Название проекта:

Исследование кристаллической структуры и свойств монокристальных образцов и тонких пленок ВТСП оксидов и органических молекулярных соединений.

Организация исполнитель: Комплексный институт естественных наук.
Руководитель проекта: Нарымбетов Б. Ж. - кандидат физико-математических наук.

Аннотация.

Целью проекта является поиск новых соединений на основе органических молекулярных соединений и неорганических металлооксидов с заданными физическими свойствами, такими как сверхпроводимость, ферромагнетизм. Синтез монокристальных образцов, эпитаксиальных тонких пленок, исследование их кристаллической структуры и физико-химических свойств позволяют систематизировать полученные экспериментальные результаты и применение квантовомеханических методов расчета электронной зонной структуры позволяют выявить направления поиска соединений с необходимыми физическими методами. С момента открытия ВТСП оксидов в 1986 г. ведутся всесторонние исследования этих материалов как с точки зрения улучшения качеств получаемых образцов и повышения критической температуры перехода в ВТСП состояние, так и поиска возможных применений в промышленности уже полученных материалов. Однако, прикладные аспекты данных материалов остаются ограниченными, в первую очередь, вследствие усложненной кристаллической решетки образцов, которые приводят к образованию высоких плотностей дефектов в структуре и низкому уровню воспроизведения кристаллов с идентичными физическими свойствами в семействе ВТСП металлооксидов. В этом аспекте, более совершенные монокристаллы синтезируются в семействе органических проводников и сверхпроводников. Вследствие интенсивного изучения органических соединений на основе фульваленов и их производных удалось получить сверхпроводники с температурой перехода Тс = 23.5 К, а в соединениях фуллеренов, легированных щелочными металлами до 32 К. Также, удалось показать, на основе специфических исследований кристаллов фуллерена, что при особых условиях температура перехода в СП состояние может составить 52 К.

Другой возможностью улучшения качеств образцов металлооксидных сверхпроводников является эпитаксиальных рост тонких пленок методами напыления на специально отобранных и вырезанных под определенными углами к основным кристаллографическим направлениям монокристальных подложках. Было показано, что применение в качестве подложек монокристаллов с перовскитовой структурой, подобной структуре ВТСП оксидов и параметрами решетки близкой к таковым для ВТСП материалов, приводят к существенному улучшению качеств тонких пленок ВТСП оксидов.

Нами предполагается проведение систематического исследования монокристальных образцов и тонких пленок ВТСП металлооксидов и органических материалов с сверхпроводящими и магнитными свойствами: рентгенодифракционные исследования образцов, монокристальный структурный анализ материалов, рентгенорефлекто-метрические исследования тонких пленок, определение кристалографических и структурных параметров, использование их для проведения квантовомеханических расчетов для выявления электронной структуры кристаллов с заданной кристаллической структурой и поиска новых соединений с необходимыми заданными физическим свойствами и возможностей их применения в различных отраслях промышленности.

Сроки выполнения: 2003 - 2007 гг.

Результаты.

Получены атомные координаты и определена кристаллическая структура ферромагнитной фазы ТДАЕ*С60. Синтезированы кристаллы полимеризованных фаз фуллеренов С60 при условиях высокой температуры и высокого давления. Получены монокристальные образцы полимеризованных С60 тетрагональной фазы, определены кристаллографические параметры монокристаллов. Проведена расшифровка структуры кристалла и уточнение структурных параметров методом наименьших квадратов в анизотропном приближении, получены все атомные координаты симметрийно-независимых позиций. Впервые на монокристальных образцах выявлены конфигурации молекул С60 присущие полимеризованному состоянию.

Исследованы монокристальные подложки NdGaO3, протестированы качества кристаллов и поверхности подложек рентгеновскими методами, выявлено что все подложки имеют совершенные структуры, подтвержденные топографическими исследованиями.

Изучены качества тонких пленок CeO2 на подложках Al2O3 ориентации (1 -1 0 2) от условий роста. Тонкие пленки YBCO были напылены на изготовленные подложки методом напыления на постоянном токе. Морфология, структура и электрические свойства полученных пленок были изучены. Свойства тонких пленок YBCO отличаются для трех различных углов наклона. При малых углах (0 - 1.5о) свойства пленок не отличаются намного от свойств пленок выращенных на стандартно-ориентированных подложках. Промежуточный угловой диапазон характеризуется лучшими структурными и электрическими свойствами. Оптимальный угол наклона для различных параметров пленок не совпадают, что может быть обьяснен различным влиянием структурных свойств пленки на его электрические особенности.

