Анотація до роботи:

Шведун М.Ю. Структурні дослідження перовскитоподібних систем в області низькотемпературних фазових переходів.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 - Фізика твердого тіла. На правах рукопису. Фізико-технічній інститут низьких температур ім. Б. І. Вєркіна НАН України, Харків, 2007.

Проведено дослідження температурних залежностей параметрів елементарної решітки сполук (Ba_1-xRE_x)₂Cu₃O_7- (RE=Nd, La), Nd_1-xCa_xMnO₃ (0.08x0.12) з перовскитоподібною структурою за допомогою рентгенівської та нейтронної дифракції в інтервалі температур 20 - 300 К. Виявлено ефект негативного термічного розширення в анізотропних перовскитоподібних сполуках серії Eu₁(Ba_1-хRE_x)₂Cu₃O_7- (RE = La, Nd) і в сполуці Nd_0,88Ca_0,12MnO₃ при зниженні температури. Показано, що причиною негативних значень коефіцієнта лінійного термічного розширення є особливості фононного спектра, обумовлені сильною анізотропією міжатомної взаємодії в шарах Eu і BaO, а також ланцюжках CuO_1-.

Також проведено дослідження сполуки Nd_0,5Sr_0,5MnO₃ вище та нижче температури низькотемпературного фазового переходу та встановлено, що при переході з орторомбічної у моноклінну фазу відбувається двійникування кристалу Nd_0,5Sr_0,5MnO₃ і утворення двійникової доменної структури з когерентними границями в кристалографічних площинах (00l);

Основні результати роботи можна сформулювати таким чином:

1. проведено огляд результатів експериментальних та теоретичних досліджень термічного розширення сполук із перовскітоподібною структурою типу високотемпературних надпровідників, механізмів анізотропії теплового розширення та їхніх звязків із особливостями фізичних характеристик досліджених матеріалів поблизу низькотемпературних фазових перетворень;

2. вперше методами низькотемпературної рентгенівської та нейтронної дифрактометрії здійснено цілеспрямоване систематичне дослідження анізотропії температурних залежностей параметрів решітки та лінійних коефіцієнтів теплового розширення великого обсягу багатошарових сполук систем EuBaCuO, NdCaMnO, NdSrMnO з перовскітоподібною структурою в інтервалі температур 5-300К;

3. виявлено негативне теплове розширення досліджених сполук вздовж осі четвертого порядку за температур нижче 150К та кореляція максимумів та мінімумів температурних залежностей теплового розширення вздовж різних осей кристалу;

4. вперше проведено мікроскопічний аналіз виявлених температурних залежностей термічного розширення досліджених матеріалів. Показано, що спостережений ефект анізотропного негативного розширення може бути розглянуто як цілком граткове явище та пояснено в межах квазі гармонічної динаміки кристалевої гратки;

5. вперше у квазігармонічному наближенні показано, що зріст параметра решітки с у сполуках системи Eu₁(Ba_1-xRE_x)Cu₃O_7- (RE = La, Nd) при температурах нижчих за 150 К повязано з особливостями фононних спектрів цих сполук, що обумовлені великою анізотропією міжатомних взаємодій у шарах Eu та BaO, а також ланцюжках CuO_1-;

6. експериментально доведено, що симетрія кришталевої гратки сполуки Nd_0.5Sr_0.5MnO₃ знижується при переході у низкотемпературний зарядово і антиферромагнітно впорядкований стан з орторомбічної у моноклинну;

7. виявлено, що при переході з орторомбічної в моноклинну фазу здійснюється двійникування кристалу Nd_0.5Sr_0.5MnO₃ та виникнення двійникової доменної структури з когерентними границями у кристалевих площинах (00l).

Публікації автора:

1. Eremenko V., Gnatchenko S., Makedonska N., Shabakayeva Yu., Shvedun M., Sirenko V., Fink-Finowicki J., Kamenev K.V., Balakrishnan G., McK Paul D. X-ray study of Nd_0,5Sr_0,5MnO₃ manganite structure above and below the ferromagnetic metal – antiferromagnetic insulator spontaneous phase transition // ФНТ. – 2001. – Т.27. – С.1258-1260.

