Синтез та дослiдження властивостей неорганiчних сполук на основi LnBa2Cu3O7, LnxLa1-xBa2Cu3O7
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
цiСФСЧ структури СФ лише одна можливiсть варiювання концентрацiСЧ анiонних вакансiй: гетеровалентне замiщення атомiв стронцiю на одновалентнi катiони.
3. В структурах СФ атоми купруму "формально" з рiзними ступенями окиснення (+2 та +3). Проте, мабуть, бiльш правильно стверджувати (що i було пiдтверджено експериментальними дослiдженнями): унаслiдок змiни кiлькостi атомiв кисню в структурах вiдбуваСФться утворення дiрок у зонi провiдностi (зниження рiвня Фермi). Утворення зони провiдностi в шарi (CuO2) вiдбуваСФться в наслiдок перекриття орбiталi 3d1x2-y2, що маСФ завдяки ефекту Яна Тейлора найбiльшу енергiю, та 2рх, 2ру-орбiталей атомiв кисню, що розмiщенi в екваторiальних площинах.
4. Структури ВТНП оксидiв шаруватi, обовязково СЧх елементом СФ наявнiсть площин CuO2. Шари СuО2 вважаються активними компонентами у високотемпературних надпровiдниках. Видiляють три рiзних типи Cu-O координацiСЧ: квадрати CuO4, пiрамiди CuО5 та октаедри СuО6, що мiстять кисень у вершинах, а також над та пiд шаром CuO2 (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Типи шарiв Cu iз рiзною Сu-О координацiСФю: (а) октаедр СuО6, (б) пiрамiда CuО5, та (в) квадрат СuО4 [15].
Шари, що розташованi мiж шарами CuO2, та виконують функцiю накопичення заряду, можуть мати набагато складнiшу структуру нiж шари CuO2. Утворення шаруватих структур вiдбуваСФться або завдяки впорядкуванню анiонних вакансiй, або завдяки порушенню iдеальноСЧ послiдовностi укладки шарiв уздовж осi 4-го порядку.
Рис. 1.2. Кристалiчнi структури купратiв 214: фази Т, Т* та Т (R, R - рiдкiсноземельнi елементи, А = Ba, Sr, Ca,Ce чи Th) [15].
Сполуки-214. Сполуки (R, R)2-xAxCuO4, де R та R рiдкiсноземельнi елементи, А = Ba, Sr, Ca, Ce чи Th, мають Тс ? 36 К. В залежностi вiд iонних радiусiв R та R здатнi утворювати три структурнi фази Т, Т та Т* (рис. 1.2). Вони мають один шар CuO2 на формульну одиницю. Шар CuO2 мiстить цiлий ряд октаедрiв CuO6 в фазi Т, пiрамiд CuO5 в фазi Т*, та квадратiв CuO4 у фазi Т. Цi високотемпературнi надпровiдники мають тетрагональну симетрiю [14,16-19].
Сполуки R-123. RBa2Cu3O7 (вiдомi як RBCO, або R-123) мають Тс до 100 К, де R = Y чи рiдкiсноземельнi елементи за винятком Се чи Tb.
Рис. 1.3. Кристалiчна структура сполук R123 (R - рiдкiсноземельний елемент, крiм Ce чи Tb) [15].
Кристалiчна структура сполук 123 - орторомбiчна [16,20-22] (рис. 1.3). Вони мiстять два шари CuO2 та один шар ланцюжка CuO на формульну одиницю. Коли кисневий iндекс стаСФ менший за 6,4, атоми кисню в ланцюжку CuO втрачають свiй довго-лiнiйний порядок, i структура стаСФ тетрагональною та не надпровiдною [16,23].
1.2 Методи синтезу полiкристалiчних високотемпературних надпровiдникiв
В 1911 р. Г. Камерлiнг-Оннес вiдкрив надпровiдниковiсть ртутi, охолодивши СЧСЧ рiдким гелiСФм до температури 4,2 К. Як зясувалось пiзнiше, повна втрата електричного опору пiд час переходу в надпровiдниковий стан СФ не СФдиною незвичайною властивiстю речовин. В 1933 р. В. Мейснер i Р. Оксенфельд експериментально встановили, що надпровiдник повнiстю витiсняСФ магнiтне поле iз свого обСФму (якщо iндукцiя поля не перевищуСФ критичного значення). тАЮ Абсолютний тАЭ дiамагнетизм надпровiдникового стану означаСФ можливiсть вiльно висiти магнiту над чашою з надпровiдника.
У вереснi 1986 р. зявляСФться наукове повiдомлення Г.Беднорца та А.Мюллера про те, що в керамiчних зразках на основi Ba La Cu O можлива високотемпературна надпровiднiсть.
ВТНП матерiали можуть бути використанi у великiй кiлькостi технологiчних новацiй ХХРЖ ст. вiд левiтуючих (зависаючих) потягiв на магнiтнiй подушцi та пiдшипникiв без тертя до медичних томографiв, якi дозволяють контролювати бiотоки людського мозку [ 2 ]. ВТНП матерiали одержують шляхом кристалiзацiСЧ продукту iз розплаву протягом тижня, а для завершення процесу використовуСФться хiмiчна реакцiя окиснення при низькiй температурi. Без такоСЧ обробки матерiал не стаСФ надпровiдником i не спроможний зависати в магнiтному полi.
Дефекти, або в бiльш загальному розумiннi мiкроструктури, визначають структурно важливi властивостi матерiалу. Оскiльки сумарна характеристика складу речовин, його агрегатного стану i алотропноСЧ модифiкацiСЧ можуть бути замiненi бiльш загальним поняттям тАЮ фаза тАЭ, тому попереднi визначення змiняться в бiльш загальне i бiльш просте:
матерiал = фаза (и) + мiкроструктура.
Таким чином, матерiал це реальна форма iснування фази або сукупнiсть фаз. РЖ якщо хiмiк-синтетик обмежуСФться одержанням iндивiдуальних фаз, то матерiалознавцю крiм цього необхiдно сформувати оптимальну мiкроструктуру. Часто ця задача набагато важча, нiж одержання iндивiдуальноСЧ фази, особливо якщо необхiдно вiдтворити методику у виробництвi.
Звичайнi ВТНП матерiали, якi отриманi методом твердофазного синтезу, являють собою керамiку, мiкроскопiчнi кристалiти ВТНП фази розмiщенi в просторi вiдносно один одного i слабко взаСФмоповязанi мiж собою [ 4 ].
По-перше, шестикутнi блоки-пiгулки, з яких виготовлений ВТНП пСФдестал, складаСФться з крупнокристалiчних доменiв, кожен з яких являСФ собою пачку гiгантських (0,1 1 см) пластичних кристалiтiв аркушiв, епiтаксiально (в однiй кристалографiчнiй орiСФнтацiСЧ), що зрослися паралельно один до одного. По-друге, матерiал СФ композитом, в надпровiдниковiй матрицi рiвномiрно розподiленi ультродисперснi включення ненадпровiдникових частинок. В результатi надпровiдниковiсть матерiалу зберiгалась, тому в тонкому поверхневому шарi зразка протiкаСФ струм, магнiтне поле екрануСФ зовнiшнСФ поле. Саме це дозволило залучити ВТНП матерiал в продуману форму i повнiстю реалiзува