Публикации:

1. Davydov V.A., Kashevarova L.S., Rakhmanina A.V., Narymbetov B., Agafonov V., Dzyabchenko A.V., Kulakov V.I. - Single Crystal Synthesis and Refinement of the Crystal Structure of the Polymerized Tetragonal Phase of C60 // Fullerenes, Nanotubes, and Carbon nanostructures, 2004, 12, р. 281-285;

2. Davydov V.A., Rakhmanina A.V., Narymbetov B., Agafonov V., Boudou J.-P., Szwarc H. - Conversion of polycyclic aromatic hydrocarbons to graphite and diamond at high pressures. // Carbon, 2004, v.42, No. 2, p.261-269;

3. Mozhaev P.B., Kotelyanskii I.M., Luzanov V.A., Mozhaeva J.E., Donchev T., Mateev E., Nurgaliev T., Bdikin I.K., Narymbetov B. - Morphology, structure, and electrical properties of YBa2Cu3Ox thin films on tilted NdGaO3 substrates, deposited by DC-sputtering // Physica C, 2005, т.419, № 1-2, с. 53-60.

Study of crystal structure and properties of single crystals and thin films of HTSC oxides and organic molecular compounds.

Complex institute of natural sciences of the Karakalpak branch
Head of the project - Narymbetov B.Z., PhD.

Results.

Atomic coordinates and crystal structure of ТДАЕ*С60 ferromagnetic phase were determined. Crystals of C60 polymerized phases were synthesized under high temperature and high pressure conditions. Single crystal samples of polymerized C60 tetragonal phase were obtained and crystallographic parameters of the single crystals were determined. Structure of the crystals and determination of the structural parameters were carried out by the least squares method in anisotropic approximation and atomic coordinates of the symmetrically-independent positions were obtained. Configurations of С60 molecules inherent to polymerized state are revealed on single crystal samples for the first time.

NdGaO3 single crystal substrates were investigated, qualities of crystals and substrates surfaces were tested by the X-ray methods. It was revealed that all substrates have the perfect structures confirmed by topographical researches.

Qualities of CeO2 thin films on (1-1 0 2) orientation Al2O3 substrates were studied in depence on growth conditions. YBCO thin films have been deposited on the prepared substrates by the deposition method on a direct current. The morphology, structure and electric properties of the received thin films have been studied. Properties of the YBCO thin films differ for three various angles of inclination. At small angles (0 - 1.5о) properties of the thin films do not differ from that grown up on the is standard-oriented substrates. The intermediate angular range is characterized by the best structural and electric properties. An optimum angle of inclination for various parameters of the thin films do not coincide that can be explained by various influence of the films structural properties on their electric pecularities.

Publications:

1. Davydov V.A., Kashevarova L.S., Rakhmanina A.V., Narymbetov B., Agafonov V., Dzyabchenko A.V., Kulakov V.I. - Single Crystal Synthesis and Refinement of the Crystal Structure of the Polymerized Tetragonal Phase of C60 // Fullerenes, Nanotubes, and Carbon nanostructures, 2004, 12, р. 281-285;

2. Davydov V.A., Rakhmanina A.V., Narymbetov B., Agafonov V., Boudou J.-P., Szwarc H. - Conversion of polycyclic aromatic hydrocarbons to graphite and diamond at high pressures. // Carbon, 2004, v.42, No. 2, p.261-269;

3. Mozhaev P.B., Kotelyanskii I.M., Luzanov V.A., Mozhaeva J.E., Donchev T., Mateev E., Nurgaliev T., Bdikin I.K., Narymbetov B. - Morphology, structure, and electrical properties of YBa2Cu3Ox thin films on tilted NdGaO3 substrates, deposited by DC-sputtering // Physica C, 2005, v.419, 1-2, p.53-60.

Данные о руководителе проекта.
Нарымбетов Бахыт Жанабаевич, 4. 02.1964г. Канд. физ.-мат. наук, 1996г.
Комплексный институт естественных наук Каракалпакского Отделения Академии наук Республики Узбекистан. КИЕН КО АН РУз, Лабораторией физики органических материалов.
Сверхпроводимость, рост кристаллов, ВТСП МЕТАЛЛООКСИДЫ, молекулярные кристаллы, фуллерены, фульвалены и их производные, монокристаллы, ЭПИТАКСИАЛЬНЫЕ ТОНКИЕ ПЛЕНКИ, КРИСТАЛЛОГРАФИЯ, дифракция рентгеновских лучей,, рентгеноструктурный анализ, АПЕРИОДИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ, разупорядоченные структуры, Молекулярные проводники, Сверхпроводники, ферромагнетизм
Публикации: Более 30
Контакт: 742000, г. Нукус, Каракалпакстан, Ул Пушкина 44А
телефоны: рабочий (361)2171559, домашний (361)2228887
факс: (361)2177228
e-mail: bakhytn @ yandex. ru