsed EPR Spectrometer Operating at 122 and 244 GHz
September 28, 2006
Fourth session
Chair: Ovchinnikov I.V.
Rakhmatullin R.M.: Rare-Earth Clusters in SiO2 and GeO2
Glasses. Study by the EPR Spectroscopy
Eremina R.M., Mukovskii Ya.M., Krug von Nidda H.-A., Loidl
A.: Observation of a Phase Separation in La1#xBaxMnO3
by ESR
Fifth session
Chair: Ilyasov A.V.
Schmidt J.: High-Frequency EPR and ENDOR Spectroscopy
on Semiconductor Nanoparticles
Sixth session
Chair: Moiseev S.A.
Kandrashkin Yu.E., Asano M.S., van der Est A.: Light-Induced Electron Spin Polarization of the Excited Quartet
State in Vanadyl Octaethylporphyrin
Mursalimov A.R., Chernikov S.K., Sadchikov Yu.V., Salikhov
K.M.: Monte-Carlo Simulation of the EPR Spectra of
Charge-Separated States in Photosynthetic Reaction
Centers
Hanson G.R.: Insights from Multifrequency EPR, Computer
Simulation (Molecular Sophe) and DFT Calculations into
the Geometric and Electronic Structure of Molybdoenzymes
Seventh session
Chair: Salikhov K.M.
Lecture of the Zavoisky Awardee 2006
Schmidt J.: Four Decades in the Footsteps of the Pioneers
in Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy
International Symposium “Modern Problems of Chemical
Physics”
November 1, 2006
Chair: Zhidomirov G.M.
Plenary Lectures
Spiess H.-W.: Magnetic Resonance, a Powerful Tool for
Studying Supramolecular Systems
Казанский физико–технический институт 2006
Dzuba S.A.: Supramolecular Structure and Dynamics of
Spin-Labeled Biomembrane-Peptide Systems
Plenary Talk
Orlinskiy S.B.: From Monocrystal to Nanocrystal ZnO by
High-Frequency EPR/ENDOR
Chair: Stehlik D.
Plenary Lectures
Atsarkin V.A., Demidov V.V., Noginova N.E.: Electron Spin
Resonance and Relaxation in Nanoparticles: Between
Para- and Ferromagnetism
Buntkowsky G.: NMR Spectroscopy on the Mesoscopic
Length Scale
Chair: Teitelbaum G.B.
Plenary Lecture
Bowman М.: The Semiquinone Intermediate in Ubiquinol
Oxidation by Cytochrome bc1
Plenary Talks
Garifullin I.A.: The Superconductor/Ferromagnet Proximity
Effect and Its Potential Application in Spintronics
Bagryanskaya E.G.: Phase Transitions and Exchange Interaction in Molecular Magnetics Studied by EPR
Chair: Malkin B.Z.
Plenary Talk
Rakhmatullin R.M.: Rare-Earth Clusters in SiO2 and GeO2
Glasses. Study by the EPR Spectroscopy
Oral Talks
Marque S.: Persilylated Phosphoranyl Radicals: the First
Persistent Phosphoranyl Radicals. An EPR Study
Galeev R.T., Voronkova V.K.: EPR of Clusters Containing
Non-Kramers Ions
November 2, 2006
Chair: Eichhoff U.
Plenary Lecture
Stehlik D.: Control of Function in Photosynthetic Reaction
Centers by Electron Acceptor-Protein Interactions as
Studied by Transient EPR Spectroscopy
Plenary Talks
Stass D.V., Kalneus E.V., Molin Yu.N.: Effect of Low Magnetic Fields and MARY Spectroscopy
Purtov P.A.: Spin Catalysis Theory
Chair: Dzuba S.A.
Plenary Lecture
Vieth H.-M.: Dynamic Polarization and Relaxation in Systems
of Coupled Nuclear Spins
Plenary Talks
Salikhov K.M., Golbeck J.H., Stehlik D.: Quantum Teleportation across a Biological Membrane by means
of Correlated Spin Pair Dynamics in Photosynthetic
Reaction Centers
цифры и факты
Maryasov A.G.: Dipole-Dipole Interactions of High-Spin
Paramagnetic Centers in Disordred Systems
Oral Talk
Mambetov A.E., Brenerman M.H., Salikhov K.M.: Calculations of Rate Constants of Electron Spin Polarisation of
Triplet Excitons in Molecular Crystals due to TripletTriplet Annihilation
Plenary Lecture
Möbius K.: Combining Light, Microwaves and Magnetic
Fields to Reveal Electron-Transfer Characteristics in
Photosynthesis by High-Field EPR
Chair: Ovchinnkov I.V.
Plenary Lecture
Lubitz W.: Spectroscopic Investigations to Elucidate the
Function of Hydrogenase: Basis for a Biological Hydrogen Production
Plenary Talks
Leshina T.V.: Spin Chemistry Application to Modelling of
Ligand-Receptor Interaction
Kruppa A.I.: Investigation of Guest-Host Complexes of
Beta-Cyclodextrin by Spin Chemistry
Chair: Bukharaev A.A.
Plenary Lecture
Van der Est A.: Electron Spin Polarization in Coupled Spin
Systems
Oral Talks
Gorelik V.R.: CIDEP in Micellized Radical Pairs in the
Presence of Stable Nitroxide Radicals
Shakirov S.R.: CIDNP of Micellized Radical Pairs and ShortLived Biradicals in Presence of Stable Nitroxides
Bercu V.: Signatures of the Fast Dynamics on the Reorientation of Molecular Guests in Glassy Polystyrene, a
High-Field Electron Paramagnetic Resonance Study
November 3, 2006
Chair: Khaibullin I.B.
Plenary Talks
Eichhoff U.: Recent Life Science Applications of NMR
and EPR
Eremin M.V., Aleev A., Eremin I.M.: On Interplay between
the Magnetic Susceptibilities of Localized and Itinerant
Electrons in HTSCs
Tarasov V.F., Konovalov A.A.: Tunable High-Frequency
Low-Field EPR Spectroscopy of EPR-Silent Ions
Oral Talks
Tseytlin M.P., Dhami A., Eaton S.S., Eaton G.R.: Comparison of Maximum Entropy Methods to Reconstruct EPR
Images from Rapid Scan Spectra
Gatiiatov R.G., Borodin P.A., Bukharaev A.A., Biziaev D.A.,
Gumarov G.G.: Atomic and Magnetic Force Microscopy
of Nanostructures Obtained by Laser and Ion Etching
Казанский физико–технический институт 2006
|
277
Chair: Tagirov M.S.
Plenary Talks
Fatkullin N., Kimmich R., Kehr M.: Intermolecular Contribution into Spin-Lattice Relaxation Rate and Relative
Intermolecular Displacents in Polymer Systems
Malkin B.Z., Graf M., Lascialfari A., Borsa F., Barbara B.,
Vanyunin M.V.: Experimental and Theoretical Studies of
19
F Nuclear Relaxation in LiYF4:Ho3! Single Crystals
Moiseev S.A., Simon C., Gisin N.: Photon Echo Quantum
Memory for Arbitrary Light Pulses and Quantum Manipulations of Time-Qubit States
Oral Talks
Lijewski S.: Electron Spin Relaxation in Fluorite Type
Crystals
Kandrashkin Yu.E.: “Spin Algebra” Package for General
Analysis of Magnetic Resonance Problems in “Mathematica”
Savostina L.I., Aminova R.M.: Quantum-Mechanical Calculations of Dynamic Processes in the Bimolecular Reactions
Including Phosphorus Atom
Итоговая научная конференция КазНЦ РАН
Пленарное заседание
Моисеев С.А.: Квантовая память на фотонном эхо
Секция физическая
Стендовая cессия
4–5 декабря 2006 года
Сессия 1
Галеев Р.Т., Воронкова В.К.: Ферромагнитное взаимодействие Cu-Tb в пятиядерном кластере
[Cu3Tb2(ClCH2COO)12(H2O)8]$2H2O
Зарипов Р.Б., Салихов K.M. (КФТИ), Кулик Л.В., Дзюба
С.A. (ИХКГ СО РАН, Новосибирск): Изучение диполь-дипольного взаимодействия в нитроксильном
радикале методом ESEEM
Зинкевич Т.А., Гнездилов О.И. (КФТИ), Крушельницкий
А.Г. (КИББ): ЯМР исследования молекулярной динамики α-кристаллина
Июдин В.С., Обыночный А.А., Салихов К.М.: Установление влияния кислорода на поляризацию электронных
спинов гематопорфирина IX методом ЭПР
Июдин В.С., Обыночный А.А., Салихов К.М.: Исследование фотодинамических реакций методами ЭПР и
оптической спектроскопии
Кувшинова Н.В., Июдин В.С., Зарипов Р.Б., Обыночный
А.А., Салихов К.М.: Исследование электронной спиновой поляризации порфиринов с разным замещением в макроцикле методом ЭПР
278
|
цифры и факты
Лапаев Д.В., Никифоров В.Г., Князев А.А. (КФТИ),
Джабаров В.И. (КГТУ), Лобков В.С., Галяметдинов
Ю.Г. (КФТИ): Влияние температуры на эффективность переноса энергии в жидкокристаллическом
комплексе европия
Лапаев Д.В., Никифоров В.Г., Князев А.А., Лобков
В.С., Салихов К.М., Галяметдинов Ю.Г.: Внутримолекулярный перенос энергии в мезогенном аддукте
европия(III)
Лобков В.С., Галявиев И.Г., Сафиуллин Г.М., Салихов
К.М., Шмелёв А.Г.: Многофункциональный оптический спектрометр с наносекундным временным
разрешением
Лобков В.С., Самарцев В.В., Сафиуллин Г.М., Салихов
К.М., Леонтьев А.В., Шмелёв А.Г.: Когерентное
фемтосекундное фотонное эхо в полимерной плёнке,
допированной молекулами красителя
Мамбетов А.Е., Бренерман М.Х., Салихов К.М.: Расчёт
эффективности поляризации электронных спинов
триплетных экситонов в молекулярных кристаллах,
вызванной триплет-триплетной аннигиляцией
Мингалиева Л.В., Суханов А.А., Галеев Р.Т., Воронкова
В.К.: Первый пример исследования методом ЭПР
гетероядерного кластера Cu-Gd
Моисеев С.А.: Квантовая память на фотонном эхо
Моисеев С.А.: Квантовые манипуляции двухцветными
световыми полями: квантовая конверсия длины волны света
Моисеев С.А., Арсланов Н.М.: Эффекты интерференции,
взаимодействия и распространения световых полей в
зонде ближнеполевой оптической микроскопии
Мурсалимов А.Р., Черников С.К., Садчиков Ю.В., Салихов К.М.: Применение метода Монте-Карло в симуляции спектров ЭПР радикальных пар в реакционном
центре фотосистемы 1
Никифоров В.Г., Лобков В.С.: Исследование вращательной динамики молекул в жидкости в субпикосекундном диапазоне
Савостина Л.И., Аминова Р.М.: Изучение различных
механизмов реакций фосфорсодержащих соединений с молекулами растворителя на основе метода
квантовой химии
Салихов К.М.: Квантовая телепортация через биологические мембраны с помощью спин-коррелированных
пар в реакционном центре фотосинтеза
Цейтлин М.П.: Сравнение методов максимальной энтропии для реконструкции ЭПР изображений из спектров
быстрого прохождения
Андрианов В.В., Гайнутдинова Т.Х., Муранова Л.Н.,
Силантьева Д.И., Тагирова Р.Р., Гайнутдинов Х.Л.:
Реактивация долговременной памяти у виноградной
улитки после напоминания. Роль ионов кальция в
процессах формирования долговременной сенситизации, как экспериментальной модели патологии
Гайнутдинов Х.Л., Обыночный A.A., Юртаева С.В.,
Яфарова Г.Г., Исмаилова А.И., Муранова Л.Н.: ЭПР
Казанский физико–технический институт 2006
исследование образования оксида азота и других
парамагнитных частиц при воздействии на сердечно-сосудистую и нервную системы
Сессия 2
Герасимов К.И., Латыпов В.А., Фалин М.Л.: Магнитный
резонанс и оптическая спектроскопия CsCaF3:Yb3!.
