WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 |

рим карту давлений и температур, необходимых для Кажущееся противоречие легко объясняется тем, что получения полимеризованных фуллеренов [132]. На ней кислород в этих двух случаях играет диаметрально можно найти области формирования орторомбической, противоположную роль. Под действием излучения мотетрагональной, гексагональной полимеризации, а также лекулярный кислород диссоциирует в фуллереновой те условия, при которых фуллереновый каркас ломает- решетке и взаимодействует с фуллереном, производя ся с образованием нескольких постфуллереновых фаз. заряженные радикалы. Под давлением кислород уже не Точки, на которых было обнаружено ферромагнитное является источником генерируемых спинов, поскольку поведение фуллереновых материалов (2.5 ГПа, 1025 K; их производит сам фуллерен. Напротив, кислород легко 6 ГПа, 1075 K; 6 ГПа, 1045 K; 9 ГПа, 900 K), находятся вступает в реакцию с оборванными углеродными связяв критической области: они повторяют изгиб линии, ми и уничтожает образующиеся спины.

отделяющей полимеризованные фуллерены от разрушен- Модели ферромагнитных фуллеренов рассматривают ных [1–3,124] (рис. 18). три возможности: 1) часть фуллереновых каркасов ломаНаблюдение слабых ферромагнитных черт у фотопо- ется, производя неспаренные электроны на оборванных лимеризованных в присутствии кислорода фуллеренов связях; 2) меняется форма каркаса вследствие трансфорнаводит на мысль, что магнитные свойства фуллеренов, маций Стоун–Уэльса; 3) фуллерены остаются нетронуполимеризованных давлением, могут быть улучшены тыми, но неспаренные электроны создаются на межфулпутем интеркалирования газов в исходный материал. лереновых связях. Альтернативный подход рассматриМы проверили это предположение экспериментально и вает высокоспиновое основное состояние заряженного получили противоположный результат. Образцы были фуллеренового полимера, явившееся результатом вклада приготовлены при давлении 2.5 ГПа, 1025 K, и ячейки электронных корреляций в полную энергию [133].

были разделены на 2 части вертикальной перегородкой. В теоретической статье [134] предлагается сценаОдна половина была заполнена порошком C60, вторая рий взаимодействия структурных дефектов (вакансий) и Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып. Магнитные свойства углеродных структур зуется зигзаг-край с оборванными связями. В структуре SW -II достигается более низкая степень перекрытия электронных облаков, чем в SW -I, что стабилизирует ферромагнитное упорядочение. Результат расчетов находится в согласии с предыдущими представлениями о формировании на зигзаг-крае частично заполненной плоской зоны, что вызывает магнитную нестабильность.

Отличие от графитовых лент состоит в том, что в данной структуре полный момент не затухает. Предсказано, что в случае открытых нанотруб определенной геометрии эффект должен быть значительно больше по величине, чем в случае фуллеренов [98].

7. Заключение Рис. 19. Модель взаимодействия дефектов в ромбоэдрическом C60. Атомы, окружающие дефект (углеродную ваканПричины, по которым нельзя ожидать высокотемпесию), показаны крупными серыми кружками. Связи между sp3-координированными атомами показаны черными линия- ратурного ферромагнетизма от углерода, хорошо изми [134]. вестны [10]: 1) для органических пар радикалов энергетически выгодным является синглетное состояние, что приводит к антиферромагнетизму; 2) неспаренные спины в органических веществах почти не взаимодейsp3-гибридизации. Для возникновения магнитного упоствуют, поскольку разделены большими бесспиновыми рядочения должна быть корреляция между спиновыфрагментами; 3) попытка сблизить спины радикалов ми моментами. Поскольку дефекты находятся далеко заканчивается химической реакцией.

друг от друга, взаимодействие косвенное, требующее Тем не менее опубликовано около 100 статей и посредника. Таким посредником становится дипольный 30 патентов, в которых описывается получение чисто момент, индуцированный вакансией. Кулоновское взаиуглеродных или состоящих их элементов первого ряда модействие между локализованными избыточными заряструктур, обладающих нелинейной намагниченностью дами и электрическими диполями обеспечивает путь для при комнатной температуре, т. е. являющимися феррообменного взаимодействия между магнитными моментамагнетиками in sensu majore. Воспроизводимые резульми (рис. 19).

таты, полученные недавно на полимеризованных фулКаркас молекулы C60 может быть открыт посредством последовательности преобразований Стоун–Уэльса, ко- леренах и облученном протонами графите, позволяют предположить, что при различных экстремальных услоторые трубуют меньших энергий, чем разрыв связей.

