Структурні, теплові та магнітні властивості низьковимірних атомарних та молекулярних кріокристалів - Автореферат

ФІЗИКО-ТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ НИЗЬКИХ ТЕМПЕРАТУР ім. Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукНауковий керівник: доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Чишко Костянтин Олексійович, Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Соколов Святослав Сергійович, Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Захист відбудеться «9 » грудня 2008 року о 1700 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.175.02 при Фізико-технічному інституті низьких температур ім. З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Фізико-технічного інституту низьких температур ім. В межах методу двочасових функцій Гріна побудовано термодинаміку низьковимірної феромагнітної моделі Гейзенберга (ФМГ) зі спіном 1/2 в зовнішньому магнітному полі.Так, температурні залежності ізостеричної теплоти адсорбції та теплоємністі адсорбату, осадженого на вуглецеву нановязку, демонструють ряд особливостей, характер яких визначається низкою енергетичних та структурних параметрів системи, зокрема енергією міжчасткової взаємодії, енергіями звязку частинок з підкладкою та геометрією підкладки. З боку теорії найбільш актуальним є отримання адекватного аналітичного опису таких систем, оскільки саме він дає вичерпну інформацію про залежність термодинамічних функцій від параметрів системи, а це у кінцевому підсумку дозволяє знайти значення цих параметрів безпосереднім порівнянням теорії з даними експерименту, що по суті є методом термодинамічної спектроскопії низьковимірних кріокристалічних систем. В мілікельвіновій області температур термодинаміка моношарів 3He на плоских підкладках обумовлена переважно обмінною взаємодією в підсистемі ядерних спінів, при цьому спостерігається нетривіальна поведінка теплоємності та магнітної сприйнятливості таких систем. Відомо, що у феромагнітному режимі моношар 3He на графіті є ідеальним двовимірним гейзенберговським магнетиком зі спіном 1/2 на трикутній гратці, натомість як у випадку антиферомагнітних покриттів застосування моделі Гейзенберга є певною мірою обмеженим, оскільки важливу роль в поведінці термодинамічних функцій системи відіграє спінова динаміка при перескоках частинок з вузла на вузол. Для досягнення поставленої мети у роботі необхідно було розвязати такі задачі: · опис адсорбції атомарного депозиту на нановязки з урахуванням осадження частинок в канавки між двома сусідніми нанотрубками та формування моношару на зовнішній поверхні нановязки, а також осадження в міжтрубочні канали;В підрозділі 2.2 вивчено адсорбцію в позиції на дні канавки, яка дає основний вклад в термодинаміку системи при досить низьких температурах і малій густині адсорбату, а саме, до початку формування триланцюжкової структури. На основі проведених розрахунків отримано та детально проаналізовано залежності теплоти адсорбції від температури і густини адсорбату при різних значеннях повного числа частинок в системі. У підрозділі 2.3 розглянуто адсорбцію на стадії формування триланцюжкової структури на зовнішній поверхні нановязки, за умов коли наявністю двовимірного адсорбату все ще можна знехтувати, а частинки у верхніх ланцюжках вважати невзаємодіючими між собою. Побудовано температурні залежності густин адсорбату у нижньому і верхніх ланцюжках, а також повної густини адсорбату при фіксованому значенні повного числа частинок в системі. У підрозділі 2.4 досліджено адсорбцію з урахуванням всіх можливих позицій для осадження: квазіодновимірних та двовимірних позицій на зовнішній поверхні нановязки, а також позицій в міжтрубочних каналах.В дисертаційній роботі розвязано важливу задачу в області теоретичної фізики конденсованого стану - побудовано послідовну аналітичну теорію для опису термодинамічних і магнітних властивостей низьковимірних атомарних і молекулярних систем, осаджених на підкладки різної конфігурації, зокрема на вуглецеві нановязки. Запропоновано теоретичну модель для опису адсорбції атомарного і молекулярного депозитів на нановязки, що складаються з закритих нанотрубок. В моделі розглянуто осадження частинок в канавки між двома сусідніми нанотрубками та формування моношару на зовнішній поверхні нановязки, а також осадження в міжтрубочні канали. В межах запропонованої моделі вперше отримано адекватний опис спостережуваних в експерименті ізотерм адсорбції і температурних залежностей теплоти адсорбції для 4He і CH4, осаджених на вуглецеві нановязки. Розвинуто метод послідовного аналітичного опису термодинаміки квантової феромагнітної моделі Гейзенберга зі спіном 1/2 в зовнішньому магнітному полі для трьох типів граток (одновимірний ланцюжок, двовимірні квадратна та трикутна гратки).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