Том 68, № 3 (2023)
Колонка главного редактора
К истории начала рентгеноструктурных исследований в московском университете
Аннотация
В общем контексте истории зарождения в России рентгеноструктурного анализа освещен интересный эпизод раннего этапа отечественных рентгеновских структурных исследований – получение в 1896 г. профессором Московского университета П.Н. Лебедевым “дырковых фотографий”, которые могут быть интерпретированы как дифрактограммы кристаллов. По мнению авторов, именно данный научный результат является исходным пунктом развития в России экспериментальных рентгеновских методов изучения структуры кристаллов. Это позволяет считать П.Н. Лебедева вдохновителем известных пионерских научных работ Г.В. Вульфа и H.Е. Успенского в данной области.
ОБЗОРЫ
Дифракция рентгеновского излучения в кристаллах: тензорный подход
Аннотация
Использование рентгеновского синхротронного излучения позволяет наблюдать поляризационные, спектральные и угловые зависимости дифракционных отражений, теоретическое изучение которых требует применения тензорного подхода к описанию взаимодействия рентгеновского излучения с атомами вещества. Рассмотрены различные представления тензорной атомной амплитуды рассеяния, экспериментальные наблюдения анизотропии резонансного рассеяния рентгеновского излучения, а также связь электрических и магнитных мультипольных моментов на атомах со свойствами запрещенных резонансных отражений.
Мессбауэровская спектроскопия функциональных механокомпозитов
Аннотация
Представлен обзор исследований в области технологии механохимического синтеза композиционных функциональных материалов с использованием метода мессбауэровской спектроскопии, проводившихся более 25 лет в МГУ имени М.В. Ломоносова (кафедра физики твердого тела физического факультета) и в Институте химии твердого тела и механохимии СО РАН (лаборатория химического материаловедения).
ДИФРАКЦИЯ И РАССЕЯНИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Определение абсолютной конфигурации хиральных моноатомных кристаллов с помощью трехволновой рентгеновской дифракции
Аннотация
Многие молекулы и кристаллы являются хиральными, т.е. могут существовать в виде правых и левых зеркальных изомеров. Продемонстрировано, что при помощи многоволновой дифракции кругополяризованного рентгеновского излучения можно определить абсолютную конфигурацию хиральных моноатомных кристаллов, таких как селен, теллур и β-марганец.
Сдвиги осцилляций Кизиха и фарадеевское вращение для рентгеновского отражения от намагниченной пленки
Аннотация
Проявление эффектов преломления и фарадеевского вращения плоскости поляризации линейно поляризованного рентгеновского излучения проанализировано для пропускания и отражения при скользящих углах падения от резонансной пленки с учетом рентгеновского магнитного или мессбауэровского рассеяния. Показано, что, когда намагниченность ориентирована в направлении пучка излучения, магнитные добавки к восприимчивости не влияют на фазовые сдвиги между волнами, отраженными от поверхности и подложки, но определяют появление в отраженном пучке “ортогональной поляризации”, что соответствует повороту плоскости поляризации. Поворот плоскости поляризации максимален для критического угла полного внешнего отражения и характеризуется осциллирующей зависимостью от угла скольжения, что может в перспективе использоваться для варьирования состояния поляризации пучков рентгеновского излучения.
Статистическая теория формирования рентгенодифракционного фазового контраста
Аннотация
Проведено последовательное рассмотрение формирования рентгенодифракционного фазового контраста слабопоглощающих некристаллических объектов со статистически распределенными мелкомасштабными неоднородностями плотности при падении рентгеновского излучения с произвольной степенью пространственной когерентности и с учетом изменения статистических характеристик этого излучения в процессе брэгговского дифракционного отражения от монохроматора и анализатора. Дано объяснение явлениям повышения и/или уменьшения величины фазового контраста от областей с хаотически распределенными микрокальцинатами в зависимости от их среднеквадратичных размеров, величины относительного декремента преломления, длин пространственной когерентности излучения и корреляции фазы в результате дифракционно усиленного диффузного рассеяния.
