У роботі на основі параметрів месбауерівських спектрів на ізотопи 57Co (57mFe), 67Cu (67Zn), 67Ga (67Zn), 155Eu (155Gd), і даних ядерного магнітного резонансу на ізотопи 17O, 137Ba проведені розрахунки граткової градієнта електричного поля для всіх вузлів кристалічних решіток YBa2Cu3O7x Отримані ефективні заряди атомів грат відповідають моделі, коли дірка, що виникає за рахунок нестехіометричних кристала YBa2Cu3O7x знаходиться переважно в підгратці цепочечного кисню.

Анотація наукової статті з нанотехнологій, автор наукової роботи - Доронін В.А., Марченко А.В.


Область наук:

  • нанотехнології

  • Рік видавництва: 2019


    Журнал: символ науки


    Наукова стаття на тему 'АНАЛІЗ ПАРАМЕТРІВ месбауерівських СПЕКТРІВ І СПЕКТРІВ ЯДЕРНОГО МАГНІТНОГО РЕЗОНАНСУ З'ЄДНАННЯ YBA2CU3O7'

    Текст наукової роботи на тему «АНАЛІЗ ПАРАМЕТРІВ месбауерівських СПЕКТРІВ І СПЕКТРІВ ЯДЕРНОГО МАГНІТНОГО РЕЗОНАНСУ З'ЄДНАННЯ YBA2CU3O7»

    ?СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 8/2019

    Фізико-математичні науки

    УДК 538.9

    Доронін В. А.

    Асистент кафедри фізичної електроніки, Російський державний педагогічний університет ім. А.І. Герцена,

    Е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її., Марченко А. В.

    Доктор фізико-математичних наук, професор, професор кафедри фізичної електроніки, Російський державний педагогічний університет ім. А.І. Герцена,

    Е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.,

    АНАЛІЗ ПАРАМЕТРІВ месбауерівських СПЕКТРІВ І СПЕКТРІВ ЯДЕРНОГО МАГНІТНОГО РЕЗОНАНСУ З'ЄДНАННЯ YBa2CuзO7

    анотація

    У роботі на основі параметрів месбауерівських спектрів на ізотопи 57Co (57mFe), 67Сі (6 ^ п), 67Ga (67Zn), 155Eu (155Gd), і даних ядерного магнітного резонансу на ізотопи 170, 137Ва проведені розрахунки граткової градієнта електричного поля для всіх вузлів кристалічних решіток YBa2CuзO7-x Отримані ефективні заряди атомів грат відповідають моделі, коли дірка, що виникає за рахунок нестехіометричних кристала YBa2CuзO7-x знаходиться переважно в підгратці цепочечного кисню.

    Ключові слова:

    параметри ядерного квадрупольного взаємодії, Мессбауерівська спектроскопія, ядерний магнітний резонанс, високотемпературні надпровідники.

    V.A. Doronin

    Lecturer of the Physical electronics, A.l. Herzen State Pedagogical University of Russia, Е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її., A.V. Marchenko Doctor of physics and mathematics Sciences, docent, professor of the Physical electronics, A.l. Herzen State Pedagogical University of Russia, Е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.,

    ANALYSIS OF PARAMETERS OF MESSBAUER SPECTRA AND SPECTRA OF NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE OF THE YBa2Cu3O7 COMPOUND

    Abstract

    It was demonstrated that the parameters of the Mossbauer spectra on 57Co (57mFe), 67Cu (67Zn), 67Ga (67Zn), 155Eu (155Gd) isotopes, 17O, 137Ba nuclear magnetic resonance data and calculations of the lattice electric field gradient for all YBa2Cu3O7 -x crystal lattice sites x correspond to the model when the hole arising due to the nonstoichiometric nature of the YBa2Cu3O7-x crystal is located predominantly in the chain oxygen sublattice.

    Keywords:

    nuclear quadrupole interaction parameters, Mossbauer spectroscopy, nuclear magnetic resonance,

    high-temperature superconductors.

    СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 8/2019

    В даний час важливим завданням фізики високотемпературних надпровідників є (ВТНП) є встановлення ефективних зарядів атомів, розташованих у вузлах кристалічної решітки. Встановлення даних зарядів дозволяє звузити коло можливих моделей, які використовуються в описі квантово-механічних електронних властивостей ВТНП. Інформація про ефективних зарядах атомів високотемпературних провідників (наприклад, в кристалічних решітках YBa2Cuз07-x) може бути отримана шляхом аналізу параметрів ядерного квадрупольного взаємодії (ЯКВ), а саме взаємодії квадрупольного моменту ядра-зонда (месбауерівських атома) з градієнтом електричного поля (ГЕП) на даному атомі [1].

    Експериментальні дані про параметри тензора ГЕП в решітці високотемпературного надпровідника УБа2Сіз07 відомі для кристалічних зондів 1702-, 137Ба2 + (дані були отримані за допомогою методу ядерного магнітного резонансу (ЯМР)) [2-5], а також для кристалічного зонда 672і2 + (дані були отримані за допомогою месбауерівської спектроскопії (ЕМС)) [6-9]. Розрахунок тензора ГЕП в нашій роботі був проведений в рамках електростатичного моделі точкових зарядів, для реалізації якої були отримані дані рентгеноструктурного аналізу кристалічних решіток YBa2Cuз07-x. Для цього кристалічна решітка YBa2Cuз07-x представлялася складається з восьми подрешеток: УБа2Сі (1) Сі (2) 20 (1) 20 (2) 20 (3) 20 (4).

    Досліджуваними параметрами месбауерівських спектрів і спектрів ЯМР для кристалічних зондів 1702-, 137Ба2 + 672і2 + є параметр асиметрії тензора граткової ГЕП (1), і величина постійної квадрупольного взаємодії (2):

    Пехра = (Ухх -? ") /? * (1)

    Сехр = е б (1 - у) = а (2)

    де а = е ^ (1 - у), і еа- квадрупольний момент месбауерівських ядра. В ході роботи нами отримано значення а = 20.1 мі2-А3 / е.

    Для встановлення восьми ефективних зарядів для подрешеток зразка УВа2Сщ07 була складена система з восьми рівнянь, для побудови яких використовувалися дані, отримані за допомогою методу ЕМС на атомах-зондах 67Сі (672і), 67Оа (672і), і дані про ізотопі 17О, отримані за допомогою ЯМР. До вказаних рівнянь відносяться.

    1. Рівняння електронейтральності

    е + 2Е2 + є3 + 2е4 + 2е5 + 2е6 + 2е7 + е8 = 0. (3)

    2. Рівняння зв'язку головної компоненти тензора ГЕП в вузлі ітрію У22 і значення експериментально знайденої постійної квадрупольного взаємодії зонда 672п в цих вузлах (С1)

    к = 8

    «X ек ^ к1 = с. (4)

    к = 1

    3. Рівняння, що відбиває ставлення експериментальних величин постійної квадрупольного взаємодії атома-зонда 672п в вузлах цепочечной і планарной міді Р34, і розрахункових головних компонент тензорів ГЕП для даних вузлів.

    к = 8

    X ек \ Gztk3 - 4] = 0. (5)

    к = 1

    4. Рівняння для відношення значень отриманих величин постійних квадрупольного взаємодії зонда 17О для вузлів кисню, а також розрахованих головних компонент тензорів ГЕП в цих вузлах

    к = 8

    XЧк Нк5 - РА ^ к6] = 0 (6)

    к = 1

    5. Чотири рівняння для розрахункових, а також експериментальних величин параметрів асиметрії п тензорів ГЕП для вузлів Сі (1), Сі (2), 0 (1) і 0 (2)

    СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 8/2019

    k = 8

    X ^ k [Gxxkl - Gyykl 'llGzzkl] = 0' (7)

    k = 1

    де / = 3,4,5,6 - номер вузла.

    В процесі роботи, нами були відкинуті рішення з негативними зарядами катіонів або позитивними зарядами аніонів як заряди, які не мають фізичного сенсу.