Перовскит и наноструктурные комплексы флюорита
Герасимов К.И., Латыпов В.А., Фалин М.Л.: Магнитооптическая спектроскопия парамагнитных центров
кубической симметрии Yb3! в кристаллах структурного ряда флюорита
Ерёмина Р.М., Гаврилова Т.П.: Анизотропные обменные
взаимодействия в CuTe2O5
Ерёмина Р.М., Яцык И.В.: Электронный парамагнитный
резонанс кристаллов La1#xMxMnO3, M " Ca, Ba
Житейцев Е.Р., Уланов В.А., Зарипов М.М.: Структура
и магнитные свойства центров Fe3! в кристаллах
SrF2 и BaF2
Коновалов А.А., Тарасов В.Ф.: Высокочастотная ЭПР
спектроскопия Tm3! и Tb3! в синтетическом форстерите
Коновалов А.А., Тарасов В.Ф.: Примесные центры хрома
в форстерите, легированном хромом и литием
Шакуров Г.С.: ЭПР Cr4! в LiScGeO4
Вишневская Г.П., Фролова Е.Н. (КФТИ), Константинов
В.Н. (КГЭУ), Фахрутдинов А.Р. (КФТИ): Состояние
ионов Gd3! в сульфо- и сульфофенолсодержащих
ионообменных полимерах по данным ЭПР
Гончаров В.А.: Оптимизация алгоритма обработки сигналов ВДС спектрометра для корректного расчёта
диэлектрических спектров
Домрачева Н.Е.: Магнитные свойства жидкокристаллических дендримерных комплексов меди: ЭПР
исследование
Иванова Т.А., Овчинников И.В., Туранов А.Н.: Влияние
внешнесферного аниона на свойства спинового перехода в Fe(4-OCH3-SalEen)2X, X " PF6, NO3
Туранова О.А., Галяметдинов Ю.Г.: Новые жидкокристаллические соединения
Юртаева С.В., Обыночный А.А., Гайнутдинов Х.Л.,
Яфарова Г.Г., Муранова Л.Н.: Применение метода
ЭПР для исследования образования NO-содержащих
парамагнитных комплексов в биологических тканях
при внешних воздействиях на сердечно-сосудистую
и нервную системы
Богданова Х.Г., Булатов А.Р., Голенищев-Кутузов В.А.,
Мамин Р.Ф., Потапов А.А.: Высокочастотные ультразвуковые исследования структурного фазового
перехода в монокристалле La1#xSrxMnO3 (x " 0.125)
цифры и факты
Казанский физико–технический институт 2006
|
279
Сессия 3
Альтшулер Т.С. (КФТИ), Бреслер М.С. (ФТИ им. А. Ф.
Иоффе, Санкт-Петербург), Горюнов Ю.В. (КФТИ):
Ферромагнитное упорядочение примеси железа в
полупроводнике с переменной валентностью SmB6
Бадрутдинов А.О., Зарубежнова Е. (КГУ), Таланов Ю.И.
(КФТИ), Якоб Г. (Университет Майнца, Германия),
Тейтельбаум Г.Б. (КФТИ): Локальные свойства микроскопического фазового расслоения в монокристаллических плёнках La1#xCaxMnO3
Гарифуллин И.А., Гарифьянов Н.Н., Салихов Р.И.: Структура границ раздела в многослойных тонкоплёночных
металлических гетероструктурах
Горьков Л.П. (ИТФ им. Л. Д. Ландау, Москва), Тейтельбаум Г.Б. (КФТИ): Роль носителей тока различной
природы в формировании транспортных свойств
купратов
Мамин Р.Ф. (КФТИ), Угами T., Maртон T. (Университет
Теннесси, Ноксвилл, США), Mигачёв С.A. (КФТИ):
Гигантская диэлектрическая проницаемость и эффект
колоссального магнетосопротивления в высокопроводящих манганитах
Таланов Ю.И., Бухараев А.Н., Валидов А.А., Гумаров
Г.Г., Панарина Н.Ю., Петухов В.Ю., Хасанов Р.И.:
Влияние низкоэнергетического облучения на пиннинг
в тонких плёнках ВТСП
Тогулев П.Н., Сулейманов Н.М. (КФТИ), Цондер К.
(Институт им. П. Шеррера, Виллиген, Швейцария):
Исследование эффектов пиннинга в сверхпроводящих
композитах на основе диборида магния
Сессия 4
Гатиятов Р.Г., Бородин П.А., Бухараев А.А., Бизяев
Д.А.: Прецизионные измерения магнитострикции в
никелевых структурах, используемых для получения
магниторезистивных наноконтактов
Гатиятов Р.Г., Бородин П.А., Бухараев А.А., Гумаров Г.Г.,
Галяутдинов М.Ф.: Исследование возможности формирования наноразмерных перемычек посредством
ионно-лучевого травления
Зиганшина С.А., Чукланов А.П., Бухараев А.А.: Атомно-силовая микроскопия композитных электродов с
каталитическими свойствами
Власова Д.Д.: Ассоциативная выборка информации в
оптической памяти на основе фотонного эха с использованием кодов Фрэнка
Калачёв А.А.: Когерентный контроль коллективного спонтанного излучения и квантовая оптическая память
Каримуллин К.Р., Зуйков В.А., Самарцев В.В.: Спектроскопическое исследование перспективных носителей
оптической информации
Лисин В.Н., Самарцев В.В., Шегеда А.М., Зуйков В.А.:
Фотонное эхо в LiLuF4:Er3! в слабых магнитных
полях
Петрушкин С.В.: Квантовая теория радиационно-сбалансированного лазера
Шкаликов А.В.: Оптическая бифотонная спектроскопия
Гатиятова Ю.И., Хайбуллин Р.И.: Исследование магнитных свойств корунда (Al2O3), имплантированного
ионами кобальта
Рамеев Б.З.: Магнитные свойства тонких плёнок полуметаллических ферромагнетиков
Степанов А.Л.: Исследование нелинейного оптического
отклика металлических наночастиц при пикосекундном лазерном воздействии: 1. Нелинейная рефракция
наночастиц золота в оксиде цинка при облучении
пикосекундным лазером на длине волны 532 нм;
2. Нелинейное поглощение наночастиц меди в оксиде
кремния при облучении пикосекундным лазером на
длине волны 532 нм
Файзрахманов И.А., Базаров В.В., Хайбуллин И.Б.: Влияние имплантации ионов меди на оптические свойства и низкотемпературную проводимость углеродных
плёнок
Хайбуллин Р.И. (КФТИ), Тагиров Л.Р. (КГУ): К вопросу
о природе явления анизотропного ферромагнетизма
в рутиле (TiO2), имплантированном ионами кобальта: наблюдение спиновой поляризации кислорода в
ферромагнитных образцах TiO2, имплантированных
ионами кобальта; влияние режимов имплантации ионов кобальта на структурные и магнитные свойства
рутила (TiO2)
Захаров М.В., Фаттахов Я.В., Галяутдинов М.Ф., Хайбуллин И.Б.: Исследование динамики рекристаллизации
кремния, имплантированного ионами фосфора, при
импульсном световом облучении
Черников С.К., Файзуллин А.М.: Анализ динамической
реакции конструкции на вычислительных кластерах
Черников С.К. (КФТИ), Хамзин А.Г. (КГТУ им. А. Н.
Туполева): Анализ случайных процессов
Куковицкий Е.Ф., Львов С.Г., Саинов Н.А.: Каталитический рост углеродных нанотруб в условиях микрореактора
Гумаров Г.Г., Петухов В.Ю., Жеглов Е.П. (КФТИ), Ивойлов
Н.Г., Дулов Е.Н. (КГУ): Анизотропия тонких плёнок
силицидов железа, синтезированных в магнитном
поле
Гумаров Г.Г., Петухов В.Ю., Жеглов Е.П., Обыночный
А.А. (КФТИ), Коныгин Г.Н., Самородов И.В., Даминов А.Р. (ФТИ УрО РАН, Ижевск): ЭПР и ЯМР
исследования механоактивированного глюконата
кальция
Баязитов Р.М.: Исследование процессов фото- и термовозбуждения при импульсном лазерном отжиге имплантированных слоёв кремния
280
|
цифры и факты
Устная сессия
Секционные заседания
12 февраля 2007 года
Заседание 1
Председатель: Овчинников И.В.
Житейцев Е.Р., Уланов В.А., Зарипов М.М.: ЭПР парамагнитных продуктов реакций между точечными дефектами во флюоритах, активированных ионами железа
Уланов В.А., Зарипов М.М., Варламов А.Г., Фазлижанов
И.И., Ерёмина Р.М.: Аномалии в магнитных свойствах
кристаллов BaF2:Cu
Воронкова В.К., Галеев Р.Т., Мингалиева Л.В.: Ферромагнитное взаимодействие Cu-Tb в пятиядерном кластере
[Cu3Tb2(ClCH2COO)12(H2O)8]$2H2O
Коновалов А.А., Тарасов В.Ф.: Высокочастотная ЭПР
спектроскопия Tm3! и Tb3! в синтетическом форстерите
Ерёмина Р.М., Яцык И.В. (КФТИ), Муковский Я.М.,
Круг фон Нидда Х.А., Лойдл А. (Университет г.
Аугсбурга, Германия): Определение области сосуществования ферромагнитных нанообразований в
La1#xMxMnO3, M " Ca, Ba
Альтшулер Т.С. (КФТИ), Бреслер М.С. (ФТИ им. А.Ф.
Иоффе, Санкт-Петербург), Горюнов Ю.В. (КФТИ):
Ферромагнитное упорядочение примеси железа в
полупроводнике с переменной валентностью SmB6
Заседание 2
Председатель: Тарасов В.Ф.
Вишневская Г.П., Фролова Е.Н. (КФТИ), Константинов
В.Н. (КГЭУ), Фахрутдинов А.Р. (КФТИ): Состояние
ионов Gd3! в сульфо- и сульфофенолсодержащих
ионообменных полимерах по данным ЭПР
Домрачева Н.Е. (КФТИ), Миреа А., Швëрер М., ToрреЛоренте Л., Латтерманн Г. (Университет г. Байройта,
Германия): Магнитные свойства жидкокристаллических дендримерных комплексов меди: ЭПР исследование
Богданова Х.Г., Булатов А.Р., Голенищев-Кутузов В.А.,
Мамин Р.Ф., Потапов А.А.: Высокочастотные ультразвуковые исследования структурного фазового
перехода в монокристалле La1#xSrxMnO3 (x " 0.125)
Лисин В.Н., Самарцев В.В., Шегеда А.М., Зуйков В.А.:
Фотонное эхо в LiLuF4:Er3! в слабых магнитных
полях
Моисеев С.А., Арсланов Н.М.: Эффекты интерференции,
взаимодействия и распространения световых полей в
зонде ближнеполевой оптической микроскопии
13 февраля 2007 года
Заседание 3
Председатель: Самарцев В.В.
Казанский физико–технический институт 2006
Никифоров В.Г., Лобков В.С.: Исследование вращательной динамики молекул в жидкости в субпикосекундном диапазоне
Лапаев Д.В., Никифоров В.Г., Князев А.А., Лобков В.С.,
Салихов К.М., Галяметдинов Ю.Г.: Внутримолекулярный перенос энергии в мезогенном аддукте
европия(III)
Зиганшина С.А., Чукланов А.П., Бухараев А.А.: Атомно-силовая микроскопия композитных электродов с
каталитическими свойствами
Гумаров Г.Г., Петухов В.Ю., Жеглов Е.П. (КФТИ),
Ивойлов Н.Г., Дулов Е.Н. (КГУ): Анизотропия тонких плёнок силицидов железа, синтезированных в
магнитном поле
Баязитов Р.М.: Исследование процессов фото- и термовозбуждения при импульсном лазерном отжиге
имплантированных слоёв кремния
Хайбуллин Р.И. (КФТИ), Тагиров Л.Р. (КГУ), Актоган Н.,
Нефедов А., Цабель Х. (Рурский университет, Германия): Наблюдение спиновой поляризации кислорода
в ферромагнитных образцах рутила (TiO2)
Конференция молодых учёных 2006
19 марта 2007 года
Председатель: Валидов А.А.
