Научно-исследовательская работа студентов

Вид материала

Содержание

Секция физики твердого тела
Таблица 1 Результаты расчета координационных чисел и радиусовкоординационных сфер для гидролизного лигнина ели
Фазовый переход в оксидах марганца

Подобный материал:

1 ... 29 30 31 32 33 34 35 36 ... 48

Секция физики твердого тела

СТРУКТУРА ГИДРОЛИЗНОГО ЛИГНИНА ЕЛИ
И АМОРФНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ДРЕВЕСИНЫ

Мелех Н. В. — магистр 1 г.
Научный руководитель — к. ф.-м. н., доц. Алешина Л. А.

Технология получения целлюлозосодержащих материалов из того или иного растительного сырья определяется в первую очередь структурой и свойствами входящего в его состав лигнина. Лигнин — аморфный полимер, и его макромолекулу нельзя описать простой комбинацией одной или нескольких мономерных единиц с одним типом связи. Поэтому структура лигнина остается предметом моделирования и исследования.

В данной работе были рассчитаны координационные числа и радиусы координационных сфер для отдельных структурных единиц макромолекулы лигнина. Из экспериментальных данных соответствующие расчеты были проведены для елового лигнина и радиального среза древесины сосны. Результаты представлены в таблицах 1, 2.

^ Таблица 1

Результаты расчета координационных чисел и радиусов
координационных сфер для гидролизного лигнина ели

Расчет на основе эксперимента				Теоретические модели
Тип связи	r_ij, Å	N_ij	σ_ij, Å	Тип связи	r_ij	N_ij	Тип связи	r_ij, Å	N_ij	Тип связи	r_ij, Å	N_ij
C—О	1,28	1,94	0,3	С—О	1,35	0,35	С—О	1,35	0,35	С—О	1,35	0,5
С—С	1,53	2,57	0,36	С—С	1,54	1,88	С—С	1,54	1,76	С—С	1,54	2,07
С—С	2,29	2,87	0,07	С—С	2,25	0,48	С—С	2,0	0,12	С—С	2,34	0,25
С—С	2,54	1,07	0,49	С—О	2,5	0,47	С—О	2,5	0,47	С—О	2,5	0,6

Из таблицы 1 следует, что при теоретических расчетах необходимо учитывать далекое атомное окружение и водородные связи, которые имеются в молекуле лигнина между отдельными структурными единицами, поскольку теоретические координационные числа значительно ниже рассчитанных. Как видно из таблицы 2, окружение атомов в радиальном срезе сосны близко к окружению в модели β-целлюлозы, следовательно, помимо лигнина аморфная составляющая древесины представлена оборванными цепочками β-целлюлозы.

Таблица 2

Результаты расчета координационных чисел и радиусов
координационных сфер для радиального среза древесины сосны
в сравнении с целлюлозой Iβ

Радиальный срез древесины сосны				β — целлюлоза
Тип связи	r_ij, Å	N_ij	σ_ij, Å	Тип связи	r_ij, Å	N_ij
С—О	1,28	1,66	0,34	С—О	1,42	1,17
С—С	1,53	1,82	0,46	С—С	1,52	1,7
О—О	2,26	3,42	0,1	О—О	2,26	0,4
С—С	2,51	1,88	0,49	С—О	2,40	1,88

Фазовый переход в оксидах марганца

Тихонов Н. Д. — магистр 1 г.,
Прищемихина Т. Н. — студ. 5 курса
Научный руководитель — к. ф-м. н. Малиненко В. П.

Оксиды марганца (ОМ) относятся к классу оксидов переходных металлов, широко используемых в электронике и металлургии. Двуокись марганца (ДМ) является соединением, которое может иметь соотношение между марганцем и кислородом от 1,7 до 2,0. Особенностью кристаллической структуры ДМ является мотив кислородных октаэдров, в центре которых помещены ионы марганца.

В работе исследовались частотное поведение сопротивления ОМ и температурная зависимость сопротивления в диапазоне от 23 до 291 К на переменном сигнале. Охлаждение образца, полученного пиролизом при температуре 350—400 °С, производилось в криорефрижераторе Гиффорда Мак-Магона.

Характер поведения удельного сопротивления ρ = f(1/Т) указывает на наличие фазового перехода из полупроводникового состояния в металлическое при понижении температуры. Данный фазовый переход можно отнести к «аномальным» моттовским переходам, так как переход из полупроводниковой фазы в металлическую происходит при понижении температуры, в то время как Мотт рассматривал переход из полупроводниковой фазы в металлическую при повышении температуры. Характер изменения проводимости с температурой соответствует поведению магнитных полупроводников. Температура максимума сопротивления 94—101 К при фазовом переходе совпадает с температурой Нееля для известного антиферромагнитного перехода диоксида марганца. Таким образом, на наблюдаемый фазовый переход металл — полупроводник накладывается влияние электронных процессов, связанных со спиновыми изменениями при антиферромагнитном переходе. Энергия активации в полупроводниковой фазе вблизи фазового перехода по данным измерениям составила 0,03 эВ, что совпадает со значением, полученным из измерений на постоянном сигнале.

ОМ являются поликристаллами, на проводимость которых оказывают влияние границы зерен. Характер частотной зависимости проводимости ОМ может быть интерпретирован на основе эквивалентного представления структуры в виде параллельной цепочки проводимости и емкости барьерного слоя границы. Частотные измерения сопротивления позволяют устранить влияние барьерных мостиков между кристаллами и получить величину сопротивления, характеризующего ОМ.

Blog