2. Shklyarcvskiy I.O., Shvedun M.Yu., Gnatchenko S.L., van Bentum P.J.M., Christianen P.C.M., Maan J. C., Kamenev K.V., Balakrishnan G., McK Paul D., Fink-Finowicki J. Domain structure of the antiferromagnetic insulating state in Nd_0.5Sr_0.5MnO₃ // ФНТ. – 2001. – Т. 27. – С. 1250-1257.

3. Troyanchuk I.O., Mantytskaja O.S., Szymczak H., Shvedun M.Yu. Magnetic phase transitions in the system La_1–xBi_xMnO₃₊ // ФНТ. – 2002. – Т.28. – P.790-795.

4. Troyanchuk I.O., Khomchenko V.A., Chobot G.M., Kurbakov A.I., Vasil’ev A.N., Eremenko V.V., Sirenko V.A., Shvedun M.Yu., Szymczak H., Szymczak R. Spin-reorientational transitions in low-doped Nd_1-xCa_xMnO₃ manganites // J. Phys.: Condens. Matter. – 2003. – Vol.15. – P.8865-8880.

5. Eremenko V.V., Feodosyev S.B., Gospodarev I.A., Sirenko V.A., Shvedun M.Yu., McCallum W., Tovar M. Negative thermal expansion of HTSC-type structures: low temperature structure measurements on Eu_1+x(Ba_1–yR_y)_2–xCu₃O_7–d compounds and theoretical treatment // ФНТ. – 2005. – Т.31. – С.350-355.

6. Еременко В.В., Господарев И.А., Ибулаев В.В., Сиренко В.А., Феодосьев С.Б., Шведун М.Ю. Анизотропия температурных зависимостей параметров решетки EuBaCuO в квазигармоническом пределе // ФНТ. – 2006. – Т.32. – С.1560-1565.

7. Eremenko V., Feodosyev S., Gospodarev I., Ibulaev V., McCallum R., Shvedun M., Sirenko V. Negative Expansion of Eu(Ba_1-xLa_x)₂Cu₃O_7-d compounds // in the Proceedings of 24-th International Conference on Low Temperature Physics (LT24 (Orlando, USA, 2005) (Volume 850 of the AIP Conf. Proc. Ser., 2 pages)).

8. Eremenko V.V., Sirenko V.A., Shvedun M.Yu., McCallum R.W. Magnetostriction of Eu_1+x(Ba_1-yR_y)_2-xCu₃O_7-d at superconducting transition // The European Conference “Physics of Magnetism”. – 2002. – Poznan (Poland). – P.186.

9. Eremenko V.V., Shvedun M.Yu. X-Ray study of Nd_1-xA_xMnO₃ (A=Sr, Ca) manganite structure above and below the ferromagnetic metal – antiferromagnetic insulator spontaneous phase transition // 12-th General Conference of the European Physical Society “Trends in Physics”. – 2002. – Budapest (Hungary). – P.249.

10. Shvedun M.Yu. // Всеукраїнська конференція cтудентів і молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики ЕВРІКА-2003. – 2003. - Львів, Україна. – C.84.

11. Еременко В.В., Сиренко В.А., Шведун М.Ю., Шабакаева Ю.А. Магнитострикция Eu_1+x(Ba_1yR_y)_2xCu₃O_7d при сверхпроводящем переходе // Всеукраїнська конференція молодих вчених та науковців “Сучасні питання матеріалознавства”. – 2003. – Харків (Україна). – C.14.

12. Eremenko V.V., Sirenko V.A., Shvedun M.Yu. Low Temperature Structural Study of Eu_1+x(Ba_1yR_y)_2xCu₃O_7d Compounds // The 20th General Conference of the Condensed Matter Division. – 2004. – Prague, Chech Republic. – P.194.

13. Eremenko V.V., Sirenko V.A., Shvedun M.Yu., Tovar M., McCallum W. Criogenic structural study of magnetostrictive compounds Eu_1+x(Ba_1-yR_y)_2-xCu₃O_7-d //NATO Advanced Workshop “Smart materials for ranging systems”. – 2004. – Krasnoyarsk, Russia. – P.126.

14. В.В.Еременко, И.А.Господарев, В.В.Ибулаев, В.А.Сиренко, С.Б.Феодосьев, М.Ю.Шведун, Особенности теплового расширения высокотемператрных сверхпроводников Eu(Ba_1-xLa_x)₂Cu₃O_7-d при низких температурах // XXXIV Совещание по физике низких температур. – 2006. – Ростов-на-Дону (Россия). – C.86.