Хамзин А.Г.: К анализу колебаний автомобиля при
действии случайных нагрузок
Калашников Д.А., Калинкин А.А., Шкаликов А.В., Самарцев В.В.: Эффект поляризационной интерференции
бифотонов при спонтанном параметрическом рассеянии света II-го типа в кристалле BBO
Файзуллин А.М., Мирхазов Р.Р.: Компьютерное моделирование испытаний антропоморфного манекена
Чушников А.И., Ибрагимова М.И., Жеглов Е.П.: Влияние
процессов размораживания на спектр ЭПР образцов
крови и её плазмы
Чушников А.И., Ибрагимова М.И., Петухов В.Ю., Жеглов
Е.П.: Исследование патологических изменений в организме доноров по анализу спектров ЭПР крови
Бариев И.И., Ибрагимова М.И., Жеглов Е.П.: Исследование методом ЭПР особенностей протекания
острой лучевой болезни при γ-облучении с малой
мощностью дозы
Панарина Н.Ю., Бухараев А.Н., Таланов Ю.И., Петухов
В.Ю., Гумаров Г.Г., Валидов А.А.: Критический ток
и линия необратимости тонких плёнок Bi2Sr2CaCu2O8,
облучённых ионами Co и Fe с энергией 40 кэВ
Городничева Е.С., Невзорова Т.А., Коновалова О.А.:
Визуализация биомакромолекул методом атомносиловой микроскопии
Ириняков Е.Н., Леушин А.М.: Вычисление параметров
нелинейной теории конфигурационного взаимодействия для ионов элементов переходных групп
цифры и факты
Казанский физико–технический институт 2006
|
281
Участие сотрудников института в конференциях
Международные конференции
36 Winter Symposium on the Physics of Quantum Electronics,
January 2–7, 2006, Snowbird, USA
Odeurs J., Gheysen S., Vyvey K., Shakhmuratov R.N.:
Change of polarization and delayed gamma radiation
using nuclear level mixing induced transparency (invited)
Seminar of Laser Center Hannover, January 20, 2006,
Hannover, Germany
Stepanov A.L.: Fabrication of metal nanoparticles in dielectrics by low energy ion implantation and laser annealing
(invited)
XIII Международное совещание и VI школа по эволюционной физиологии, 23–28 января 2006, Санкт-Петербург,
Pоссия
Андрианов В.В., Силантьева Д.И., Гайнутдинова Т.Х.,
Гайнутдинов Х.Л.: Применение блокаторов ионных
каналов на фоне увеличения внутриклеточного кальция у обученных улиток (стенд.)
Каримов Ф.К., Гайнутдинов Х.Л., Ситдиков Ф.Г.: Влияние
пороговой и сверхпороговой стимуляции блуждающих нервов на показатели деятельности сердца крыс
и изменение количества оксида азота при десимпатизации (стенд.)
Силантьева Д.И., Андрианов В.В., Гайнутдинов Х.Л.,
Штарк М.Б., Эпштейн О.И.: Влияние антител к
белку S100 на ионные каналы идентифицированных
нейронов виноградной улитки (стенд.)
Тагирова Р.Р., Гайнутдинова Т.Х.: Эффекты форсколина,
IBMX, 8-BR-цАМФ на электрические характеристики
командных нейронов обученных улиток (стенд.)
Paul Scherrer Institute MuSR Users Meeting, January 25–27,
2006, Villigen, Switzerland
Suleimanov N.M.: Muon spin proving of methanol (ethanol)
decomposition on carbon supported catalysts (oral)
International Seminar “Molecular Design and Supramolecular Architecture of Nanomaterials”, January 29–February
5, 2006, Florence, Italy
Domracheva N., Mirea A., Schwörer M., Lattermann G.,
Torre-Lorente L.: Magnetic properties of Cu(II) and
Fe(III) dendromesogenic complexes: an EPR study
(oral)
Torre-Lorente L., Gruzdev M., Lattermann G., Domracheva
N., Mirea A., Schwörer M., Usol’tseva N.: Liquid crystalline complexes and nanocomposites of copper and iron
with PPI dendrimer derivatives (oral)
ХХХ Международная зимняя школа по ядерной физике
Санкт-Петербургского института ядерной физики РАН,
15–19 февраля 2006, Гатчина, Россия
Suleimanov N.M.: What can μ-SR do for fuel cells? (invited)
XXI Международная конференция “Уравнения состояния
вещества”, 1–6 марта 2006, пос. Эльбрус, КабардиноБалкарская республика, Россия
Баталов Р.И., Нурутдинов Р.М., Баязитов Р.М., Крыжков
Д.И., Шмагин В.Б., Ивлев Г.Д., Гайдук П.И., Дези
И., Котаи Э.: Микроструктура и ИК люминесценция
гетероструктур дисилицид железа/кремний, синтезированных импульсными ионными и лазерными
пучками (стенд.)
Баязитов Р.М.: Процессы фото- и термовозбуждения полупроводников при импульсных лазерных обработках
тонкоплёночных покрытий (стенд.)
Ивлев Г.Д., Баязитов Р.М., Баталов Р.И., Гацкевич Е.И.:
Динамика полного внутренннего отражения ИК излучения при лазерном отжиге имплантированного
кремния (стенд.)
Аmerican Physical Society March Meeting (APS March
Meeting 2006), March 13–17, 2006, Baltimore, USA
Gor’kov L.P. and Teitel’baum G.B.: On electron-hole symmetry and phase separation in some electron doped (oral)
Marton Z., Egami T., Mamin R.F.: Charge separation and
pre-percolation regime in manganites (oral)
EPS-21 General Conference of the Condensed Matter Division of the European Physical Society, March 27–31, 2006,
Dresden, Germany
Akdogan N., Rameev B., Dorosinsky L., Sozeri H., Khaibullin R., Aktaş B., Tagirov L., Nefedov A., Westphalen A.,
Zabel H.: Ferromagnetism and magnetic anisotropy in
Co-implanted TiO2 (oral)
Golze C., Alfonsov A., Klingeler R., Büchner B., Kataev V.,
Mennerich C., Klauss H.-H., Goiran M., Broto J.M., Rakoto H., Demeshko S., Leibeling G., Meyer F.: Tuning the
magnetic ground state of a novel tetranuclear nickel(II)
molecular complex by high magnetic fields (oral)
Hellmann I., Klingeler R., Vavilova E., Arango Y., Popa
A., Kataev V., Täschner Ch. and Büchner B.: Magnetic
properties of vanadium oxide (oral)
Klingeler R., Kataev V., Schaufuss U., Büchner B., Reutler
P., Revcolevschi A., Goiran M., Rakoto H., Broto J.M.,
Raquet B.: Magnetically driven microwave absorption
in La1Sr1MnO4 (oral)
Nefedov A., Akdogan N., Westphalen A., Khaibullin R.,
Tagirov L., Zabel H.: Observation of two ferromagnetic
phases in Co-doped rutile TiO2 (oral)
282
|
цифры и факты
Schnack J., Klingeler R., Kataev V., Büchner B.: Revisiting the magnetism of hole-doped CuO2 spin chains in
Sr14#xCaxCu24O41 (oral)
Arango Y., Yang S., Kataev V., Dunsch L., Büchner B.:
Magnetic properties of nitrid-clusterfullerene (poster)
Klingeler R., Kataev V., Golze C., Büchner B., Alfonsov A.,
Klauss H.-H., Mennerich C., Goiran M., Rakoto H., Broto
J.-M., Demeshko S., Liebeling G., Meyer F., Kögerler
P., Schnack J., Price D.J.: Magnetism of multi-center
Ni- and Fe-based molecular complexes: pulsed magnetic
field studies (poster)
Mennerich C., Golze C., Kataev V., Alfonsov A., Klingeler
R., Büchner B., Price D.J., Goiran M., Rakoto H., Broto
J.-M., Kataeva O., Broekelmann M., Grossjohann S.,
Brenig W., Klauss H.-H.: High-field magnetization and
ESR on an S " 1 spin ladder (poster)
Schaufuss U., Sekar C., Krabbes G., Tristan N., Drechsler
S.-L., Kataev V., Büchner B.: High-field ESR study of
the quantum spin magnet CaCu2O3 doped with nonmagnetic Zn (poster)
Vavilova E., Kataev V., Hellmann I., Klingeler R., Täschner Ch., Büchner B.: V NMR study of vanadium oxide
nanotubes (poster)
International Symposium “Structure Meets Magnetism”,
April 5–7, 2006, Bochum, Germany
Akdogan N., Nefedov A., Westphalen A., Rameev B.Z.,
Khaibullin R.I., Aktaş B., Tagirov L.R., Zabel H.: Ferromagnetism in Co-doped TiO2 rutile (poster)
Annual Physical Conference, April 20–21, 2006, Seoul,
South Korea
Moiseev S.A.: Tunable quantum wavelength conversion using
stationary light (oral)
NANOTR-II: NanoScience and NanoTechnology, May 3–5,
2006, Middle East Technical University, Ankara, Turkey
Rameev B., Aktaş B., Yıldız F., Kazan S.: Nanoscale magnetism of half metallic ferromagnets probed by FMR
technique (oral)
International Conference “Advanced Lasers and Their
Applications” (ALTA-2006), May 11–13, 2006, Jeju, South
Korea
Moiseev S.A. and Ham B.S.: Manipulations of three-color
stationary light (oral)
International Conference on Advances in Nanostructured
Materials, Processing-Microstructure-Properties (NANOVED
2006–NENAMAT), May 14–17, 2006, Stará Lesná, Slovak
Republıc
Aktaş B., Akdogan N., Rameev B.Z., Khaibullin R.I., Tagirov L.R., Zabel H.: Anisotropic ferromagnetism in the
magnetic ion implanted TiO2 rutile (oral)
Rameev B., Aktaş B.: Thin films of half metallic ferromagnets
probed by FMR technique (oral)
Казанский физико–технический институт 2006
8 Russia/CIS/Baltic/Japan Symposium on Ferroelectricity
(RCBJSF-8), May 15–19, 2006, Tsukuba, Japan
Mamin R.F., Egami T., Marton T., Migachev S.A.: Giant
dielectric permittivity and colossal magnetocapacitance
effect in complex manganites with high conductivity
(oral)
ХIХ Международная научно-техническая конференция по
фотоэлектронике и приборам ночного видения, 23–26
мая 2006, Москва, Россия
Рыжков В.Н., Алеева Н.В., Гумаров Г.Г., Петухов В.Ю.,
Андреев В.А., Несмелова И.М.: Влияние защитных
анодных покрытий на химико-механическую устойчивость эпитаксиальных слоёв тройных твёрдых
растворов кадмий-ртуть-теллур, марганец-ртуть-теллур (устн.)
XI International Conference on Quantum Optics (ICQO’2006),
May 26–31, 2006, Minsk, Belarus
Moiseev S.A., Gisin N.: Photon echo quantum memory for
arbitrary non-stationary light fields (invited)
Moiseev S.A., Ham B.S.: Generation and control of the
stationary multi-color correlated light fields using EIT
effect (invited)
III Международная конференция “Высокоспиновые молекулы и молекулярные магнетики”, 13–16 июня 2006,
Иваново, Россия
Домрачева Н.Е., Миреа А., Швёдер М., Латтерманн Г., Торре-Лоренте Л.: Магнитные свойства медьсодержащих
дендримерных наноструктур: данные ЭПР (устн.)
Advanced Research Workshop “Mesoscopic and Strongly
Correlated Electron Systems” (Meso-06) – 4 “Nanoscale
Superconductivity and Magnetism”, June 14–19, 2006,
Chernogolovka, Russia
Vodopyanov B.P.: Influence of the induced magnetic moment on the ballistic conductance of a point contact
superconductor/strong ferromagnet (poster)
X Международная конференция “Мёссбауэровская спектроскопия и её применения” (X МКМСП), 18–24 июня 2006,
Ижевск, Россия
Гумаров Г.Г., Гиматов А.В., Петухов В.Ю., Дулов Е.Н.,
Ивойлов Н.Г.: Мёссбауэровские и рентгеноструктурные исследования кремния, имплантированного
ионами железа в магнитном поле (стенд.)
