Теоретичне дослідження впливу атомів азоту на електронну будову і параметри надтонкої взаємодії в ГЦК залізі - Автореферат

Інститут магнетизму національної академії наук та міністерства освіти і науки УкраїниАвтореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук Робота виконана у відділі теоретичної фізики Інституту магнетизму НАН та МОН України. Науковий керівник: кандидат фізико-математичних наук, Тимошевський Андрій Миколайович, старший науковий співробітник Інституту магнетизму НАН та МОН України. Офіційні опоненти: член-кореспондент НАН України, доктор фізико-математичних наук, професор Погорілий Анатолій Миколайович, завідувач відділу фізики плівок Інституту магнетизму НАН та МОН України. доктор фізико-математичних наук, Іващенко Володимир Іванович, завідувач відділу фізичного матеріалознавства тугоплавких сполук Інституту проблем матеріалознавства ім. Захист відбудеться 03.07. 2008 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.248.01 при Інституті магнетизму НАН та МОН України за адресою: 03142, м.Це мотивувало інтерес щодо більш детального дослідження бінарної системи залізо-азот, зокрема до азотистого аустеніту, який є твердим розчином азоту в матриці гцк заліза, при цьому азот займає позиції втілення (октаедричні міжвузля). Важливими питаннями є: яким чином азот змінює електронну будову заліза і чи впливає ближній порядок в розподілі азоту на зміну характеристик гцк заліза. Що до другого питання - то можна сказати: експериментально встановлено, що в азотистому аустеніті існує кореляція у взаємному розташуванні атомів азоту, тобто існує ближній порядок, зокрема так звані “гантельні” конфігурації [1]. З іншого боку, першопринципні методи (ab initio методи), що базуються на розвязанні рівняння Шредінгера, досягли на сьогодні такого ступеню розвитку, який дозволяє досить точно обчислювати багато фізичних характеристик, таких зокрема, як електронні хвильові функції, густини електронних станів, повну енергію системи, рівноважні параметри гратки і рівноважні позиції атомів, модулі пружності, сили, що діють на атоми, параметри Мессбауерівських спектрів і т.і. Зокрема проаналізувати: яким чином азот змінює одноелектронний спектр; яким чином змінюється розподіл густини в кристалі; як формуються параметри Мессбауерівського спектру в азотистому аустеніті, такі як квадрупольні розщеплення і ізомірні зсуви ядерних рівнів.Нижче температури Кюрі Tc існує спонтанна намагніченість і атоми Fe2 розщеплюються на два підтипи: атоми на яких головна компонента тензора EFG перпендикулярна напрямку магнітного поля і на атоми, коли вона паралельна напрямку магнітного поля. Отже, градієнт електричного поля на ядрі цього атома формується електронами, що розташовані всередині сфери атома. Для обчислення величини ізомірного зсуву ядерних рівнів потрібно мати значення так званої калібровочної константи для ядра ізотопу заліза 57Fe, що повязує електронну густину на ядрі атома с з ізомірним зсувом д через співвідношення: де с0 - густина електронів на ядрі атома заліза в оцк гратці. У цьому випадку наступні атоми заліза формують спектр: Fe0 - атом заліза не має атомів азоту в першій сфері, формується синглет; Fe1 - атом заліза має один атом азоту в першій сфері, йому відповідає дублет; Fe2180 - два атоми азоту в першій сфері, розташовані під кутом 180° (дублет), Fe290 - два атоми азоту в першій сфері, розташовані під кутом 90° (дублет). 3, А, просторова група N.225) має два типи атомів заліза: Fe0,4,0 (0 атомів азоту в першій сфері, 4 в другій і 0 в третій) і Fe1,0,4 (1 атомів азоту в першій сфері, 4 в другій і 0 в третій); друга структура B (просторова група N.123) має атоми Fe2,0,0 (гантельна конфігурація), Fe0,0,8, Fe0,4,0 і Fe1,0,4.В результаті проведеної роботи з метою створення алгоритму і компютерної програми для автоматизованої обробки просторової симетрії періодичних твердих тіл, а також теоретичного обчислення і дослідження електронної будови і параметрів надтонкої взаємодії в азотистому аустеніті Fe-N, можна зробити наступні висновки: 1. В роботі розроблено алгоритм побудови структур, що моделюють багатокомпонентні сплави, з автоматичним знаходженням просторової групи і побудови оптимальної елементарної клітини для проведення обчислень електронної будови з перших принципів. На основі цього алгоритму розроблена компютерна програма, застосування якої суттєво розширює можливості компютерного моделювання атомної структури і фізичних властивостей кристалічних матеріалів. Встановлено, що досить великий відємний внесок в градієнт електричного поля на ядрі атома Fe2 обумовлений асиметрією розподілу 2s і 2p електронів азоту.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