виях, таких как высокие температуры, давления, облучеКак показано на рис. 20, последовательность из пяти преобразований превращает фуллерен во фрагмент на- ние, возникает особое упорядочение углеродных атомов, нотрубки. Из трех промежуточных состояний, назван- благоприятное для спонтанного намагничивания. Как ных SW -I, SW -II, SW -III, первое антиферромагнитно, малые значения полной намагниченности образца при а второе ферромагнитно. Чтобы доказать это, авторы высокой температуре Кюри, так и микроскопические рассмотрели распределение спина для различных конфи- исследования показывают, что ферромагнитная фаза возгураций. Спиновая плотность максимальна там, где обра- никает в виде островков в немагнитной матрице.

Рис. 20. Модели промежуточных метастабильных структур, образующихся при превращении C60 в сегмент открытой (5,5) нанотрубки посредством реакций Стоун–Уэльса. Атомы, участвующие в реакциях, показаны черными кружками. Исходный фуллерен, конечная структура и SW-III немагнитны; cтруктура SW-I антиферромагнитна, SW-II ферромагнитна [98].

Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып. 662 Т.Л. Макарова Предлагалось несколько сценариев, объясняющих [11] T.L. Makarova. Magnetism of carbon-based materials. In:

Studies of High-Tc Superconductivity, ed. by A. Narlikar (предсказывающих) магнетизм углерода: объемный маг(Nova Science Publisher, Huntington–N. Y. 11743–нетизм идеальной структуры, содержащей чередующиеUSA, 45, 107 (2003)).

ся sp2- и sp3-гибридизованные атомы; индуцированный [12] L.N. Mulay, E.A. Boudreaux. Theory and applications of магнетизм; магнетизм на атомной шкале, вызванный molecular diamagnetism (Wiley-Interscience, 1976).

структурным несовершенством.

[13] R.R. Gupta. Diamagnetic susceptibility. In: Landolt– Если технологически возможно создать объемный Brnstein New Series II/16, ed. by K.-H. Hellwege, Springer, углеродный магнит в макроскопических количествах, то Berlin, 16, 7 (1986).

следует ожидать его применений в технике, а также в [14] V. Elser, R.C. Haddon. Phys. Rev. A, 36, 4579 (1987).

медицине и биологии как уникального биосовместимого [15] M.F. Ling, T.R. Finlayson, G.L. Raston. Aust. J. Phys., 52, магнита.

913 (1999).

При подтверждении гипотезы об индуцированном маг[16] J.H. Van Vleck. The theory of Electric and Magnetic нетизме путь к созданию объемных углеродных магниsusceptibilities (Oxford Univ. Press, Oxford, England, 1932).

тов и их практическому применению может быть даже [17] S. Hudgens, M. Kastner, H. Fritzsche. Phys. Rev. Lett., 33, короче: контролированное легирование.

1552 (1974).

Если явление углеродного магнетизма принципиально [18] G. Wagoner. Phys. Rev., 118, 647 (1960).

относится к краевым состояниям, то дальнейшее раз- [19] J.W. McClure. Phys. Rev., 104, 666 (1956).

витие эффекта ожидается в области нанотехнологии, в [20] P. Esquinazi, A. Setzer, R. Hhne, C. Semmelhack, Y. Koчастности, было предложено применять открытые на- pelevich, D. Spemann, T. Butz, B. Kohlstrunk, M. Losche.

Phys. Rev. B, 66, 024 429 (2002).

нотрубки как наноразмерные магниты. Эксперименталь[21] J. Heremans, D. Olk, T. Morell. Phys. Rev. B, 49, 15 но обнаруженную возможность изменения магнитных (1994).

свойств фуллеренов и графита под действием облучения [22] M.S. Sercheli, Y. Kopelevich, R.R. da Silva, J.H.S. Torres, можно искользовать для создания магнитных рисунков C. Rettori. Sol. St. Commun., 121, 579 (2002).

методом нанолитографии.

[23] M.S. Sercheli, Y. Kopelevich, R.R. da Silva, J.H.S. Torres, Новые материалы всегда были решающим фактором C. Rettori. Physica B, 320, 413 (2002).

в разработке новых технологий, а публикации, которые [24] H.M. McConnell. J. Chem. Phys., 39, 1910 (1963).

процитированы в данной статье, показывают, что свой[25] H.M. McConnell. Proc. R. A. Welch Found Chem. Res., 11, ства углерода, основного элемента живых существ, пока 144 (1967).

далеки от полного понимания.

[26] N. Mataga. Theoret. Chim. Acta, 10, 372 (1968).

[27] A.A. Ovchinnikov, V.N. Spector. Synth. Met., 27, BПоддержано грантом РФФИ № 02-02-17617.

(1988).

[28] A.A. Ovchinnikov, L.I. Shamovsky. J. Molecul. Struct.

Список литературы (Theochem), 251, 133 (1991).

[29] A.V. Rode, R.G. Elliman, E.G. Gamaly, A.I. Veinger, [1] T.L. Makarova, B. Sundqvist, P. Esquinazi, R. Hhne, A.G. Christy, S.T. Hyde, B. Luther-Davies. Appl. Surf. Sci., Y. Kopelevich, P. Scharff, V.A. Davydov, L.S. Kashevarova, 197, 644 (2002).

A.V. Rakhmanina. Nature, 413, 718 (2001).

[30] M.-F. Lin, F.-L. Shyu. J. Phys. Soc. Jap., 69, 3529 (2000).

[2] R.A. Wood, M.H. Lewis, M.R. Lees, S.M. Bennington, [31] C.W. Chiu, F.L. Shyu, C.P. Chang, R.B. Chen, M.F. Lin.

M.G. Cain, N. Kitamura. J. Phys.: Condens. Matter, 14, LJ. Phys. Soc. Jap., 72, 170 (2003).

(2002).

[32] K. Wakabayashi, M. Sigrist. Phys. Rev. Lett., 84, [3] V.N. Narozhnyi, K.-H. Mller, D. Eckert, A. Teresiak, (2000).

L. Dunsch, V.A. Davydov, L.S. Kashevarova, A.V. Rakhma[33] H. Takeda, K. Yoshino. Jap. J. Appl. Phys., 41, 6436 (2002).

nina. Physica B, 329, 537 (2003).

[34] C.W. Chiu, M.F. Lin, F.L. Shyu. Physica E, 11, 356 (2001).

[4] K.-H. Han, D. Spemann, R. Hhne, A. Setzer, T. Makarova, [35] M.F. Lin, M.Y. Chen, F.L. Shyu. J. Phys. Soc. Japan., 70, P. Esquinazi, T. Butz. Carbon, 41, 785 (2003).

2513 (2001).

[5] Y. Murakami, H. Suematsu. Pure Appl. Chem., 68, [36] K. Harigaya, Y. Kobayashi, K. Takai, J. Ravier, T. Enoki.

(1996).

J. Phys.: Condens. Matter, 14, L605 (2002).

[6] T.L. Makarova, K.-H. Han, P. Esquinazi, R.R. da Silva, [37] А.С. Котосонов. Письма ЖЭТФ, 43, 37 (1986).

Y. Kopelevich, I.B. Zakharova, B. Sundqvist. Carbon, 41, [38] K. Kobayashi. Phys. Rev. B, 48, 1757 (1993).

1575 (2003).

[39] K. Yoshizawa, K. Okahara, T. Sato, K. Tanaka, T. Yamabe.

[7] V.E. Antonov, I.O. Bashkin, S.S. Khasanov, A.P. Moravsky, Carbon, 32, 1517 (1994).

Yu.G. Morozov, Yu.M. Shulga, Yu.A. Ossipyan, E.G. Ponya[40] M. Fujita, K. Wakabayashi, K. Nakada, K. Kusakabe. J. Phys.

tovsky. J. Alloys Comp., 330, 365 (2002).

Soc. Japan., 65, 1920 (1996).

[8] J. Gonzalez, F. Guinea, M. Vozmediano. Phys. Rev. B, 63, [41] K. Wakabayashi, M. Fujita, H. Ajiki, M. Sigrist. Physica B, 134 421 (2001).

280, 388 (2000).

[9] Y. Kopelevich, P. Esquinazi, J.H.S. Torres, S. Moehlecke.

[42] O.E. Andersson, B.L.V. Prasad, H. Sato, T. Enoki, Y. HishiyaJ. Low Temp. Phys., 119, 691 (2000).

[10] J.S. Miller, M. Drillon. Magnetism, Molecules to Materials ma, Y. Kaburagi, M. Yoshikawa, S. Bandow. Phys. Rev. B, 58, (2002) v. I–IV. 16 387 (1998).

Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып. Магнитные свойства углеродных структур [43] A. Nakayama, K. Suzuki, T. Enoki, S.L. Divittorio, M.S. Dres- [75] H. Takeda, H. Kajii, K. Yoshino. Jap. J. Appl. Phys., Pt 1, selhaus, K. Koga, M. Endo, N. Shindo. Synth. Met., 57, 3736 41, 3782 (2002).

(1993). [76] A.J. Stone, D.J. Wales. Chem. Phys. Lett., 128, 501 (1986).

[44] K. Wakabayashi, M. Fujita, K. Kusakabe, K. Nakada. [77] M. Igami, K. Nakada, M. Fujita, K. Kusakabe. Czechosl.