Дулов Е.Н., Хрипунов Д.М., Ивойлов Н.Г., Хайбуллин
И.Б.: Мёссбауэровские исследования монокристаллов рутила, имплантированного железом с высокими
дозами (стенд.)
International Workshop Graduating College “Magnetic Resonance”, June 19, 2006, Stuttgart, Germany
Kataev V.: Sub-terahertz ESR spectroscopy of multi-nuclear molecular complexes in strong magnetic fields
(invited)
цифры и факты
International Workshop on Nanostructured Materials
(NANOMAT-2006), June 21–23, 2006, Antalya, Turkey
Aktaş B., Rameev B.Z., Yıldız F., Tagirov L.R., Heinrich
B., Woltersdorf G., Urban R.: FMR studies of ultrathin
Fe films grown on GaAs (oral)
Rameev B.Z., Khaibullin R.I., Tagirov L.R., Yıldız F., Aktaş
B.: Magnetic resonance studies of Co and Fe implanted
TiO2 rutile single crystals (poster)
International Symposium of Anomalous Quantum Materials
2006, June 23–27, 2006, Okinawa, Japan
Khaliullin G.: Charge susceptibility and phonons in cuprates
(invited)
9 International Conference on Hole Burning, Single Molecule and Related Spectroscopes: Science and Applications
(HBSM-2006), June 24–29, 2006, Aussois, France
Ryasnyanskiy A., Palpant B., Debrus U., Pal A., Stepanov
A.L.: Optical nonlinearities of Au nanoparticles embedded in zinc oxide matrix (poster)
Shakhmuratov R.N., Rebane A., Megret P., Odeurs J.: Slow
light with persistent spectral hole burning (poster)
VI International Conference “Ion Implantation and Other
Applications of Ions and Electrons” (ION-2006), June 26–29,
2006, Kazimierz Dolny, Poland
Bayazitov R., Batalov R., Marques C., Alves E., Ivlev G.,
Gaiduk P.: Structure studies of Er ion implanted and
pulsed beam annealed Si layers (poster)
VIII Международная конференция “Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы”, 26–30 июня
2006, Ульяновск, Россия
Баязитов Р.М., Баталов Р.И., Шмагин В.Б., Крыжков
Д.И., Ивлев Г.Д., Гайдук П.И.: Импульсный отжиг
слоёв кремния, имплантированных ионами 3d и 4f
элементов (устн.)
Ивлев Г.Д., Гацкевич Е.И., Баязитов Р.М., Баталов Р.И.,
Хайбуллин И.Б.: Динамика фотоионизации, нагрева
и кристаллизации имплантированного кремния при
лазерном отжиге (стенд.)
International Conference “Coherent Control of the Fundamental Processes in Optics and X-Ray-Optics” (CCFP’2006), June
29–July 3, 2006, Nizhny Novgorod, Russia
Samartsev V.V., Kalachev A.A.: Multiple cluster superfluorescence of nuclear moleculs (invited)
Samartsev V.V., Lobkov V.S., Salikhov K.M., Safiullin G.M.,
Zuikov V.A.: Femtosecond stimulated photon echo in the
dye-doped polymer film and a possibility of the coherent
optical cooling via phonon side-band (invited)
Shakhmuratov R.N., Odeurs J.: Where is the energy of slow
light stored (invited)
Shakhmuratov R.N., Odeurs J., Gheysen S., Rostovtsev Y.,
Kocharovskaya O., Mandel P.: Level mixing induced
transparency for gamma radiation (invited)
Казанский физико–технический институт 2006
|
283
Lyubimov V.Yu., Popov E.A.: The quantum interference
effects of gamma-radiation under crossing of nuclear
levels in radiofrequency field (poster)
V International Conference on Mechanochemistry and Mechanical Alloying (INCOME-2006), July 3–6, 2006, Novosibirsk, Russia
Konygin G.N., Yelsukov E.P., Rybin D.S., Petukhov V.Yu.,
Gumarov G.G., Efremov Yu.Ya., Shafutdunova D.R.,
Strelkov N.S., Pozdeev V.V., Maksimov P.N.: Mechanically activated calcium gluconate (MACG) (oral)
XVI Международное совещание “Радиационная физика
твёрдого тела”, 3–8 июля 2006, Севастополь, Украина
Баталов Р.И., Баязитов Р.М., Нурутдинов Р.М., Шмагин
В.Б., Крыжков Д.И., Ивлев Г.Д., Гайдук П.И.: Особенности формирования светоизлучающих слоёв
β-FeSi2/Si в условиях интенсивных импульсных радиационных воздействий (устн.)
M2S Satellite Meeting “Low-Energy Excitations in High-Tc
Superconductors” of the Max-Planck-Institute, July 4–7,
2006, Stuttgart, Germany
Teitel’baum G.B.: The low frequency stripe fluctuations in
the superconducting cuprates (poster)
International Symposium “Nuclear Magnetic Resonance
in Condensed Matter” (NMRCM 2006), July 9–13, 2006,
Saint-Petersburg, Russia
Salikhov K.M., Fattakhov Ya.V., Fakhrutdinov A.R., Anashkin
V.N., Shagalov V.A., Biktimirov E.F., Murtazina E.M.:
Medical magnetic resonance tomograph (poster)
X Europhysical Conference on Defects in Insulating Materials
“EURODIM 2006”, July 10–14, 2006, Milan, Italy
Falin M.L., Latypov V.A., Abdulsabirov R.Yu., Korableva
S.L.: EPR of the new rare-earth impurity centers in
perovskite-type crystals (poster)
International Conference “Slow and Fast Light”, July 23,
2006, Washington, USA
Moiseev S.A., Ham B.S.: Ultraefficient nonlinear quantum
optics using slow-light-based stationary light (poster)
15 International Laser Physics Workshop (LPHYS’06), July
24–28, 2006, Lausanne, Switzerland
Samartsev V.V., Lisin V.N., Shegeda A.M., Zuikov V.A.:
Low magnetic fields behavior of photon echo in LuLiF4:
Er3! (oral)
Samartsev V.V., Lisin V.N., Shegeda A.M., Zuikov V.A.:
Weak magnetic field behaviour of the backward photon
echo in LuLiF4:Eu3! crystal (oral)
Samartsev V.V., Lobkov V.S., Salikhov K.M., Safiullin G.M.,
Zuikov V.A.: Femtosecond stimulated photon echo in the
dye-doped polymer film at room temperature: outlook
on the high-temperature echo-processors creation and
the laser cooling via phonon side-band (oral)
284
|
цифры и факты
Asia-Pacific Conference on Semiconducting Silicides: Science
and Technology towards Sustainable Optoelectronics (APACSILICIDE 2006), July 29–31, 2006, Kyoto, Japan
Galkin N.G., Goroshko D.L., Chusovitin E.A., Polyarnyi
V.O., Bayazitov R.M., Batalov R.I.: Silicon molecular
beam epitaxy on silicon layers implanted by Fe! ions:
structure, morphology and optical properties (poster)
XVII International Conference on Magnetism (ICM-2006),
August 20–25, 2006, Kyoto, Japan
Rameev B., Aktaş B.: FMR studies of half metallic ferromagnetic thin films (poster)
Первый Всемирный конгресс “Альтернативная энергетика и экология” (WCAEE-2006), 21–25 августа 2006,
Саров, Россия
Сулейманов Н.М., Матухин В.Л., Куковицкий Е.Ф., Хантимеров С.М.: Применение углеродных наноструктурных материалов в топливных элементах (стенд.)
5 Asia-Pasific EPR/ESR Symposium 2006, August 24–27,
2006, Novosibirsk, Russia
Salikhov K.M.: Comments to the simulations of the timeresolved EPR spectra of the charge separated states in
photosynthetic centers (invited)
Butyaev O.G., Konovalov A.A., Salikhov K.M., Tarasov V.F.:
Unusual manifestation of the spectral diffusion in the EPR
spectra of non-Kramers paramagnetic centers as studied
by tunable high-frequency EPR spectroscopy (oral)
Domracheva N., Mirea A., Schwörer M., Torre-Lorente L.,
Lattermann G.: Magnetic features of copper(II) dendromesogenic complexes: an EPR study (oral)
Shakurov G.S., Malkin B.Z., Vanyunin M.V.: Studies of
isotopic disorder in 7Lix6Li1#xYF4:Ho3! crystals by high
frequency EPR (oral)
Voronkova V.K.: The possibility of EPR for study of the
exchange interaction between transition-metal and rareearth ions (oral)
Andruh M., Gheorghe R., Mingalieva L., Sukhanov A.,
Voronkova V.: EPR investigation of the heteronuclear
Cu-Gd complex (poster)
Iyudin V.S., Obynochny A.A., Salikhov K.M.: EPR method
application for investigation of oxygen influence on electron spin polarization of hematoporphyrin IX (poster)
Kandrashkin Yu.E., Kumar P.P., van der Est A.: Novel
intramolecular electron transfer in axial bis(terpyridoxy)phosphorus(V) porphyrin studied by time-resolved
EPR spectroscopy (poster)
Konovalov A.A., Tarasov V.F.: High-frequency EPR spectroscopy of Tm3! and Tb3! ions in synthetic forsterite
(poster)
Kuvshinova N.V., Zaripov R.B., Obynochnyi A.A., Salikhov
K.M.: EPR study of electron spin polarization of porphyrins with different replacement of rings (poster)
Mursalimov A.R., Sadchikov Yu.V., Salikhov K.M.: Simulations of EPR spectra of the consecutive radical pairs
in reaction centers of photosystem I: the influence of
Казанский физико–технический институт 2006
inhomogeneous line broadening based on Monte-Carlo
method (poster)
Tseytlin M.P., Dhami A., Eaton S.S., Eaton G.R.: Comparison
of maximum entropy and filtered back-projection methods to reconstruct rapid-scan EPR images (poster)
Varlamov A.G., Garipov N.R., Ulanov V.A.: Temperature
dependencies in the EPR spectra of titanium clusters in
CaF2 and SrF2 crystals (poster)
Voronkova V.K., Galeev R.T., Novitchi G., Turta C.I., Caneschi A., Gatteschi D.: Peculiarities of EPR spectrum
of spin cluster formed from Kramers and non-Kramers
ions (poster)
Zhiteytsev E.R., Ulanov V.A.: Structures and magnetic
properties of iron paramagnetic complexes in SrF2
crystals (poster)
International Symposium on the Jahn-Teller Effects: Novel
Aspects in Orbital Physics and Vibronic Dynamics of Molecules and Crystals, August 28–31, 2006, Triest, Italy
Ulanov V.A., Varlamov A.G.: Jahn-Teller copper trimers in
BaF2 crystals: molecular motion controlled by magnetic
field, antisymmetric exchange and temperature (oral)
Ulanov V.A., Varlamov A.G., Zhiteitcev E.R.: Jahn-Teller
effect in the [TiF4F4Fint]6#(C4v) and [NiF4F4Fint]7#(C4v)
clusters embedded into SrF2 crystals (poster)
Gordon Research Conference “Magnetic Nanostructures”,
September 3–8, 2006, The Queen’s College Oxford, UK
Aktaş B., Rameev B.: FMR investigations of anisotropic
ferromagnetism in the magnetic ion implanted TiO2
rutile (poster)
8 European Conference on Applications of Polar Dielectrics
(ECAPD), September 5–8, 2006, Metz, France
Kholkin A.L., Bdikin I.K., Mamin R.F.: Electric field induced polar state in doped manganites via scanning
probe microscopy (oral)
6 European Federation of EPR Groups Meeting (EFEPR-06),
September 5–8, 2006, Madrid, Spain
Altshuler T.S., Bresler M.S., Goryunov Yu.V.: Impurity ferromagnetism of iron in samarium hexaboride (poster)
Fifth International Seminar on Ferroelastic Physics, September
10–13, 2006, Voronezh, Russia
Mamin R.F.: Temperature change of defect properties and
features of phase transitions (oral)
Mamin R.F., Bdikin I.K., Kholkin A.L.: Investigation of piezoelectric properties of induced state in manganites by
different methods of atomic force microscopy (oral)
Bush A.A., Kamentsev K.E., Mamin R.F., Migachev S.A.,
Sadikov M.F.: Appearance of relaxor behavior by example of Pb5(Ge1#xSix)3O11 and (Pb1#yBay)5Ge3O11 single
crystals (poster)
Kiselev D.A., Bdikin I.K., Mamin R.F., Dkhil B., Sternberg
A., Kholkin A.L.: Investigation of piezoelectric properties
цифры и факты
of induced state in manganites by different methods of
atomic force microscopy (poster)
Mamin R.F., Egami T., Marton T., Migachev S.A., Lunev
I.V.: Giant dielectric permittivity and colossal magnetocapacitance effect as evidence of charge segregation
in complex manganites (poster)
VIII International Conference “Modification of Materials
with Particle Beams and Plasma Flows”, September 10–15,
2006, Tomsk, Russia
Batalov R.I., Bayazitov R.M., Nurutdinov R.M., Shmagin
V.B., Krizhkov D.I., Ivlev G.D., Gaiduk P.I., Dezsi I.,
Kotai E.: Formation of light-emitting iron disilicide/
silicon heterostructures by means of pulsed ion and
laser beams (poster)
VIII Международный семинар по магнитному резонансу
“Спектроскопия, томография и экология”, 11–16 сентября 2006, Ростов-на-Дону, Россия
Аминова Р.М., Моисеев С.А., Шамов А.Г.: Моделирование
фемтосекундной динамики оптически возбуждённого нитрона на основе квантовохимических расчётов
поверхностей потенциальной энергии возбуждённых
состояний молекул (стенд.)
