Search academic texts

Registration Number

0822U100913, PhD dissertation

Title

Influence of modification of the metal-halogen complexes and cationic substitution on the nature of phase transitions in the organic-inorganic ferroics

Author

Chornii Yurii Volodymyrovych,

popup.head Kapustianyk Volodymyr Bohdanovych
popup.opponent Hrabar Oleksandr Oleksiyovych
popup.opponent Andrushchak Anatoliy Stepanovych
popup.review Karbovnyk Ivan Dmytrovych
popup.review Sveleba Serhii Andriyovych

Status

Доктор філософії, 105, Прикладна фізика та наноматеріали

Date

30-08-2022

Description

Робота присвячена дослідженню впливу модифікації неорганічних аніонів та ізоморфного заміщення алкіламонієвих катіонів на структуру, фазові переходи, оптико-фізичні і магнітні властивості кристалічних фероїків, які містять у своїй структурі комплекси іонів перехідних металів. На основі рентгеноструктурних досліджень підтверджено хімічний склад монокристалів [(CH3)3NH]MnC13×2H2O (TrMAMnCl) і уточнені параметри їхньої кристалічної гратки. Вимірювання температурної та польової залежності магнітних параметрів показали, що TrMAMnCl є одновимірним антиферомагнетиком з прихованим нахилом спінів вздовж осі b. На основі дослідження температурної залежності спонтанної поляризації встановлено існування невласної сегнетоелектричної фази в кристалі [N(C2H5)4]2CoCl2Br2 (ТЕАССВ-2) нижче температури Т2=227,7 K. Наявність аномалій магнітної сприйнятливості при Т2 підтверджує як феромагнітні взаємодії в околі цієї точки, так і спонтанний магнітоелектричний ефект. Запропоновано модель ємнісного датчика магнітного поля на основі кристала [N(C2H5)4]2CoClBr3, який володіє магнітодіелектричним ефектом. Методом атомно-силової мікроскопії продемонстровано, що кристали [(CH3)2CHNH3]4Cd3Cl10 (IPACC) характеризуються сегнетоеластоелектричною (СЕЕ) доменною структурою. Виявлено специфічне травлення зразка IPACC з різною швидкістю для сусідніх СЕЕ доменів, зумовлене вологою, яка конденсується з атмосфери на поверхні кристала. Встановлено, що морфологія поверхні кристалів IPACC, які зберігаються протягом тривалого часу на відкритому повітрі, зазнає значних змін порівняно зі свіжосколотими зразками. Зокрема, на першому етапі спостерігається ріст нанокристалів, які перетворюються у мікрокристали на наступних стадіях старіння зразка. Інший тип елементів, які ростуть на поверхні монокристала – це нано- або мікростержні. На основі дослідження коливних спектрів кристала IPACCC зроблено висновок, що його структура близька до структури вихідного кристала IPACC. В обох випадках аніонний комплекс має однакову симетрію і складається з трьох метал-галогенних октаедрів з різною орієнтацією їхніх осей відносно головних кристалографічних напрямів. Іон Cu2+ у кристалі IPACCC статистично заміщує іон Cd2+. Аналіз частот та інтенсивності коливних мод при різних температурах підтвердив наявність фазових переходів в ІРАССС при T1 = 358 К, T2 = 293 K і T3 = 253 K. Проведений аналіз молекулярних спектрів як вихідних кристалів ІРАСС, так і кристалів, легованих міддю, дозволив однозначно ідентифікувати реальні фонони, переважно залучені у формування краю поглинання. Проведені спектральні дослідження засвідчили істотний вплив електрон-фононної взаємодії на положення та форму краю поглинання в кристалах (NH4)2CuCl4×2H2O та підтвердили існування сегнетоеластоелектричного фазового переходу при температурі Tc = 200,5 К. В результаті, для фази, яка лежить вище від Tc, і температурної області нижче 100 К, низькоенергетичний «хвіст» крайової смуги описується емпіричним правилом Урбаха. На основі дослідження абсорбційних спектрів з використанням теорії кристалічного поля проаналізовані температурні зміни форми і симетрії октаедра, сформованого навколо іона Cu2+ в кристалах (NH4)2CuCl4×2H2O. Показано, що сегнетоеластоелектричний фазовий перехід супроводжується аномальною зміною ступеня тетрагонального і ромбічного спотворення октаедрів. Теоретичні розрахунки аb initio в рамках теорії функціоналу густини методом GGA+U забезпечили адекватну ідентифікацію смуг поглинання та відповідних електронних переходів. Проведено дослідження прояву розмірних ефектів у спектральних властивостях нано- та мікрокристалів [NH2(C2H5)2]2CuCl4 (DEACC), впроваджених у полімерні матриці. Встановлено, що композит з середніми розмірами нанокристалів 160 нм зазнає неперервного термохромного ФП. Продемонстровано, що мікрокомпозити на основі кристалів DEACC мають термохромні властивості, дуже подібні до властивостей монокристала. Вони зазнають дещо розмитого термохромного ФП першого роду в околі 316 К (при нагріванні) у випадку латексної матриці. Мікрокомпозити з полістирольною матрицею демонструють дуже різкий термохромний ФП при значно вищій температурі ‒ 337 К. Запропоновано спосіб отримання термохромного мікрокомпозита на основі кристалів DEACC.