2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ....................................................................... 4
ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ И
ЭЛЕКТРОННОЕ СТРОЕНИЕ ОКСИДОВ ВаРЬ,.лВ|х03................................. 10
1.1. Кристаллическая структура............................................ 10
1.2. Электронные свойства................................................. 16
1.3. Модели электронного строения оксидов ВаРЬ|.хВ1хОз.................... 19
1.4. Ядерный магнитный резонанс в оксидах ВаРЬ|.хВ1х03.................... 20
1.5. Спин-спиновые взаимодействия ядер в металлах......................... 26
1.6. Задачи исследования.................................................. 32
ГЛАВА 2. ДВОЙНОЙ РЕЗОНАНС СПИНОВОГО ЭХА (8Е1ХЖ)............................... 33
2.1. Квантовомеханическое описание формирования сигнала спинового эха 34
2.2. Квантовомеханическое описание формирования сигнала 8ЕООЯ............. 38
2.3. Запись спектров методом двойного резонанса спинового эха............. 42
ГЛАВА 3. ОБРАЗЦЫ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА...................................... 44
3.1. Блок-схема двухканапьного спектрометра Я М Р......................... 44
3.2. Резонансная ячейка для экспериментов по двойному резонансу........... 48
3.3. Блок согласования приемно-передающего тракта......................... 51
3.4. Регистрация спектров ЯМР............................................. 53
3.5. Оболочка «\VinPulse». Генерация импульсных последовательностей спинового эха и 8ЕООЯ..................................................... 54
3.6. Образцы.............................................................. 58
3.7. Параметры двойного |7О- 207РЬ резонанса спинового эха................ 59
3.8. Выводы............................................................... 63
ГЛАВА 4. СПЕКТРЫ ЯМР 170 В ОКСИДАХ ВаРЬ,_*В1*03............................... 64
4.1. Тонкая структура спектров ЯМР ,70.................................... 64
4.2. Спектры ЯМР 170 атомов кислорода с различным ближним катионным окружением в оксиде ВаРЬог9|В1о.о90з...................................... 68
4.3. Выводы............................................................... 74
ГЛАВА 5. КОСВЕННЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЯДЕР СВИНЦА И КИСЛОРОДА В ОКСИДАХ ВаРЬ|.хВ|*Оз............................................ 75
5.1. Гомоядерное косвенное взаимодействие 207РЬ -207РЬ........ 75
ВВЕДЕНИЕ
5
структуру кристалла. Лишь в ряде работ (см., например, [2, 10, И]) уделено достаточное
6
7
8
Апробация работы:
Основные результаты работы были представлены и обсуждены на шести всероссийских и международных конференциях, семинарах, школах [16-22]: Международном симпозиуме и летней школе «Nuclear Magnetic Resonance in Condensed Matter» - NMRCM-2004, NMRCM-2006 (Санкт-Петербург, Россия, 2004, 2006 гг.); Международной конференции «Nanoscale Properties of condensed matter probed by resonance phenomena» - NanoRcs-2004 (Казань, Россия, 2004 г.); Международной конференции «Magnetic Resonance for the Future» - EUROMAR/EENC-2005 (Велдховен, Голландия, 2005 г.); Международном семинаре «NMR/EPR of Correlated Electron Superconductors», (Дрезден, Германия, 2005 г.); XXXIV Всероссийском совещании по физике низких температур - НТ-34, (Ростов-на-Дону, Россия, 2006 г.).
Публикации:
Результаты исследований, которые вошли в представляемую диссертационную работу, отражены в 11 публикациях, в том числе в 4 статьях [23-26] в реферируемых журналах.
Представляемая диссертационная работа состоит из введения, шести глав и заключения.
В первой главе дан краткий обзор результатов основных экспериментальных и теоретических исследований, посвященных особенностям кристаллической структуры и электронного строения оксидов BaPbiJBi/b. В частности, систематизированы проблемы, возникшие при определении кристаллической структуры BaPbiJBijCh (ВРВО) в рентгеноструктурных и нейтронофафических исследованиях. Приведены данные измерений параметров, характеризующих элекгронную структуру ВРВО металлооксидов в различных участках их фазовой диаграммы, таких как плотность состояний на уровне Ферми, плотность носителей заряда, величина сверхпроводящей энергетической щели. Представлены основные модели электронного строения ВРВО оксидов. Проанализированы основные особенности ЯМР исследований этих соединений, а также приведены необходимые для дальнейшего изложения сведения о спин-спиновых взаимодействиях ядер в металлах.
Во второй главе изложены теоретические основы метода двойного ядерного резонанса спинового эха (SEDOR) - основного метода при решении поставленных в настоящей работе задач. Уделено особое внимание преимуществам SEDOR перед одночастотными методами ядерного магнитного резонанса.
9
В третьей главе описаны идеология и метод реализации двухчастотного режима работы импульсного спектрометра ЯМР, обеспечивающего независимое во времени возбуждение ядерного магнитного резонанса ядер пО и 207РЬ в магнитном поле 94 кЭ. Кроме того, описаны методики синтеза и обогащение образцов изотопом |70, проведения экспериментов и обработки данных.
В четвертой главе представлен результат детальною анализа тонкой структуры спектра кислорода ,70 в оксиде BaPbo.91Bio.a9O3 металлической фазы. С помощью экспериментов 8ЕООЯ установлено структурное соответствие особенностей спектров ЯМР кислорода и свинца.
В пятой главе приведены результаты измерений и последующий анализ затухания сигнала спинового эха 207РЬ и сигнала двойного ,70 - 207РЬ резонанса спинового эха; обсуждены особенности косвенного гомоядерного ( РЬ - РЬ) и гстсроядсрного ( О -207РЬ) взаимодействия ядерных спинов через электронную систему зоны проводимости для металлической фазы оксидов ВаРЬ|-хВцОз. Получены прямые оценки конегант косвенного взаимодействия дтя ближайших соседей атомов О - РЬ и РЬ - РЬ и, в рамках модели электронного газа и соответствующего выражения Рудсрмана-Киттсля для косвенного взаимодействия ядер, импульса Ферми для исходного оксида ВаРЬОз.
В шестой главе описана регистрация спектров ЯМР 207РЬ для оксидов ВаРЬ^ВцОз в области составов металлической и полупроводниковой фаз. Для регистрации спектров, ранее «невидимых» традиционными одночастотными методами ЯМР, предложена и успешно использована методика двойного |70 - 207РЬ резонанса спинового эха. Из анализа формы линии 207РЬ получены данные об изменении с концентрацией сдвига Найта (207/С,) и прямые свидетельства о локальном характере энергетической щели, возникающей в микрообластях, содержащих катионы висмута в оксиде.
В заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертационной работы.
Работа выполнена в лаборатории кинетических явлений Инсти гута физики металлов УрО РАН при частичной поддержке РФФИ (гранты № 02-02-17762, № 05-02-17846) и «Фонда содействия отечественной науке».
- Київ+380960830922