International Workshop SFB 418 “Irradiation-Assisted Methods of Formation and Modification of Metal Nanoparticles
in Glass”, September 12, 2006, Halle, Germany
Stepanov A.L.: Formation of metal nanoparticles in dielectrics
by low energy ion implantation and their modification
by laser annealing (invited)
Ninth International Meeting “Ordering in Metals and
Alloys” (OMA-9), September 12–16, 2006, Rostov-onDon, Russia
Богданова Х.Г., Булатов А.Р., Голенищев-Кутузов В.А.,
Потапов А.А.: Особенности распространения акустических волн вблизи структурного фазового перехода
в манганите La0.875Sr0.125MnO3 (устн.)
Ерёмина Р.М., Яцык И.В., Муковский Я.М., Арсенов
А.А., Пестун А.Е.: Наблюдение фазового разделения
в La0.85Ba0.15MnO3 методом ЭПР (устн.)
Гаврилова Т.П., Ерёмина Р.М., Дейзенхофер И., фон
Нидда Х.-А., Лоидл А.: Анизотропные обменные
взаимодействия в CuTe2O5 (стенд.)
VIII East European Regional Conference of the International
Society for Invertebrate Neurobiology “Simpler Nervous Systems”, September 13–17, 2006, Kazan, Russia
Gainutdinov Kh.L., Gainutdinova T.Kh., Balaban P.M.:
Reconsolidation of a context long-term memory in the
terrestrial snail after reminder requires protein synthesis
(oral)
Andrianov V.V., Gainutdinov Kh.L., Shtark M.B., Epstein
O.I.: Effects of antibodies to protein S100 on the electrical
activity and Ca-dependent K-channels of snail identified
neurons (poster)
Казанский физико–технический институт 2006
|
285
Gainutdinova T.Kh., Sylantieva D.I., Gainutdinov Kh.L.:
Effects of extracellular calcium on electrical characteristics of command neurons of snails after learning and
long-term sensitization (poster)
Goryunova A.Yu., Ismailova A.I., Gainutdinova T.Kh.:
Effects of nitroglycerine and inhibitor of NO-syntase
L-NAME on elaboration of long-term sensitization in
snail (poster)
Ismailova A.I., Gainutdinova T.Kh., Muranova L.N., Gainutdinov Kh.L.: Effects of chronic caffeine on electrical
characteristics of command neurons during elaboration
of long-term sensitization in snail (poster)
Kanakotina I.B., Tagirova R.R., Golubev A.I., Gainutdinov Kh.L.: Serotoninergic system in elaboration of
conditioned reflex and long-term sensitization in snail
(poster)
Muranova L.N., Andrianov V.V., Gainutdinov Kh.L.: Investigation of mechanisms of hyperpolarizing effect of chronic
injection of haloperidol in terrestrial snail (poster)
Muranova L.N., Golubev A.I., Gainutdinov Kh.L.: Influence
of predecessor dopamine L-DOPA, 6-hydroxydopamine
and haloperidol on elaboration of conditioned defensive
reflex in snail (poster)
Sylantieva D.I., Andrianov V.V., Gainutdinova T.Kh., Gainutdinov Kh.L.: Effects of chronic caffeine and inhibitors
of ion channels on elaboration of conditioned reflex in
snails (poster)
Tagirova R.R., Gainutdinov Kh.L.: Investigation of adenylatcyclase system of snail command neurons participations
in associative learning: effects of forskoline, IBMX and
8-Br-cAMP (poster)
Timoshenko A.Kh., Gainutdinova T.Kh., Sylantieva D.I.:
Effects of changes of intracellular calcium in command neurons of snails after learning and long-term
sensitization (poster)
Yurtaeva S.V., Ismailova A.I., Obynochny A.A., Andrianov
V.V., Gainutdinov Kh.L.: The variation of nitrogen oxide
production in snail tissues under long-term sensitization:
the investigation by EPR technique (poster)
Specialized Colloque AMPERE and AvH-Workshop: Advanced Materials as Studied by Spectroscopic and Diffraction
Techniques, September 16–21, 2006, Vilnius, Lithuania
Altshuler T., Goryunov Yu., Shitsevalova N., Dukhnenko A.:
Magnetic resonance in two spin subsystem of europium
hexaboride (oral)
XV International Conference “Ion Beam Modification of
Materials” (IBMM-2006), September 18–22, 2006, Taormina,
Italy
Khaibullin R.I., Ibragimov S.Z., Tagirov L.R., Popok V.N.,
Khaibullin I.B.: Formation of anisotropic ferromagnetic response in rutile (TiO2) implanted with cobalt
ions (oral)
Bayazitov R.M., Batalov R.I., Marques C.P., Alves E., Ivlev
G.D., Gaiduk P.I.: Pulsed annealing of Er ion implanted
Si layers (poster)
286
|
цифры и факты
Fattakhov Ya.V., Galyautdinov M.F., L’vova T.N., Zakharov
M.V., Khaibullin I.B.: Investigation of structural-phase
transitions dynamics on the surface of implanted silicon
at rapid thermal processing (poster)
Ivlev G.D., Gatzkevich E.I., Bayazitov R.M., Batalov R.I.,
Khaibullin I.B.: Dynamics of photoionization, heating
and crystallization of implanted silicon during laser
annealing (poster)
Khaibullin R.I., Lopatin O.N., Bazarov V.V., Troshina J.I.,
Bakhtin A.I., Rameev B.Z., Aktaş B., Khaibullin I.B.:
Coloration of single crystal rutile by implantation with
Co, Mn and Fe ions (poster)
Lukashevich M.G., Batlle X., Labarta A., Odzhaev V.B.,
Popok V.N., Zhikharev V.A., Khaibullin R.I.: Modification of magnetic properties of polyethyleneterephthalate
by implantation of iron ions (poster)
Stepanov A.L., Khaibullin R.I., Can N., Ryasnanskiy A.,
Palplant B.: Nonlinear optical properties of transparent
semiconductors with implanted metal nanoparticles
(poster)
9 International Мeeting “Order, Disorder and Properties of
Oxides”, September 19–23, 2006, Rostov-on-Don, Russia
Гарифуллин И.А., Гарифьянов Н.Н., Салихов Р.И.: Структура границ раздела в многослойных тонкоплёночных
металлических гетероструктурах (стенд.)
X Международная научно-техническая конференция и молодёжная школа-семинар “Актуальные проблемы твёрдотельной электроники и микроэлектроники” (ПЭМ-2006),
24–29 сентября 2006, Дивноморское, Россия
Бухараев А.А., Бизяев Д.А., Бородин П.А., Гатиятов
Р.Г., Гумаров Г.Г., Петухов В.Ю., Зиганшина С.А.:
Сканирующая зондовая микроскопия микро- и наноструктур в сильных магнитных полях (устн.)
Международная нейрохимичекая конференция “Нейроспецифические метаболиты и энзимологические основы деятельности ЦНС”, 25–27 сентября 2006, Пенза,
Россия
Гайнутдинов Х.Л., Гнездилов О.И., Исмаилова А.И.,
Муранова Л.Н., Обыночный А.А., Юртаева С.В.,
Яфарова Г.Г., Зефиров А.Л., Рахматуллина Ф.Ф.:
Исследование продукции оксида азота в тканях крыс
методом ЭПР спектроскопии при ишемическом повреждении сердца (устн.)
Силантьева Д.И., Андрианов В.В., Гайнутдинова Т.Х.,
Тагирова Р.Р., Гайнутдинов Х.Л.: Исследование взаимодействия ионов Са и аденилатциклазной системы
при ассоциативном обучении у виноградной улитки
(устн.)
Гайнутдинова Т.Х.: Влияние блокады синтеза белка на
сохранение условного оборонительного рефлекса
на постукивание по раковине у виноградной улитки
(стенд.)
Тагирова Р.Р., Канакотина И.Б., Гайнутдинов Х.Л.: Эффекты 5-окситриптофана и нейротоксина 5,7-дигид-
Казанский физико–технический институт 2006
рокситриптамина при ассоциативном обучении у
виноградной улитки (стенд.)
VI Международная конференция “Лазерная физика и
оптические технологии”, 25–29 сентября 2006, Гродно, Беларусь
Ивлев Г.Д., Гацкевич Е.И., Баязитов Р.М., Баталов Р.И.:
Поглощение и отражение ИК излучения в Si при
наносекундном лазерном воздействии (устн.)
XV International Conference “Physical Methods in Coordination and Supramolecular Chemistry”, September 27–October 1, 2006, Сhishinaw, Moldova
Сiornea V., Borta A., Galeev R., Mingalieva L., Voronkova
V., Costes J.-P., Fillipova I., Novitchi Gh., Gulea A.:
Synthesis, structure, EPR and magnetic properties of
some new chromium(III) heterometallic nitrilotriacetates
(poster)
Galeev R., Mingalieva L., Sukhanov A., Voronkova V., Gheorghe R., Andruh M.: EPR investigation of the exchange
interaction in the heteronuclear compound (poster)
Международный симпозиум “Активные формы кислорода, азота и хлора в регуляции клеточных функций в
норме и при патологии”, 28–29 сентября 2006, Гродно,
Беларусь
Гайнутдинов Х.Л., Зефиров А.Л., Юртаева С.В., Обыночный А.А., Гнездилов О.И., Исмаилова А.И., Муранова
Л.Н., Рахматуллина Ф.Ф.: Исследование методом ЭПР
спектроскопии продукции оксида азота в тканях крыс
при ишемическом повреждении сердца (стенд.)
Юртаева С.В., Яфарова Г.Г., Гайнутдинова Т.Х., Тимошенко А.Х., Обыночный А.А., Гайнутдинов Х.Л.:
Исследование методом ЭПР спектроскопии изменения содержания оксида азота в тканях виноградной
улитки при выработке долговременной сенситизации
(стенд.)
XIII научно-техническая конференция с участием зарубежных специалистов “Вакуумная наука и техника”,
2–9 октября 2006, Сочи, Россия
Куковицкий Е.Ф., Львов С.Г., Мусатов А.Л., Израэльянц
К.Р., Масленникова О.Ю., Гузилов И.А.: Углеродные
нанотрубные автоэмиттеры, полученные в условиях
микрореактора (устн.)
2 Международная конференция “Фундаментальные
проблемы высокотемпературной сверхпроводимости”
(ФПС’06), 9–13 октября 2006, Звенигород, Россия
Тейтельбаум Г.Б.: Носители тока различной природы в
купратах и их проявление в данных ряда экспериментов (приглашён.)
Бухараев А.Н., Валидов А.А., Гумаров Г.Г., Панарина
Н.Ю., Петухов В.Ю., Таланов Ю.И., Хасанов Р.И.:
Исследование эффектов облучения тонких плёнок
Bi2Sr2CaCu2O8 ионами Co! и Fe! с энергией 40 кэВ
(cтенд.)
цифры и факты
Тогулев П.Н., Сулейманов Н.М., Цондер К.: Исследование
эффектов пиннинга в сверхпроводящих композитах
на основе диборида магния (стенд.)
Яцык И.В., Ерёмина Р.М., Шакирзянов М.М., Муковский Я.М., Пестун А.Н., Арсенов А.А.: Поведение
ширины линии ЭПР в монокристаллах La1#xCaxMnO3
(стенд.)
5 Workshop on Orbital Physics and Novel Phenomena
in Transition Metal Oxides, October 11–12, 2006, Berlin,
Germany
Kataev V., Klingeler R., Schaufuss R., Goiran M., Raquet
B., Rakoto H., Broto J.-M., Reutler P., Revcolevschi A.,
Büchner B.: Anomalous absorption of sub-THz microwaves in the layered manganate La1Sr1MnO4 in strong
magnetic fields (poster)
Klingeler R., Hellmann I., Popa A., Kataev V., Vavilova E.,
Arango Y., Täschner C., Liu X., Knupfer M., Masquelier
C., Büchner B.: Magnetic and electronic properties of
vanadiumoxide (poster)
IV Международная конференция “Фундаментальные
проблемы оптики-2006”, 16–20 октября 2006, СанктПетербург, Россия
Андрианов С.Н., Власова Д.Д., Петрушкин С.В.: Радиационно-сбалансированное сверхизлучение (устн.)
Латыпов И.З., Петрушкин С.В., Самарцев В.В.: Многоимпульсные оптические последовательности в твёрдотельных фотонных эхо-процессорах (устн.)
Sai’dasheva I.Sh., Arslanov N.M., Moiseev S.A.: Photon
echo modelling in the medium with controlled gradient:
possibility of effective quantum memory (oral)
Arslanov N.M., Moiseev S.A.: Enhancement of TE (HE)
light in a probe of the near-field optical microscope with
optimal form (poster)
Калинкин А.А., Калачёв А.А., Калашников Д.А., Шкаликов А.В., Самарцев В.В.: Распространение однофотонных волновых пакетов в оптически плотных
резонансных средах (cтенд.)
Петрушкин С.В.: Теплообмен и охлаждение в полупроводниковых лазерах (стенд.)
Сафиуллин Г.М., Лобков В.С., Самарцев В.В., Салихов
К.М., Леонтьев А.В.: Когерентное фемтосекундное
эхо в полимерной плёнке, допированной молекулами
красителя (стенд.)
VI Международная научная конференция по лиотропным
жидким кристаллам совместно с симпозиумом “Успехи
в изучении термотропных жидких кристаллов”, 17–21
октября 2006, Иваново, Россия
Лапаев Д.В., Никифоров В.Г., Лобков В.С., Князев А.А.,
Джабаров В.И., Галяметдинов Ю.Г.: Влияние температуры на эффективность переноса энергии в жидкокристаллическом комплексе европия (cтенд.)
Казанский физико–технический институт 2006
|
287
V Международная конференция “Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология”, 18–20 октября 2006, Москва, Россия
Куковицкий Е.Ф., Львов С.Г., Саинов Н.А.: Каталитический рост углеродных нанотруб в условиях микрореактора (стенд.)
X Международная молодёжная научная школа “Когерентная оптика и оптическая спектроскопия”, 24–26
октября 2006, Казань, Россия
Арсланов Н.М., Моисеев С.А.: Квантовая память многоимпульсных световых полей, основанная на обращённом штарковском фотонном эхо (устн.)
Арсланов Н.М., Моисеев С.А.: О возможностях пространственного сжатия света в оптической микроскопии ближнего поля (устн.)
Латыпов И.З., Петрушкин С.В., Самарцев В.В.: Фазовые
оптические последовательности в технике сужения
спектральных линий (устн.)
Леонтьев А.В., Лобков В.С., Сафиуллин Г.М., Салихов
К.М.: Спектроскопическое исследование сигналов стимулированного фотонного эха в полимерной плёнке,
допированной молекулами красителя, при комнатной
температуре (устн.)
Чукланов А.П., Гатиятов Р.Г., Бизяев Д.А., Бородин П.А.,
Галяутдинов М.Ф., Бухараев А.А.: Формирование
микро- и наноструктур воздействием импульсного
лазерного излучения на металлические наноплёнки
(устн.)
Власова Д.Д., Самарцев В.В.: Модуляция последовательностей оптических импульсов в режиме акустооптического преобразования волновых фронтов (стенд.)
Воробьёв А.Ю., Петрушкин С.В., Самарцев В.В.: Фемтосекундный когерентный режим лазерного охлаждения полимерных плёнок, легированных молекулами
красителя (стенд.)
Галимуллин Д.З., Чукланов А.П., Бухараев А.А., Салахов
М.Х.: Биспектральный анализ нелинейных эффектов
при исследовании колебаний кантилевера в динамическом режиме (стенд.)
Каримуллин К.Р., Зуйков В.А., Самарцев В.В.: Спектроскопическое исследование перспективных носителей
оптической информации (стенд.)
Назипов Р.А., Пятаев А.В., Зюзин Н.А., Баталов Р.И.,
Баязитов Р.М., Нурутдинов Р.М.: Гамма-резонансная
спектроскопия аморфного сплава, облучённого импульсным ионным пучком (стенд.)
Фаррахов Б.Ф., Фаттахов Я.В., Захаров М.В.: Исследование динамики фазовых переходов в имплантированном кремнии методом оптической дифракции
(стенд.)
Шкаликов А.В., Калинкин А.А., Калачёв А.А., Калашников Д.А., Самарцев В.В.: К вопросу о распространении импульсов “малой” площади в оптически
плотных резонансных средах (стенд.)
Шмелёв А.Г., Леонтьев А.В., Сафиуллин Г.М.: Исследование параметров суперконтинума (стенд.)
288
|
цифры и факты
X International Youth Scientific School “Actual Problems
of Magnetic Resonance and Its Application”, October
31–November 3, 2006, Kazan, Russia
Galeev R., Mingalieva L., Sukhanov A., Voronkova V., Novitchi Gh., Ciornea V.: EPR investigation of spin architectures built on a basis of chromium dimers (oral)
Mursalimov A.R., Chernikov S.K., Sadchikov Yu.V., Kandrashkin Yu.E., Salikhov K.M.: Monte-Carlo simulations
of the EPR spectra of charge separated states in photosynthetic reaction centers (oral)
Mingalieva L., Sukhanov A., Voronkova V., Galeev R., Andruh M., Gheorghe R.: The analysis of the polycrystalline
EPR spectra of Cu-Gd dimers (oral)
Yatzyk I.V., Eremina R.M., Krug von Nidda H.-A., Loidl
A., Mukovskii Ya.M.: Observation of a Griffith’s phase
in paramagnetic La1#xBaxMnO3 (oral)
Ulanov M.N., Kulik L.V., Bizin M.A., Ivanova V.N., Zaripov
R.B., Dzuba S.A.: Triplet state dynamics of fullerene
C60 studied by pulse ЕРR (oral)
Zaripov R.B., Salikhov K.M., Kulik L.V., Dzuba S.A.:
ESEEM study of dipole-dipole interaction in nitroxide
biradicals (oral)
Physical Seminar of the Technical University of Chemnitz,
November 6, 2006, Chemnitz, Germany
Kataev V.: Probing the spin states of multi-center paramagnetic molecular complexes by high-field ESR spectroscopy (invited)
VI Международная научно-техническая конференция
“Квантовая электроника”, 14–17 ноября 2006, Минск,
Беларусь
Гайдук П.И., Баталов Р.И., Баязитов Р.М., Ивлев Г.Д.:
Структура слоёв кремния, легированного железом
или эрбием, после облучения мощными лазерными
импульсами (устн.)
Шестой Международный научно-практический семинар
и молодёжная школа “Высокопроизводительные параллельные вычисления на кластерных системах”, 12–17
декабря 2006, Санкт-Петербург, Россия
Черников С.К., Баскевич Т.П.: Анализ динамической
реакции конструкции на вычислительных кластерах
(устн.)
Черников С.К., Садчиков Ю.В., Ашихмин А.Н.: Решение
некоторых задач физики и механики на многопроцессорных системах с распределённой памятью (устн.)
5 International Conference of the STRIPES’06, December
17–22, 2006, Rome, Italy
Gor’kov L.P., Teitel’baum G.B.: Externally doped and
thermally activated holes in LSCO and the pseudogap
crossover (invited)
Казанский физико–технический институт 2006
Российские конференции
X ежегодный симпозиум “Нанофизика и наноэлектроника”, 13–17 марта 2006, Нижний Новгород
Бизяев Д.А., Бухараев А.А., Угрюмов О.В., Варнавская
О.А.: Исследование свойств ингибиторов коррозии
методами атомно-силовой микроскопии (cтенд.)
Гатиятов Р.Г., Бородин П.А., Бухараев А.А., Бизяев Д.А.:
Магнитомеханические эффекты и магнитосопротивление никелевых наноструктур (cтенд.)
Нургазизов Н.И., Ждан П.А.: Приготовление игл для
магнитно-силовой микроскопии высокого разрешения (cтенд.)
Нургазизов Н.И., Ждан П.А., Биннс К.: Сканирующая
зондовая микроскопия наноструктурированных магнитных образцов, полученных различными методами
(cтенд.)
Kharintsev S.S., Chevtchenko S.S., Ovchinnikov D.V., Hofmann G.G., Loos J.: Tip enhanced Raman spectroscopy
of PCBM (poster)
Ovchinnikov D.V.: Tip-sample convolution effect influence
on surface roughness determined from AFM image
(poster)
Ovchinnikov D.V., Chevtchenko S.S., Loos J.: High-temperature AFM investigation of PCBM thin film annealing (poster)
10 Пущинская школа-конференция молодых учёных “Биология – наука XXI века”, 17–21 апреля 2006, Пущино
Андрианов В.В., Силантьева Д.И.: Исследование действия
антител к Са-связывающему белку S100 на электрическую активность и К-каналы идентифицированных
нейронов после обучения (стенд.)
Гайнутдинова Т.Х., Исмаилова А.И.: Исследование механизмов зависимой от белкового синтеза реактивации
условного обстановочного рефлекса у виноградной
улитки – анализ влияния анизомицина при напоминании с подкреплением (стенд.)
Исмаилова А.И., Гайнутдинова Т.Х., Муранова Л.Н.:
Электрофизиологическое исследование эффектов
хронического введения кофеина на формирование
долговременной сенситизации у виноградной улитки (стенд.)
Совещание по программе фундаментальных исследований ОФН РАН “Спин-зависимые эффекты в твёрдых
телах и спинтроника”, 20–21 апреля 2006, Санкт-Петербург
Гарифуллин И.А.: Теоретическое и экспериментальное исследование возможностей создания спинового клапана
на основе наноконтактов и слоистых гетероструктур
(устн.)
цифры и факты
IX Российская медико-биологическая научная конференция
молодых учёных “Человек и его здоровье”, 22 апреля
2006, Санкт-Петербург
Гайнутдинова Т.Х., Андрианов В.В., Силантьева Д.И.:
Роль ионов кальция в функционировании командных нейронов виноградных улиток после обучения
(стенд.)
Горюнова А.Ю., Гайнутдинова Т.Х.: Действие нитроглицерина и блокатора NO-синтазы L-NAME на формирование долговременной сенситизации у виноградной
улитки (стенд.)
Каримов Ф.К., Муранова Л.Н.: Исследование методом
ЭПР интенсивности продукции оксида азота в тканях
органов крыс разного возраста (стенд.)
Муранова Л.Н., Андрианов В.В.: Исследование длительности сохранения эффектов хронического введения
галоперидола у виноградной улитки (стенд.)
