Введение к работе
іссертация посвящена исследованию спектров ЭПР примесных ионов і2+ и Fe3+ в монокристаллах и сопоставлению определенных из экспо-мента параметров спинового гамильтониана с параметрами крнстал-ческого поля в соответствующих структурных ПОЛОЖСПТІЯХ. Актуальность темы. Одним из основных этапов исследования примес-tx кристаллов методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) ляется определение положения примесного парамагнитного иона в руктуре кристалла. Результаты изучения структуры парамагнитных мплсксов являются исходными для теоретических исследований и пользуются при решении прикладных задач в технологии промышлен-ix кристаллов, при изучении процессов изменения валентного состоя-я примесных и собственных ионов в результате радиационных и тер-«имических воздействий на кристалл с целью определения областей абнльностп свойств кристалла и решения геолого- геохимических за-.ч.
В настоящее время хорошо разработаны методики применения свойств мметрии при исследовании кристаллов методом ЭПР для определения 'ложенпя парамагнитных ионов в структуре. Группа симметрии (Gcr) инового гамнльтопиана (СГ) и число магнитно-сопряженных спектров ратиость, Км) сопоставляются с группой симметрии (Ga) и магнитной іатностью (Кa if) позиции парамагнитного иона в структуре кристалла, ля низкосимметричных позиций и в случае псодпозначного соответ-вия указанных величин успешно применяются топологические методы доставления тензора В^ СГ ионов Мн2+, Ге3+ и G<13+ с тензором VA шеталлического поля (КП). В настоящей работе на основе эксперимон-.льного изучения спектров ЭПР ионов Mn2+, Fe'!+ в ряде кристаллов ізличной структуры развиваются топологические методы анализа теи-ров СГ и КП с учетом основных механизмов расщепления нижнего состояния этих ионов в кристаллах.
Целью настоящей работы является экспериментальное определение іраметров СГ ионов Mn2+, Fc3+, исследование тоиологических свойств >лученных тепзоров СГ и сопоставление их с квадратичными тензорами произведениями КП в позициях замещения. Основные задачи исследования.
1. Изучение спектров ЭПР и определение параметров СГ ионов Мп2+ в кристаллах ZuSe04-GH20, СаСОз (кальцит), MgC03 (магнезит), СаМ^'(СОз)2 (доломит) и ионов Fe3+ в кристаллах Y3AI5O12 (ИАГ), Li2Gc70i5 (LGO);
— 4—
-
Изучение топологических свойств экспериментально определенны) тензоров СГ па основе полученных формул преобразования элсмен топ эрмитовых тензоров второго и четвертого ранга при поворота: системы координат на углы ЭЦлера (о:,/3,7)-
-
Выделение неприводимых эрмитовых тензоров второго и четвертой ранга в квадратичном прямом тензорном произведении эрмитовой тензора четвертого ранга.
-
Вычисление тензоров второго и четвертого ранга кристаллической поля модели точечных зарядов в соответствующих позициях и со доставление неприводимых квадратичных тензорных произнеденні тензора четвертого ранга КП с тензорами СГ ионов Мц2+ и Fe3+.
Научная новизна.
-
Впервые изучен спектр ЭПР ионов Мп2+ в кристалле ZnSe04-6H'j( и попов Fc3+ в пара- и сегнето-электрической фазах кристалл Li2Gc70i5. '
-
Определены параметры СГ в системе неприводимых тензорных оік раторов ионов Мп2+ в кристаллах ZnSeO^-бНгО, СаСОз, MgCO, CaMg(C03)2 и ионов Fc3+ в кристаллах ИАГ и LGO.
-
Протабулировапы явные выражения элементов квадратичных ні приводимых тензорных произведений второго и четвертого ранга ч< рез элементы эрмитового тензора четвертого ранга.
-
Впервые проведено топологическое сопоставление тензоров второї и четвертого ранга СГ ионов Мп2+ и Fe3+ с квадратичными непрнві димыми тензорными произведениями тензора четвертого ранга КГ
Основные защищаемые положения.
-
Экспериментальные результаты исследования спектров ЭПР и ві численные на их основе параметры СГ ионов Мн2+ в кристалл; кальцита, магнезита, доломита, ZnSeOi-OHjO и ионов Fe3+ в кр сталлах Y3AI5O12, LijGeyOia.
-
Квад])атичные неприводимые тензорные произведения ( V^jv 0^(}.] тензора V\ представляют основной вклад КП соответстве но и тензоры B
-
Инвариантная сумма S,t тензора четвертого ранга В\ СГ ионов Fe является критерием, позволяющим отличить тетраэдрические и с таэдрические кислородные комплексы в структурах кристаллов.
Практическое значение работы. Топологическое сопоставление тснзо->оп Въ и і?4 СГ ионов Мп2+ и Fei+ с квадратичными тензорами КП \\ 0 V,i}-2 и {Ki 0 V\}\ соответственно позволяет надежно определить [0ЧИЦШ1 примесных парамагнитных шлюв в структуро кристаллов и негодовать структурные изменения кристаллов при фазовых переходах іторого рода. Величина инвариантной суммы St тензора В\ СГ являст-я критерием отличия октаэдричееких и тетраэдрпческих кислородных :омплексов.
Результаты исследований использованы в отчетах по хозяйственным [оговорам с НПО "Полюс" и объединением "Татнефть"; в отчетах по іаучпо-исследовательскои работе, проводимой в рамках госбюджетных ем, грантов РФФИ 94-05-17509, 95-02-05538.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на П Всесоюзном симпозиуме по изоморфизму, Звенигород, ноябрь 1988 г.; га Втором Советско-Индийском симпозиуме по росту кристаллов (лазерное и нелинейные материалы), Москва, 14-19 октября 1991 г.; на Всесоюз-[ой конференции "Реальная структура и свойства ацентричных кристал-гов", Александров, сентябрь 1990 г.; па VII Международной конференцій по радиационным эффектам в диэлектриках, Нагойя, сентябрь 1993 .; на XXVII Амперовском конгрессе, Казань, август 1994 г.; на X Фео-рпловском симпозиуме по спектроскопии кристаллов, активированных юнами редкоземельных и переходных металлов, Санкт-Петербург, июль 995 г.; на Втором Европейском совещании но спектроскопии резонанс-гого поглощения в минералогии, Берлин, октябрь 1995 г.
Публикации. Основные результаты ио теме диссертации опубликова-:ы в 6 статьях.
Структура и объем работы. Диссертационная работа общим объемом 54 страницы состоит из введения, трех глав и заключения, содержит 45 іисупков, 34 таблицы и библиографию из 84 наименований.