Czechosl. J. Phys., 46, 1865 (1996). J. Phys., 46, 2715 (1996).

[45] A.S. Kotosonov, S.V. Kuvshinnikov. Phys. Lett. A, 230, 377 [78] D.J. Klein, L. Bytautas. J. Phys. Chem. A, 103, 5196 (1999).

(1997). [79] K. Nakada, M. Fujita, G. Dresselhaus, M.S. Dresselhaus.

[46] M.F. Lin, K.W.K. Shung. Phys. Rev. B, 52, 8423 (1995). Phys. Rev. B, 54, 7954 (1996).

[47] S. Bandow. J. Appl. Phys., 80, 1020 (1996). [80] K. Wakabayashi, M. Sigrist, M. Fujita. J. Phys. Soc. Japan, [48] S. Bandow, F. Kokai, K. Takahashi, M. Yudasaka, S. Iijima. 67, 2089 (1998).

Appl. Phys. A, 73, 281 (2001). [81] K. Wakabayashi, K. Harigaya. J. Phys. Soc. Japan, 72, [49] L. Liu, G.Y. Guo, C.S. Jayanthi, S.Y. Wu. Phys. Rev. Lett., 88, (2003).

217 206 (2002). [82] K. Kusakabe, M. Maruyama. Phys. Rev. B, 67, 092 [50] M. Buhl, A. Hirsch. Chem. Rev., 101, 1153 (2001). (2003).

[51] E. Osawa. Kagaku (Kyoto), 25, 843 (яп.) (1970). [83] K. Kusakabe, Y. Takagi. Mol. Crystr. Liq. Cryst., 387, [52] V. Elser, R.C. Haddon. Nature, 325, 792 (1987). (2002).

[53] A. Pasquarello, M. Schlter, R.C. Haddon. Science, 257, [84] K. Harigaya. J. Phys.: Condens. Matter., 13, 1295 (2001).

1660 (1992). [85] K. Harigaya. Chem. Phys. Lett., 340, 123 (2001).

[54] R.C. Haddon. Science, 261, 1545 (1993). [86] Y. Shibayama, H. Sato, T. Enoki, M. Endo. Phys. Rev. Lett., [55] R. Zanasi, P. Fowler. Chem. Phys. Lett., 238, 270 (1995). 84, 1744 (2000).

[56] M. Buhl. Chem.–Eur. J., 4, 734 (1998). [87] T. Enoki, N. Kawatsu, Y. Shibayama, H. Sato, R. Kobori, [57] R.C. Haddon, A. Pasquarello. Phys. Rev. B, 50, 16 459 S. Maruyama, K. Kaneko. Polyhedron, 20, 1311 (2001).

(1994). [88] N. Kobayashi, T. Enoki, C. Ishii, K. Kaneko, M. Endo.

[58] M. Saunders, A. Jimenez-Vazquez, R.J. Cross, W.E. Billups, J. Chem. Phys., 109, 1983 (1998).

C. Gesenberg, J. Gonzalez, A.W. Luo, R.C. Haddon, [89] H. Sato, N. Kawatsu, T. Enoki, M. Endo, R. Kobori, S. MaF. Diederich, A.J. Herrmann. Amer. Chem. Soc., 117, 9305 ruyama, K. Kaneko. Sol. St. Commun., 125, 641 (2003).

(1995). [90] K. Harigaya. Chem. Phys. Lett., 339, 23 (2001).

[59] D. Jonsson, P. Norman, K. Ruud, H. Agren, T. Helgaker. [91] K. Harigaya, T. Enoki. Mol. Crystr. Liq. Cryst., 386, J. Chem. Phys., 109, 572 (1998). (2002).

[60] T. Sternfeld, R.E. Hoffman, C. Thilgen, F. Diederich, [92] K. Harigaya, T. Enoki. Chem. Phys. Lett., 351, 128 (2002).

M. Rabinovitz. J. Amer. Chem. Soc., 122, 9038 (2000). [93] P.O. Lehtinen, A.S. Foster, A. Ayuela, A. Krasheninnikov, [61] R.C. Haddon, L.F. Schneemeyer, J.V. Waszczak, S.H. Gla- K. Nordlund, R.M. Nieminen. Phys. Rev. Lett., 91, 017 rum, R. Tycko, G. Dabbagh, A.R. Kortan, A.J. Muller, (2003).

A.M. Mujsce, M.J. Rosseinsky, S.M. Zahurak, A.V. Makhija, [94] A. Oshiyama, S. Okada, S. Saito. Physica B, 323, 21 (2002).

F.A. Thiel, K. Raghavachari, E. Cocayne, V. Elser. Nature, [95] S. Okada, A. Oshiyama. Phys. Rev. Lett., 87, 146 803 (2001).

Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.