X конференция студентов, аспирантов и молодых учёных по физике полупроводниковых, диэлектрических и
магнитных материалов (ПДММ-2006), 26–29 апреля
2006, Владивосток
Галкин Н.Г., Горошко Д.Л., Чусовитин Е.А., Баязитов
Р.М., Баталов Р.И.: Молекулярно-лучевая эпитаксия
кремния на слоях кремния, имплантированных ионами железа: морфология, структура и оптические
свойства (устн.)
Баталов Р.И., Баязитов Р.М., Нурутдинов Р.М., Шмагин
В.Б., Крыжков Д.И., Ивлев Г.Д., Гайдук П.И.: Формирование гетероструктур β-FeSi2/Si под действием
импульсных энергетических воздействий (стенд.)
VI научная конференция молодых учёных, аспирантов и
студентов научно-образовательного центра Казанского
государственного университета “Материалы и технологии XXI века”, 28 апреля 2006, Казань
Баталов Р.И., Новиков Г.А., Баязитов Р.М.: Формирование пористых гетероструктур карбида кремния на
кремнии и исследование их фотолюминесценции в
видимой области (стенд.)
Баталов Р.И., Новиков Г.А., Баязитов Р.М., Шмагин В.Б.,
Крыжков Д.И.: Формирование слоёв дисилицида
железа на кремнии и светоизлучающих структур на
их основе с использованием импульсных ионных и
лазерных пучков (стенд.)
Чукланов А.П., Зиганшина С.А., Бухараев А.А.: Алгоритм
компьютерного анализа АСМ изображений поверхности химических сенсоров с электроосаждёнными
наночастицами (стенд.)
Х Всероссийская научная школа-семинар “Волны-2006:
волновые явления в неоднородных средах”, 22–27 мая
2006, Москва
Латыпов И.З., Петрушкин С.В., Самарцев В.В.: Многоимпульсные оптические последовательности в твёрдотельных фотонных эхо-процессорах (устн.)
Казанский физико–технический институт 2006
|
289
XXI Российская конференция по электронной микроскопии (РКЭМ-2006), 5–10 июня 2006, Черноголовка
Чукланов А.П., Зиганшина С.А., Бухараев А.А.: Компьютерный анализ АСМ изображений наночастиц,
сформированных на поверхности со сложной морфологией (устн.)
Зиганшина С.А., Чукланов А.П., Бухараев А.А., Челнокова И.А., Гедмина А.В., Шайдарова Л.Г.: Атомносиловая микроскопия композитных электродов с
каталитическими свойствами (стенд.)
54 конференция Ассоциации автомобильных инженеров “Конструктивная безопасность автомобильных
средств”, 7–8 июня 2006, Дмитров
Черников С.К., Файзуллин А.М.: Использование компьютерного моделирования при анализе конструктивной
безопасности модернизированного автомобиля “Ока”
(устн.)
XIII симпозиум по межмолекулярному взаимодействию
и конформациям молекул, 19–23 июня 2006, Санкт-Петербург
Лапаев Д.В., Никифоров В.Г., Князев А.А., Лобков В.С.,
Галяметдинов Ю.Г.: Внутримолекулярный перенос
энергии в ориентированном жидкокристаллическом
комплексе Eu(DK)3bpy (стенд.)
Всероссийская научная конференция “Проблемы радиационной безопасности”, 23–24 июня 2006, Казань
Ибрагимова М.И., Петухов В.Ю., Жеглов Е.П., Конюхов
Г.В., Низамов Р.Н.: Сравнение закономерностей метаболических изменений, происходящих в крови и
тканях органов мышей под действием растительного
радиотоксина и облучения: изучение методом ЭПР
(устн.)
XIII Всероссийская конференция “Структура и динамика
молекулярных систем” (Яльчик-2006), 27 июня–2 июля
2006, Яльчик
Вишневская Г.П., Фролова Е.Н., Константинов В.Н.,
Фахрутдинов А.Р.: ЭПР ионов Gd3! в универсальных катионах КУ-2 и КУ-1 (стенд.)
Воронкова В.К., Галеев Р.Т., Мингалиева Л.В., Суханов А.А., Андрух М.: ЭПР димера медь-гадолиний
(cтенд.)
Июдин В.С., Кувшинова Н.В., Обыночный А.А., Салихов
К.М.: Применение метода ВР ЭПР для исследования
поляризации электронных спинов в гематопорфирине
IХ (стенд.)
Каргин Р.В., Гончаров В.А., Лунев И.В., Сараев Д.В.,
Гусев Ю.А.: Разработка программного обеспечения
для реализации метода временной диэлектрической
спектроскопии (стенд.)
Кувшинова Н.В., Обыночный А.А., Салихов К.М.: Применение методов радиоспектроскопии для исследования механизма формирования спиновой поляризации
триплетных молекул порфиринов (стенд.)
290
|
цифры и факты
Мингалиева Л.В., Суханов А.А., Галеев Р.Т., Воронкова
В.К., Новицкий Г., Чёрня В.: Иccледование обменных взаимодействий в трёхъядерном гетерокластере
(стенд.)
Туранов А.Н., Туранова О.А., Фролова Е.Н., Галяметдинов Ю.Г.: Магнитные свойства жидкокристаллических биядерных комплексов меди с β-аминовинилкетоном (стенд.)
Хузеева Л.Г., Хейнникель М., Гольбек Дж., Штелик Д.,
Антонкин М.Л.: Исследование фотосинтетических реакционных центров Heliobacillus mobilis методом времяразрешённого парамагнитного резонанса (стенд.)
Юртаева С.В., Обыночный А.А., Гнездилов О.И., Гайнутдинов Х.Л., Исмаилова А.И., Муранова Л.Н.: ЭПР
исследование образования оксида азота и других парамагнитных частиц при воздействии на сердечнососудистую систему (стенд.)
Первая межрегиональная научная школа “Наука и инновации-2006: физика резонансных явлений и её инновационные аспекты”, 6–10 июля 2006, Йошкар-Ола
Самарцев В.В., Лобков В.С., Сафиуллин Г.М.: Фемтосекундный оптический эхо-процессор, функционирующий при комнатной температуре (устн.)
VIII Всероссийский симпозиум “Растущий организм:
адаптация к физической и умственной нагрузке”, 22–24
сентября 2006, Казань
Гайнутдинов Х.Л., Андрианов В.В., Силантьева Д.И.,
Тимошенко А.Х.: Роль ионов кальция в обеспечении долговременной памяти у виноградной улитки
(устн.)
Каримов Ф.К., Исмаилова А.И., Юртаева С.В., Обыночный А.А., Яфарова Г.Г., Андрианов В.В., Гайнутдинов
Х.Л., Ситдиков Ф.Г.: Изменения содержания оксида
азота в органах интактных и десимпатизированных
крыс (устн.)
Тимошенко А.Х., Яфарова Г.Г., Тагирова Р.Р., Гайнутдинова Т.Х., Исмаилова А.И., Гайнутдинов Х.Л., Штарк
М.Б., Эпштейн О.И.: Эффекты влияния антител к белку S100 в малых дозах на выработку долговременной
сенситизации у виноградной улитки (устн.)
Гайнутдинова Т.Х., Юртаева С.В., Исмаилова А.И.,
Обыночный А.А., Муранова Л.Н., Гнездилов О.И.,
Гайнутдинов Х.Л.: Роль оксида азота при выработке
долговременной сенситизации у виноградной улитки
(стенд.)
Тагирова Р.Р., Андрианов В.В., Гайнутдинов Х.Л.: Исследование механизмов долговременного сохранения
эффектов обучения и влияния нейротоксинов к серотонину и дофамину (стенд.)
XXXIV Всероссийское cовещание по физике низких температур (НТ-34), 26–30 сентября 2006, Ростов-на-Дону
Гарифуллин И.А., Гарифьянов Н.Н., Тихонов Д.А., Вестерхольт К., Шпрунгманн Д., Цабель Х., Брукас Р.,
Хьерварссон Б.: Экспериментальное исследование
Казанский физико–технический институт 2006
возможностей создания спинового клапана на основе эффекта близости сверхпроводник/ферромагнетик
(пленарн.)
Водопьянов Б.П.: Баллистический кондактанс точечного контакта сверхпроводник/сильный ферромагнетик
(устн.)
Горьков Л.П., Тейтельбаум Г.Б.: Носители тока различной
природы в купратах и их проявление в разнообразных
экспериментальных данных (устн.)
Бадрутдинов А.О., Зарубежнова Е., Таланов Ю.И., Якоб
Г., Тейтельбаум Г.Б.: Локальные свойства микроскопического фазового расслоения в монокристаллических
плёнках La1#xCaxMnO3 (стенд.)
Иванова Т.А., Овчинников И.В., Туранов А.Н.: О влиянии
внешнесферного аниона на свойства спинового перехода в Fe(4-OCH3-SalEen)2X, X " PF6, NO3 (стенд.)
Таланов Ю.И., Бухараев А.Н., Валидов А.А., Гумаров
Г.Г., Панарина Н.Ю., Петухов В.Ю., Хасанов Р.И.:
Влияние низкоэнергетического облучения на пининг
в тонких плёнках ВТСП (стенд.)
XII Всероссийская конференция “Оптика и спектроскопия конденсированных сред”, 1–7 октября 2006, Краснодар
Аванесов А.Г., Асатрян Г.Р., Шакуров Г.С.: ЭПР ионов
Cr3! в кристалле Y2SiO5 (устн.)
Галеев А.А., Низамутдинов Н.М., Хасанова Н.М., Булка
Г.Р., Винокуров В.М., Рудович Ч., Шакуров Г.С.: ЭПР
Cr4! в кристалле LiScGeO4 (устн.)
Коновалов А.А., Тарасов В.Ф.: Высокочастотная перестраиваемая ЭПР спектроскопия синтетического
форстерита Tb3!:Mg2SiO4 (устн.)
Лебедев В.А., Шакуров Г.С., Гарипов Н.Р.: Исследование
эволюции центров хрома в концентрационно-профилированных примесью магния кристаллах SLN
методом ЭПР (устн.)
I Всероссийская конференция “Физические и физико-химические основы ионной имплантации”, 24–27 октября
2006, Нижний Новгород
Баязитов Р.М.: Фото- и термовозбуждение при импульсном лазерном отжиге имплантированных полупроводников (устн.)
Хайбуллин Р.И., Ибрагимов Ш.З., Тагиров Л.Р., Попок
В.Н., Хайбуллин И.Б.: Динамика и особенности
развития ферромагнитного отклика в рутиле (TiO2),
имплантированном ионами кобальта (устн.)
Баталов Р.И., Баязитов Р.М., Шмагин В.Б., Крыжков Д.И.,
Ивлев Г.Д., Гайдук П.И.: Формирование светоизлучающих в ближней ИК области твёрдых растворов
и соединений кремния с 3d и 4f элементами с использованием ионной имплантации и импульсных
воздействий (стенд.)
Гатиятов Р.Г., Бородин П.А., Бухараев А.А., Гумаров Г.Г.,
Галяутдинов М.Ф.: Исследование возможности формирования наноразмерных перемычек посредством
ионно-лучевого травления (стенд.)
цифры и факты
Гатиятова Ю.И., Хайбуллин Р.И., Ибрагимов Ш.З., Гатиятов Р.Г., Тагиров Л.Р., Хайбуллин И.Б.: Исследование
магнитных свойств корунда (Al2O3), имплантированного ионами кобальта (стенд.)
Гумаров Г.Г., Петухов В.Ю., Бухараев А.А., Бизяев Д.А.:
Образование дендритоподобной структуры при имплантации ионов Fe! в кремний (стенд.)
Степанов А.Л., Хайбуллин И.Б.: Формирование металлических наночастиц в диэлектрике при ионной
имплантации и лазерном отжиге для приложений в
нелинейной оптике (стенд.)
Файзрахманов И.А., Базаров В.В., Степанов А.Л., Хайбуллин И.Б.: Влияние имплантации ионов меди на
оптические свойства и низкотемпературную проводимость углеродных плёнок (стенд.)
