ИСТИНА

Цель данной диссертационной работы состояла в 1) разработке теоретических и методических аспектов спектроскопии спинового резонанса на электронах проводимости (СРЭП) квазидвумерных проводников, 2) изучении на этой основе взаимодействий электронных спиновых систем графита и его интеркалированных соединений с решеткой и 3) выяснении причин их изменений при физических и химических превращениях. В соответствии с указанными целями были поставлены следующие задачи: 1) исследование и разработка моделей поглощения мощности радиочастотного поля пластинками квазидвумерных проводников, графита и ИСГ, при различных конфигурациях СРЭП-эксперимента, вывод эмпирических выражений для описания контуров их сигналов СРЭП; 2) изучение эффекта СРЭП в графите и ИСГ, разработка моделей взаимодействий их электронных спиновых систем с решеткой, интерпретация и численное моделирование в рамках этих моделей зависимостей параметров резонансного сигнала от характеристик образца и других варьируемых параметров эксперимента; 3) выявление методом СРЭП изменений взаимодействий электронной спиновой системы с решеткой при внедрении в графит “гостевых” молекул, физических и химических превращениях в ИСГ и разработка моделей процессов, которые могут их инициировать; 4) разработка способов увеличения информативности метода СРЭП при изучении физических и химических превращений в квазидвумерных проводниках. Методы исследований. Основным инструментом исследований при выполнении работы был метод СРЭП. При решении отдельных задач дополнительно использовались методы рентгеноструктурного анализа, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, Рамановской спектроскопии, измерений электропроводности и статической магнитной восприимчивости. Автор защитил: 1. Результаты исследований поглощения мощности радиочастотного поля пластинками квазидвумерных проводников, графита и его интеркалированных соединений, при различных конфигурациях СРЭП-эксперимента, включающие в себя: а) зависимости параметров сигнала СРЭП от размеров образца и других варьируемых параметров эксперимента, б) модели поглощения ими мощности радиочастотного поля и в) эмпирические выражения для описания контуров их сигналов СРЭП. 2. Результаты изучения эффекта СРЭП в графите, включающие в себя: а) вывод о наличии в полной ширине резонансного сигнала слагаемого, обусловленного поверхностной спиновой релаксацией носителей тока, б) оценку усредненной по возможным углам рассеяния импульса вероятности переворачивания спина при одном акте столкновения носителя тока с поверхностью образца, в) численное моделирование экспериментальных температурных зависимостей параметров сигнала СРЭП в рамках моделей, учитывающих поверхностную спиновую релаксацию носителей тока и/или полное усреднение спиновых состояний носителей тока и локализованных в объеме образца парамагнитных центров. 3. Результаты изучения эффекта СРЭП в ИСГ, включающие в себя: а) новые данные о свойствах g-фактора и ширины резонансного сигнала, б) основные механизмы спиновой релаксации носителей тока, в) модели, объясняющие на качественном уровне свойства g-фактора, стадийные изменения ширины резонансного сигнала и известные в ИСГ виды её температурной зависимости. 4. Результаты in situ исследований методом СРЭП кинетики и механизмов внедрения в пластинку графита молекул из жидкой и газовой фаз, включающие в себя: а) зависимости параметров сигналов СРЭП графита и его интеркалированных областей от времени выдержки в среде интеркалата для различных конфигураций СРЭП-эксперимента и размеров образца, б) их объяснения и численные моделирования в рамках разработанных и модифицированных моделей внедрения интеркалата в графит, в) константы двумерной диффузии интеркалата в графит и г) усредненные по возможным углам рассеяния импульса вероятности переворачивания спина при одном акте столкновения носителя тока с фронтами внедрения в графит различных молекул. 5. Результаты исследований методом СРЭП фазовых переходов в пластинках различных стадий α-модификации ИСГ с азотной кислотой, включающие в себя: а) зависимости параметров сигнала СРЭП от температуры, б) зависимости температур критических трансформаций сигнала СРЭП от стадии соединения, в) λ-образный вид температурной зависимости времени установления равновесного значения скорости спиновой релаксации носителей тока при прохождении температур кристаллизации и плавления интеркалата, г) скачкообразное изменение плотности состояний носителей тока вблизи уровня Ферми ИСГ при изменении агрегатного состояния интеркалата и д) модели взаимодействий спиновой системы носителей тока с решеткой ИСГ, изменения которых могут быть причинами стадийных изменений температур фазовых переходов в ИСГ и трансформаций сигнала СРЭП при этих переходах. 6. Одинаковые особенности температурных зависимостей параметров сигнала электронного спинового резонанса, выявленные в структурно-несоразмерных фазах кристаллов МgBF6•6H2O:Mn2+ (B – Si, Ge, Ti) и пластинок α-модификации ИСГ с азотной кислотой, и модификацию модели температурной эволюции несоразмерной фазы вещества, предложенную для их объяснения. 7. Результаты изучения методом СРЭП межслоевой электропроводности в структурно-несоразмерной фазе α-модификации ИСГ с азотной кислотой и вывод о её незонном происхождении. 8. Вывод о некоррелированности времен транспортной и спиновой релаксаций носителей тока в графите и ИСГ, основанный на результатах исследований автора и анализа литературных данных. 9. Результаты изучения природы парамагнетизма, электропроводности, строения и химических связей в образцах ранее не изучавшегося ряда кислородсодержащих ИСГ, а также их изменений по достижении некоторой критической концентрации окислителя. 10. Результаты исследований методами СРЭП и измерения статической магнитной восприимчивости АУВ, включающие в себя данные о плотности состояний вблизи уровня Ферми нанографитов. 11. Способы увеличения информативности метода СРЭП при изучении физических и химических превращений в квазидвумерных проводниках. Публикации. Основной материал диссертации опубликован в 44 российских и зарубежных журналах, в 1 российском и 5 международном сборниках статей, а также в материалах и трудах перечисленных конференций. Список опубликованных статей приведен в конце реферата.