Рекуррентные соотношения в скользящей некомпланарной дифракции рентгеновского излучения в многослойных поверхностных кристаллических структурах
Аннотация
Рассмотрено зеркальное отражение рентгеновских лучей от многослойных кристаллических структур на поверхности монокристалла в условиях скользящей некомпланарной дифракции. Получены рекуррентные соотношения нового типа. Показана высокая чувствительность угловой зависимости интенсивности зеркального отражения в области дифракции к толщинам и числу слоев, их деформации и степени аморфизации.
Ковариантное представление уравнений Максвелла в среде с источниками
Аннотация
Рассмотрен геометрический подход к описанию электромагнитного поля в среде с источниками как единого полевого объекта. Описание основывается на ковариантном бескоординатном подходе, принятом в современных геометризованных полевых теориях. Уравнения Максвелла в среде с источниками представлены в терминах дифференциальных 2-форм для электрического и магнитного полей в четырехмерном пространственно-временном континууме. Общие уравнения включают в себя различные частные случаи распространения, рассеяния и излучения электромагнитного поля в средах с разнообразными свойствами.
Роль магнитных переходных слоев в формировании запрещенных отражений
Аннотация
Показана возможность существования запрещенных брэгговских отражений в мессбауэровской рефлектометрии, обусловленных влиянием переходных слоев на зеркальное отражение. Расчеты показывают, что измерение мессбауэрских спектров с использованием запрещенных отражений дает принципиальную возможность селективно исследовать переходные слои.
РЕАЛЬНАЯ СТРУКТУРА КРИСТАЛЛОВ
Эволюция дефектной структуры сплава Pd–11.3 ат. % W в процессе релаксации при многократном гидрировании
Аннотация
Изучено влияние водорода и вакансий, поступивших в матрицу сплава в результате электролитического гидрирования, на структурное состояние сплава Pd–11.3 ат. % W после четырехкратного гидрирования. Установлено, что немонотонные изменения дефектной структуры образца определяются трансформированием одиночных вакансий в вакансионные комплексы (микропоры и дислокационные петли малого размера) и их распадом в процессе релаксации, а также переходом вакансий из матрицы в границы областей когерентного рассеяния (ОКР) и обратно. Скорость превращения вакансий в дефектные комплексы зависит от их концентрации. При длительной релаксации сплава наблюдается практически полный уход вакансий из матрицы в границы ОКР. Предложена интерпретация полученных экспериментальных данных в рамках теории развития иерархических дефектных структур.
Роль самоаккомодационных комплексов в кристаллографической обратимости мартенситных превращений нетермоупругого типа и сопряжении анизотропных структур
Аннотация
Проведен анализ возможного строения самоаккомодационных комплексов мартенситных кристаллов в сплавах на основе γ-Mn и никелида титана. Анализ опирается на расчет деформации формы, усредненной по комплексу доменов (эквивалентных вариантов ориентационного соотношения), которая при полной самоаккомодации должна описываться единичной матрицей. В этом случае компенсация формоизменения и минимизация упругой энергии происходят на микроуровне отдельных комплексов с двойникованных мартенситных кристаллов. Показано, что полная самоаккомодация ромбоэдрического мартенсита R, тетрагонального и ромбического мартенситов в сплавах на основе γ-Mn реализуется только в комплексах, содержащих либо все кристаллографически эквивалентные варианты ориентационного соотношения, либо их удвоенное количество.
ДИНАМИКА РЕШЕТКИ И ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ
Структурный и магнитный переход в многокомпонентных составах на основе R5X4
Аннотация
Проведены исследования структуры, магнитных, магнитотепловых и магнитоупругих свойств интерметаллических соединений Gd5Si\(_{{2--x}}\)Ge\(_{{2--x}}\)In2x (x = 0–0.1) в области магнитоструктурных фазовых переходов. Показано, что введение In выполняет функцию отрицательного давления, приводя к изменению критической температуры магнитного фазового перехода в моноклинной фазе исследуемых соединений и к частичному разделению в них магнитного и структурного фазовых переходов.