Казанский физико–технический институт 2006
|
291
Фаттахов Я.В., Галяутдинов М.Ф., Львова Т.Н., Захаров
М.В., Хайбуллин И.Б.: Исследование динамики рекристаллизации кремния, имплантированного ионами
фосфора, при быстром термическом отжиге (устн.)
Хайбуллин Р.И., Лопатин О.Н., Бахтин А.И., Хайбуллин
И.Б.: Геммологические аспекты ионной имплантации
в минералы и их синтетические аналоги (стенд.)
III Всероссийская конференция Центров коллективного
пользования, 25–28 октября 2006, Казань
Бухараев А.А., Коновалова О.А.: Экспериментальные
исследования и подготовка специалистов в области
нанотехнологий в отделе сканирующей зондовой
микроскопии ФЦКП ФХИ (устн.)
Участие в выставках
Международные выставки
Х Петербургский Международный экономический форум,
13–15 июня 2006, Санкт-Петербург
Представлен полноразмерный макет магнитной системы томографа ТМР-0.06-КФТИ.
Международный экономический форум “Презентация
инвестиционного потенциала Татарстана”, 10–12 сентября 2006, Казань
Представлен инновационный проект “Разработка и
изготовление низкополевых медицинских магнитно-резонансных томографов”.
I Инвестиционный саммит, 19–20 октября 2006, Лондон, Англия
Томографы ТМР-0.06-КФТИ и ТМР-0.12-КФТИ были
представлены в виде баннеров и компьютерной презентации в составе экспозиции Республики Татарстан.
Российские выставки
Выставка, приуроченная к съезду предпринимателей
Республики Татарстан, 15 декабря 2006, Казань
Низкополевые магнитно-резонансные томографы
входили в состав экспозиции Казанского научного центра РАН.
Гости института
• Айххофф Уве, доктор, фирма Брукер БиоСпин, Райнштеттен, Германия (участие в международной конференции)
• Аугустиньяк-Яблоков Мария, доктор, Институт молекулярной физики ПАН, Познань, Польша (совместные научные исследования)
• Берку Василе, доктор, Институт химических и физических процессов, Пиза, Италия (участие в международной конференции)
• Боуман Майкл, профессор, Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория, Ричланд,
Вашингтон, США (участие в международной конференции)
• Бунтковский Герд, профессор, Институт физической
химии, Йена, Германия (участие в международной
конференции)
• ван дер Ест Артур, профессор, Университет Брока,
Сант-Катаринес, Онтарио, Канада (участие в международной конференции)
292
|
цифры и факты
• Кок-Шмидт Миеке, супруга профессора Яна Шмидта,
Лейден, Нидерланды (участие в работе международного симпозиума)
• Лиджевски Стефан, доктор, Институт молекулярной
физики, Познань, Польша (участие в международной
конференции)
• Лиджевски Хуберт, доктор, Познань, Польша (участие
в международной конференции)
• Любитц Вольфганг, профессор, директор Макс-Планк
Института бионеорганической химии, Мюльхайм ан
дер Рур, Германия (участие в международной конференции)
• Мёбиус Клаус, профессор, Свободный университет
Берлина, Берлин, Германия (совместные научные
исследования, участие в международной конференции)
• Мёбиус Ута, супруга профессора Клауса Мёбиуса
Берлин, Германия (участие в международной конференции)
• Несмелов Юрий Евгеньевич, доктор, Университет
Миннесоты, Миннеаполис, Миннесота, США (участие в международном симпозиуме)
• Охта Хитоши, профессор, Университет Кобы, Коба,
Япония (участие в международном симпозиуме)
• Pеерсе Эдвард Джон, доктор, Макс-Планк Институт
бионеорганической химии, Мюльхайм ан дер Рур,
Германия (участие в международной симпозиуме)
• Сильвен Маркуэ, доктор, Университет Прованса,
Марсель, Франция (участие в международной конференции)
• Томас Дэвид, профессор, Университет Миннесоты,
Миннеаполис, Миннесота, США (участие в международном симпозиуме)
• Фит Ханс Мартин, профессор, Свободный университет Берлина, Берлин, Германия (участие в международной конференции)
• Хансон Грем Ричард, профессор, Университет Квинсленда, Санта-Лючия, Квинсленд, Австралия (участие
в международной симпозиуме)
• Шильгериус Сильвия, редактор издательства Шпрингер, Вена, Австрия (участие в международной конференции)
• Шмидт Ян, профессор, Лейденский университет,
Лейден, Нидерланды (участие в международном
симпозиуме)
• Шписс Ханс Вольфганг, профессор, Макс-Планк
Институт исследования полимеров, Майнц, Германия (участие в международной конференции)
• Штелик Бригитта, супруга профессора Дитмара Штелика, Берлин, Германия (участие в международной
конференции)
• Штелик Дитмар, профессор, Свободный университет
Берлина, Берлин, Германия (совместные научные исследования и участие в международной конференции)
• Алексеев Аркадий Владимирович, член-корр. РАН,
профессор, зам. директора “Агентства по управлению
Казанский физико–технический институт 2006
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
имуществом РАН” Президиума РАН, Москва (участие
в праздновании юбилея института)
Ацаркин Вадим Александрович, профессор, Институт
радиотехники и электроники РАН, Москва (участие
в международной конференции)
Багаев Сергей Николаевич, академик, член Президиума РАН, член Бюро ОФН РАН, директор Института
лазерной физики СО РАН, Москва (участие в международной конференции)
Багрянская Елена Григорьевна, профессор, Международный томографический центр СО РАН, Новосибирск (участие в международной конференции)
Башаров Асхат Максудович, профессор, РНЦ “Курчатовский институт”, Москва (участие в международной
молодёжной научной школе)
Билалов Ренат Харисович, зам. директора Инвестиционно-венчурного фонда РТ, Казань (проведение
семинара “Пятьдесят лучших инновационных идей
Республики Татарстан”)
Валиев Камиль Ахметович, академик, советник РАН,
Физико-технологический институт РАН, Москва (участие в выездной научной сессии Научного совета РАН
по физике конденсированных сред и международной
конференции)
Валиева Венера Саляховна, супруга академика Камиля
Ахметовича Валиева, Москва (участие в международной конференции)
Васильев Николай Александрович, к.ф.-м.н., Российский государственный педагогический университет им.
А. И. Герцена, Санкт-Петербург (участие в семинаре
лаборатории нелинейной оптики)
Воеводская Марианна Владиславовна, к.х.н., аппарат
Президиума РАН, Москва (участие в работе международной конференции)
Горелик Виталий Романович, мл. науч. сотр., Международный томографический центр СО РАН, Новосибирск (участие в международной конференции)
Дзюба Сергей Андреевич, профессор, директор Института химической кинетики и горения СО РАН, Новосибирск (участие в международной конференции)
Жидомиров Георгий Михайлович, профессор, академик РАЕН, Институт катализа им. Г. К. Борескова
СО РАН, Новосибирск (участие в международной
конференции)
Забеднов Павел Владимирович, директор, ФГУП
“Внештехника”, Москва (участие в праздновании
юбилея института)
Заяц Виктор Анатольевич, к.ф.-м.н., учёный секретарь
ОФН РАН, Москва (участие в выездной сессии ОФН
и праздновании юбилея института)
Коныгин Григорий Николаевич, ст. науч. сотр., Физико-технический институт УрО РАН, Ижевск (совместные научные исследования)
Копаев Юрий Васильевич, член-корр. РАН, член
Бюро РАН, директор ОФТТ ФИАН, Москва (участие в выездной сессии ОФН и праздновании юбилея
института)
цифры и факты
• Крохин Олег Николаевич, академик, член Бюро ОФН
РАН, директор Отделения физического института им.
П. Н. Лебедева РАН, Москва (участие в выездной научной сессии ОФН и праздновании юбилея института)
• Круппа Александр Иванович, ст. науч. сотр., Институт
химической кинетики и горения СО РАН, Новосибирск (участие в международной конференции)
• Кулик Леонид Викторович, науч. сотр., Институт кинетики и горения СО РАН, Новосибирск (совместные
научные исследования)
• Лёшина Татьяна Викторовна, профессор, зав. лабораторией, Институт химической кинетики и горения
СО РАН, Новосибирск (участие в международной
конференции)
• Маймистов Андрей Иванович, профессор, Московский инженерно-физический институт, Москва (участие в международной молодёжной научной школе)
• Маненков Александр Алексеевич, профессор, Институт общей физики им. А. М. Прохорова РАН, Москва
(участие в выездной научной сессии Научного совета РАН по физике конденсированных сред и работе
международной конференции)
• Марьясов Александр Григорьевич, ст. науч. сотр.,
Институт химической кинетики и горения СО РАН,
Новосибирск (участие в международной конференции)
• Масюк Алексей Владимирович, менеджер, фирма
“Системы для микроскопии и анализа”, Москва
(поставка оборудования)
• Менский Михаил Борисович, профессор, ФИАН им.
П. Н. Лебедева, Москва (участие в международной
молодёжной научной школе)
• Петров Сергей Валентинович, зам. генерального
директора ООО “Брукер”, Москва (участие в праздновании юбилея института)
• Прудников Владимир Васильевич, профессор, зав.
кафедрой, Омский государственный университет,
Омск (совместные научные исследования)
• Пуртов Пётр Александрович, профессор, Институт
химической кинетики и горения СО РАН, Новосибирск (участие в международной конференции)
• Русецкий Георгий Александрович, к.ф.-м.н., Институт физики твёрдого тела и полупроводников НАНБ,
Казанский физико–технический институт 2006
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
|
293
Минск (участие в международной молодёжной научной школе)
Сагдеев Ренад Зиннурович, академик, советник РАН,
зам. председателя СО РАН, директор Международного томографического центра СО РАН, Новосибирск
(участие в работе международной конференции)
Сазонов Сергей Владимирович, профессор, РНЦ
“Курчатовский институт”, Москва (участие в международной молодёжной научной школе)
Cарваров Фарит Сарварович, проректор по учебнометодической работе, Камская государственная инженерно-экономическая академия, Набережные Челны
(участие в работе международной конференции)
Смирнов Александр Иванович, профессор, Институт
физических проблем им. П. Л. Капицы РАН, Москва
(участие в выездной научной сессии Научного совета
РАН по физике конденсированных сред и праздновании юбилея института)
Стась Дмитрий Владимирович, ст. науч. сотр., Институт химической кинетики и горения СО РАН, Новосибирск (участие в международной конференции)
Сухоруков Анатолий Петрович, академик РАЕН, заслуженный профессор Московского государственного
университета им. М. В. Ломоносова, Москва (участие
в международной молодёжной научной школе)
Тимофеев Владислав Борисович, академик, член
Бюро ОФН, Институт физики твёрдого тела РАН,
Черноголовка (участие в выездной научной сессии
ОФН и праздновании юбилея института)
Хасанов Олег Хайруллович, вед. науч. сотр., Институт физики твёрдого тела и полупроводников НАНБ,
Минск (участие в работе Всероссийской школы-семинара)
Чекалин Сергей Васильевич, профессор, зав. лабораторией, Институт спектроскопии РАН, Москва
(участие в выездной научной сессии ОФН и праздновании юбилея института)
Шакиров Станислав Рудольфович, мл. науч. сотр.,
Международный томографический центр СО РАН,
Новосибирск (участие в международной конференции)
Швецова Марина Евгеньевна, гл. специалист аппарата
ОФН, Москва (участие в выездной сессии ОФН и
праздновании юбилея института)
для заметок
Казанский физико–технический институт 2006
для заметок
Казанский физико–технический институт 2006
Заказ Г2406
Отпечатано с оригиналов заказчика
Казанский производственный комбинат программных средств
1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
2006
ЕЖЕГОДНИК
www.kfti.knc.ru
КФТИ 2006 / Ахмин
ИМЕНИ
Е. К. ЗАВОЙСКОГО
Pantone 2935 CVC
2006
Pantone 2935 CVC
КАЗАНСКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
КФТИ 2006 / Ахмин
ФИЗТЕХПРЕСС
2007
КАЗАНСКИЙ
ФИЗИКОТЕХНИЧЕСКИЙ
ИНСТИТУТ