    В результаті нами були отримані наступні ефективні заряди атомів решітки YBa2Cu3O7:

    Y3 + Ba2 + 2Cu (1) 2 + Cu (2) 22 + O (1) 2-2O (2) 2-2O (3) 1-85-2O (4) 1-30- (8)

    Всі отримані заряди відповідають істотно зниженого заряду атомів "цепочечного" кисню О (4), а також помітного відхилення від стандартного значення заряду для атомів "планарного" кисню О (3). Отримані результати можуть бути пояснені існуванням дірки в енергетичній зоні, утвореній переважно електронними станами О (4) і О (3).

    Відхилення ефективних зарядів атомів решітки YBa2Cu3O7 від стандартних ступенів окислення (крім О (4) і О (3)) малі, і варіюючи значення експериментальних величин в межах похибок можна отримати ефективні заряди, близькі до стандартних ступенів окислення. Список використаної літератури:

    1. Seregin N. Emission Mossbauer spectroscopy. Electron defects and Bose-condensation in crystal lattices of high-temperature supercomductors / N. Seregin, A. Marchenko, P Seregin. - Germany: LAP LAMBERT. Academic Publishing GmbH & Co. KG Saarbrucken, 2012. - 500 p

    2. Takigawa M. 17O NMR study of local spin susceptibility in aligned YBa2Cu3O7 powder // M. Takigawa, P. C. Hammel, R. H. Heffner, Z. Fisk, K. C. Ott, J. D. Thompson // Phys.Rev.Lett. 1989, 63, 1865 - 1868.

    3. Tomeno I. NMR study of spin dynamics at planar oxygen and copper sites in YBa2Cu3Os./ I. Tomeno, T. Machi, K. Tai, N. Koshizuka, S. Kambe, A. Hayashi, Y. Ueda .// Physical Review B. - 1994. - Vol.49. -p. 15327 - 15334.

    4. Ishida K. 17O and 63Cu NMR Investigations of high-Tc superconductor La1.85Sro.15CuO4with Tc = 38 K / K. Ishida, Y. Kitaoka, G Zheng // Phys. Soc. Jap. - 1991. - V. 60. - p. 1516-1524.

    5. Shore J. Barium nuclear resonance spectroscopic study of YBa2Cu3O7. // J. Shore, S. Yang, J. Haase, D. Schwartz, E Oldfield. - Physical Review B. - 1992. - Vol. 46. ​​- p. 595 - 598.

    6. Доронін В.А. Надтонкі взаємодії у вузлах міді решіток високотемпературних надпровідників, вивчені методом мёссбауеровской спектроскопії / В.А. Доронін, Т.Ю. Рабчанова, П.П. Серьогін // Известия Російського державного педагогічного університету ім. А.И.Герцена. -2013. - № 157. - С. 40-49.

    7. Бордовський Г.А. Тензор градієнта електричного поля в позиціях рідкоземельних металів в гратах RBa2Cu3O7 / Г.А. Бордовський, А.В. Марченко, В.А. Доронін, Т.Ю. Рабчанова, П.П. Серьогін // Фізика і хімія скла. - 2014. Т. 40. - № 4. - С. 575-582.

    8. Доронін В.А. Точкові дефекти в La2-хSrхCuO4. // В.А. Доронін, А.В. Марченко, А.В. Миколаєва, П.П. Серьогін // Фізика і хімія скла. - 2014. - Т. 40. - № 6. - С. 635-642.

    9. Ivon K. Crystal structure of high-Tc oxides / K. Ivon, M. Francois // Zeitschrift fur Physik B. Condensed Matter. - 1989. - Vol. 76. - 413 - 444.

    © Доронін В.А., Марченко А.В., 2019


    Ключові слова: ПАРАМЕТРИ Ядерний квадрупольний Взаємодія /Мессбауерівська спектроскопія /ЯДЕРНУ МАГНІТНИЙ РЕЗОНАНС /високотемпературних надпровідників

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити