Строительные исследования
страница - 6
процессов однократного рассеяния и ими можно пренебречь. В то же время при малых углах излома эти вклады одного порядка и их сложение ведет к увеличению функции F(r) (эффект фокусировки [9]). Из рис. 5в, следует, что в случае сравнительно малых углов излома атомных цепочек (цепочки 5, 6) это действительно так. Как мы видели выше, в случае больших углов излома вклады от процессов многократного рассеяния пренебрежимо малы по сравнению с вкладами от процессов однократного рассеяния. Однако, в случае промежуточных значений углов излома ~ 150 (цепочки 1, 2) вклад от процессов многократного рассеяния сравним с вкладом от процессов однократного рассеяния, и он может приводить, как это видно из рис. 5 а, не к увеличению, а к уменьшению суммарного вклада. Причину этого уменьшения легко понять, рассматривая поведение мнимых частей вкладов в функцию F(r) от процессов многократного и однократного рассеяния. Как видно из рисунка, осцилляции этих частей происходят в противофазе, что и приводит к деструктивной интерференции между этими вкладами и падению пика результирующего вклада в примерно два раза по сравнению с интенсивностью пика однократного рассеяния. Этот результат оказался неожиданным, т. к. обычно считают, что при углах излома цепочек ~100 и более процессами многократного рассеяния можно пренебречь. Интересно отметить, что рост интенсивности суммарного вклада в случае цепочек с малыми углами рассеяния, как это видно из рис. 5 в, обусловлен конструктивной интерференцией мнимых частей вкладов от процессов однократного и многократного рассеяния, которые осциллируют синфазно. У нас нет оснований экстраполировать полученные выводы на все соединения, однако, для исследованных процессов рассеяния на цепочках Nb*-O-Nb с длиной связи Nb -Nb ~4 А отказ от учета многократного рассеяния с углами до 200 может приводить к ошибкам в определении структурных параметров.
В результате сложения вкладов от всех атомных цепочек (рис. 4b) вместо контрастной двухпиковой структуры, наблюдаемой на эксперименте, появляется пик с небольшим наплывом. Теоретические расчеты для предельных случаев цепочек с разными оптическими длинами путей показали, что на Фурье-образе от суммы таких вкладов появятся два хорошо разрешимых пика лишь в том случае, если разница оптических длин превысит величину ~ 0.5 А. Это еще раз подтверждает вывод о том, что локальная структура в области
третьей координационной сферы атомов ниобия в исследуемом кристалле ниобата натрия может существенно отличатся от структуры, предсказываемой на основе использования данных рентгеновской дифракции.
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенные исследования показали, что локальная структура первой координационной сферы атомов ниобия в кристалле ниобата натрия слабо зависит от температуры по крайней мере вплоть до 8000 С. Эта структура хорошо согласуется со структурой, которая предсказывается по данным традиционного рентгеноструктурного исследования, проведенного в работе [6] для фазы Р при комнатной температуре, согласно которому первая «кислородная» координационная сфера атомов ниобия расщеплена на 3 подсферы, каждая из которых включает по два атома кислорода. Радиусы подсфер отличаются на величину, порядка 0,1 А. Такая модель локальной атомной структуры позволяет правильно описать экспериментальные EXAFS-спектры вплоть до высокотемпературной кубической фазы. Попытка описать спектры для кубической фазы в естественном для этой фазы предположении, что расщепление первой координационной сферы атомов ниобия не происходит, приводит к результатам, противоречащим эксперименту.
Установлено, что вклад в EXAFS-спектр от третьей «ниобиевой» координационной сферы атомов ниобия имеет сложную структуру: модуль фурье-образа нормализованной EXAFS функции в окрестности расстояний, соответствующих этой сфере, содержит два хорошо выраженных и сильно разнесенных максимума, наблюдаемых при расстояниях 3,3 А и 4 А, причем амплитуда осцилляций мнимой части этого фурье-образа в области между указанными максимумами оказывается подавленной. Ни одна из существующих структурных моделей не в состоянии описать такое поведение вклада в EXAFS-спектр от третьей координационной сферы атома ниобия. Природа полученного результата в полной мере не ясна, но не исключено, что он может свидетельствовать о том, что амплитуды колебаний атомов ниобия около своих средних позиций, определяемых традиционными методами структурного
анализа, достаточно велики, а эти колебания для соседних атомов ниобия сильно скоррелированы.
Работа выполнена при частичной поддержке Грантов РФФИ 00-02-17683 и 01-03-33119.
Литература
1.Ravel В., Sicron N., Yacoby Y. Physica C. (1993) V. 209, pp. 55-58
2.Ravel В., Yacoby Y., Stern E.A., Rehr J.J., Newville M. Phys. Rev. Let. (1994) V. 72, pp.1352-1355
3.Bugaev L.A., Shuvaeva V.A., Zhuchkov K.N., Rusakova E.B., Alekseenko I.B. J. Synchrotron Rad. (1999) V. 6, pp. 299-301
4.Бугаев Л.А., Шуваева В.А., Алексеенко И.Б., Жучков К.Н., Ведринский Р.В. Физика твердого тела (1998) Т. 40, с. 1097-1101
5.Darlington C.N.W. and Megaw H.D. Acta Cryst. В (1973), V. 29, p. 2171; Glazer A.M. and Megaw H.D. Acta Cryst. A (1973), V. 29, p. 489; Darlington C.N.W. Solid State Commun. (1979), V. 29, p. 307
6.Hewat A.W. Ferroelectrics (1972) V. 7. pp. 83-89
7.Sakowski-Cowley A.C., Lukaszewicz K., Megaw H.D. Acta Cryst. В (1969) V.25, pp. 851-865
8.Teo B.K. J. Am. Chem. Soc. (1981) V. 103, pp. 3990-3998
9.Bugaev L.A., Vedrinskii R.V., Levin I.G. Physica B. (1989) V. 158, pp. 378372
10.Bugaev L.A., Vedrinskii R.V., Levin I.G., Airapetian V.M. J. Phys.: Cond.
Matter. (1 991 ) V.3, pp. 8967-8979
11 . Бугаев Л.А., Шуваева Л.А., Алексеенко И.Б. Оптика и спектроскопия (1996) т. 81, с. 258-262
12.Vedrinskii R.V., Taranukhina A.I., Bugaev L.A., Kraizman V.L. Sol. St. Commun. (1994) V.91, pp. 457-460
13.Боровский И.Б., Ведринский Р.В., Крайзман В.Л., Саченко В.П. УФН (1986) Т. 149, с. 275-324
1 4. Bugaev L.A., Zhuchkov K.N., Shuvaeva V.A., Rusakova E.B. Jpn. J. Appl.
Phys. (1999) V.38, pp. 215-217 15. Sicron N., Ravel B., Yacoby Y., Stern E., et al Phys. Rev. B (1994), V. 50, p.p.
13168-13180
содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7]