Знакопеременный магнитокалорический эффект в соединениях R2Fe10Al7 (R = Dy и Ho)
Аннотация
Изучены магнитные свойства редкоземельных ферримагнитных соединений Dy2Fe10Al7 и Ho2Fe10Al7 с кристаллической структурой типа Th2Zn17. Температурные зависимости намагниченности и магнитокалорического эффекта исследованы в области температур 4.2–300 K в магнитных полях до 70 и 18 кЭ соответственно. Установлены температуры магнитной компенсации намагниченности подрешеток редкоземельных элементов и железа. Магнитокалорический эффект определен прямым методом. Установлено, что знак эффекта меняется вблизи температуры магнитной компенсации. Это явление может быть перспективным для практического использования.
Структура и основные магнитные характеристики многокомпонентных сплавов (R\(_{{1--x}}\)Yx)0.8Sm0.2Fe2 (R – тяжелые редкоземельные металлы)
Аннотация
Представлены результаты синтеза и исследования структуры, магнитных и магнитострикционных свойств новых многокомпонентных сплавов на основе тяжелых редкоземельных металлов (R\(_{{1--x}}\)Yx)0.8Sm0.2Fe2, где R = Tb, Gd, Dy и Er, х = 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1. Установлено, что сплавы указанных систем (за исключением системы с Tb) однофазны и обладают кубической структурой фазы Лавеса С15. Показано, что параметр решетки для всех систем изменяется линейно с ростом х. Определены основные магнитные характеристики сплавов. Обнаружены практически важные явления: магнитная компенсация намагниченности подрешеток, спиновая переориентация и инверсия знака констант магнитострикции.
ПОВЕРХНОСТЬ, ТОНКИЕ ПЛЕНКИ
Рентгенографические исследования влияния структурно-фазовых характеристик на трибологическое поведение упрочняющих покрытий на основе молибдена и вольфрама
Аннотация
Проведено комплексное исследование структурно-фазового состояния, механических и трибологических свойств покрытий из молибдена и вольфрама с углеродом, полученных реактивным магнетронным распылением в смеси ацетилен–аргон. Показано, что полученные покрытия являются алмазоподобными и имеют нанокомпозитную структуру на основе металлической, карбидной фаз и гидрогенизированного аморфного углерода с близкими размерами областей когерентного рассеяния ∼3–7 нм. Нанотвердость составляет 13–15 и 20–23 ГПа для покрытий, легированных молибденом и вольфрамом соответственно. Трибологические испытания показали, что исследованные покрытия могут эффективно защищать упрочненную ими стальную поверхность как в условиях сухого трения, так и при граничной смазке.
НАНОМАТЕРИАЛЫ, КЕРАМИКА
Термостимулированная эволюция кристаллической и магнитной структуры наночастиц иттриевого феррита-граната
Аннотация
Железосодержащие оксиды являются важнейшим классом функциональных материалов и находят самое разнообразное применение. Одним из перспективных является использование их в биомедицинских технологиях в качестве компонентов систем визуализации, доставки лекарств, магнитной гипертермии и т.д. Представлены результаты экспериментального исследования нанокристаллических частиц граната Y3Fe5O12, полученных методом глицин-нитратного горения с последующей термической обработкой. Приводятся результаты исследования эволюции кристаллической и магнитной структуры наночастиц Y3Fe5O12 в зависимости от температуры синтеза. Комплексное исследование проводилось методами рентгеновской дифрактометрии, сканирующей электронной микроскопии и мессбауэровской спектроскопии. Выявлена взаимосвязь размера наночастиц Y3Fe5O12 и совершенства их кристаллической структуры с наблюдаемыми магнитными характеристиками.
Изучение влияния электронного облучения на устойчивость наночастиц α-Fe2O3 к процессам естественного старения
Аннотация
Представлены результаты исследований влияния модификации электронным облучением α-Fe2O3 наночастиц (НЧ) на их устойчивость к процессам естественного старения в течение длительного времени (трех лет) хранения. Выбор НЧ, полученных методом химического осаждения и последующего термического отжига, обусловлен широким спектром их практического применения. Методами рентгенодифракции и мессбауэровской спектроскопии исследованы изменения свойств НЧ α-Fe2O3 при естественном старении в зависимости от дозы облучения. Установлено, что модификация электронным облучением приводит к устойчивости НЧ α-Fe2O3 к процессам гидратации и фазовым превращениям при длительном хранении, при этом увеличение дозы облучения повышает сопротивляемость структурному разупорядочению при старении, тем самым сохраняя свойства НЧ в течение длительного времени.