Registration Number
0524U000174, Doctoral dissertation
Status
Доктор фізико-математичних наук
Date
29-05-2024
popup.evolution
.
Title
Structure and properties of paramagnetic centers in wide-gap materials based on apatites, oxides, and A2B6
Author
Valentyna V. Nosenko, Кандидат фізико-математичних наук
popup.opponent Olexander Gomonnai
popup.opponent Valery A. Skryshevskyy
popup.opponent Anna Morozovska
popup.review Andriy Konchyts
popup.review Georgiy Tarasov
popup.review Yuriy Naseka
popup.rada
V. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics of National Academy
Description
1. Метою роботи було визначення природи, властивостей та еволюції парамагнітних дефектів у світловипромінювальних та радіаційно-чутливих широкощілинних матеріалах, а також обґрунтування фізичних основ використання цих дефектів в якості зондів структури досліджуваних матеріалів. Об'єктом дослідження були парамагнітні дефекти у широкощілинних матеріалах на основі гідроксилапатитів (ГАП), оксидів та А2В6. В роботі використано радіоспектроскопічні (електронний парамагнітний резонанс, оптично-дектований магнітний резонанс, подвійний електронно-ядерний резонанс), оптичні (фотолюмінесценція, комбінаційне розсіювання світла), структурні (дифракція рентгенівських променів, скануюча електронна мікроскопія), електричні (вольт-амперні характеристики) методи дослідження. Для моделювання спектрів застосовувалися програми Symphonia з пакету WinEPR компанії Bruker, Separator із пакета Visual EPR та Origin. Наукова новизна одержаних результатів полягає у тому, що вперше виявлено радіаційно-індуковані центри в ГАП з домішками нітрату ((N)ГАП) або одночасно карбонату та нітрату ((С,N)ГАП): NO32 (І), NO32 (ІІ), NO32-(ІІІ), NO32-(IV), NO32-(V), Ox-; визначено їх радіоспектроскопічні параметри, структуру, механізми утворення під впливом γ- і УФ-опромінення та трансформації при термообробці; виявлена селективна генерація парамагнітних центрів NO32 і СО2- в (C,N)ГАП в залежності від енергії кванта зовнішнього опромінення (УФ чи ); показано, що радіаційною чутливістю ГАП можна керувати за допомогою попередніх відпалів, а оптимальною для ЕПР дозиметрії є реєстрація сигналу центрів СО33 у (С)ГАП, відпаленому при 700оС; виявлено характеристичний параметр, а саме відношення кількості аксіальних до орторомбічних СО2 центрів, величина якого залежить від віку викопного біологічного ГАП (зубна емаль) і не залежить від потужності дози, що відкриває нові можливості у датуванні палеонтологічних знахідок; показано, що покриття із синтетичного (С)ГАП, отримані в процесі детонаційного напилення, є сумішшю двох хімічно близьких сполук: апатиту і тетракальційфосфату, причому відносні внески цих фаз залежать від технологічних умов виробництва покриття, а перетворення структури ГАП у процесі напилення відбуваються переважно вздовж осі 6-го порядку та в її найближчому оточенні; виявлені нетривіальні особливості спектрів КРС ГАП покриттів (широка смуга в діапазоні від 1000 до 4000 см–1; інтенсивні смуги на 5000 і 5027 см–1), які інтерпретовано в рамках уніфікованого теоретичного підходу як результат комплексної ангармонічної взаємодії між фундаментальним коливанням OH, фононами ґратки та обертоном згинальних коливань; визначені параметри спінового Гамільтоніана для іонів Mn2+ у кристалічних фазах Mg2TiO4 та MgTiO3, що дало інструмент для аналізу фазового складу багатокомпонентних керамік; встановлено закономірності розподілу Mn в варисторній кераміці ZnO:Mn, а також продемонстровано можливість керування розподілом Mn у готовій кераміці за допомогою додаткових термічних відпалів; продемонстровано, що легування Манганом в процесі колоїдного росту CdS:Mn наночастинок сповільнює їх ріст; показано, що парамагнітні центри Mn2+ можна використовувати в якості зонду для визначення вкладу різних політипів при змішано-політипній структурі мікронних та субмікронних порошків ZnS. В нано-ZnS за допомогою вивчення сигналу ЕПР від Mn2+ виявлено нелокальні непарамагнітні дефекти – планарні дефекти пакування та показано, що вони є типовими дефектами ґратки для кубічного нано-ZnS. Практична значущість одержаних результатів полягає у тому, що було запропоновано матеріал ((C,N)ГАП) для створення селективного детектора радіаційного опромінювання, тобто такого, який дозволяє виокремлювати вплив УФ- та -опромінення. Запропоновано спосіб сенсибілізації дозиметричного матеріалу ((С)ГАП), а саме показано, що найбільший дозиметричний відгук матеріалу можна отримати, використовуючи сигнал від СО33- центрів в (С)ГАП, попередньо відпалених при 700оС. Розроблено фізичні основи для нового методу ЕПР-датування викопних ГАП-містких палеонтологічних знахідок. Цей метод вільний від недоліка, притаманного відомому методу ЕПР датування, а саме, не потребує використання величини річної дози опромінення та додаткового доопромінення. Ідентифіковано технологічні фактори впливу на дефектну структуру біосумісних покриттів, отриманих методом детонаційного напилення С(ГАП). Продемонстровано можливість використання ЕПР сигналу від Mn2+ для експрес-аналізу фазового складу мікропорошків змішано-політипного сульфіду цинку, а також для виявлення локальних спотворень кристалічної ґратки (планарні дефекти) в нано-ZnS.
Registration Date
2024-05-15
popup.nrat_date
2024-05-15 / 2026-07-01
