Структура, параметры решетки и анизотропия теплового расширения фуллерита C₇₀
Проведены рентгеноструктурные исследования двух низкотемпературных фаз особо чистого поликристаллического фуллерита C₇₀ в интервале температур 20-310 К. При комнатной температуре установлена ромбоэдрическая, а при T < 276 K - моноклинная структуры. Определен скачок объема при низкотемпературном ф...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Физика низких температур |
|---|---|
| Дата: | 2001 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2001
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/129145 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Структура, параметры решетки и анизотропия теплового расширения фуллерита C₇₀ / А.П. Исакина, A.И. Прохватилов, M.A. Стржемечный, К.А. Яготинцев // Физика низких температур. — 2001. — Т. 27, № 12. — С. 1406-1420. — Бібліогр.: 45 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859708899865657344 |
|---|---|
| author | Исакина, А.П. Прохватилов, A.И. Стржемечный, M.A. Яготинцев, К.А. |
| author_facet | Исакина, А.П. Прохватилов, A.И. Стржемечный, M.A. Яготинцев, К.А. |
| citation_txt | Структура, параметры решетки и анизотропия теплового расширения фуллерита C₇₀ / А.П. Исакина, A.И. Прохватилов, M.A. Стржемечный, К.А. Яготинцев // Физика низких температур. — 2001. — Т. 27, № 12. — С. 1406-1420. — Бібліогр.: 45 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физика низких температур |
| description | Проведены рентгеноструктурные исследования двух низкотемпературных фаз особо чистого поликристаллического фуллерита C₇₀ в интервале температур 20-310 К. При комнатной температуре установлена ромбоэдрическая, а при T < 276 K - моноклинная структуры. Определен скачок объема при низкотемпературном фазовом переходе, который составил ~8,5 см³/моль или 1,7%. Изучены температурные зависимости решеточных параметров и коэффициентов линейного и объемного теплового расширения обеих фаз. Как для средней, так и для низкотемпературной модификации наблюдается существенная анизотропия тепловой деформации кристаллов вдоль отдельных кристаллографических направлений. Полученные результаты проанализированы с привлечением предшествующих структурных исследований. Показано, что в отсутствие вращений при низких температурах решетка неустойчива относительно моноклинных искажений, оценка которых по знаку и порядку величины соответствует наблюдениям.
X-ray diffraction studies of the two low-temperature phases of especially pure polycrystalline C₇₀ fullerite are carried out in the temperature range 20–310 K. At room temperature a rhombohedral structure is established, and at T<276 KT<276 K a monoclinic structure. The volume jump at the low-temperature phase transition is determined to be ∼8.5 cm³/mole, or 1.7%. The temperature dependence of the lattice parameters and of the linear and volume thermal expansion coefficients is investigated in the two phases. For both the intermediate and the low-temperature modifications a substantial anisotropy of the thermal deformation of the crystals along individual crystallographic directions is observed. The results are analyzed with the use of previous structural studies. It is shown that in the absence of rotations at low temperatures the lattice is unstable to monoclinic distortions, the estimated sign and order of magnitude of which agree with the observations.
|
| first_indexed | 2025-12-01T04:07:26Z |
| format | Article |
| fulltext |
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåpàòóp, 2001, ò. 27, ¹ 12, c. 1406–1420Èñàêèíà À. Ï., Ïðîõâàòèëîâ A. È., Ñòðæåìå÷íûé M. A., ßãîòèíöåâ Ê. À.Ñòðóêòóðà, ïàðàìåòðû ðåøåòêè è àíèçîòðîïèÿ òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ ôóëëåðèòà C70Isakina A. P., Prokhvatilov À. I., Strzhemechny Ì. A., and Yagotintsev Ê. À.Structure, lattice parameters, and thermal expansion anisotropy of fullerite C70
Ñòðóêòóðà, ïàðàìåòðû ðåøåòêè è àíèçîòðîïèÿ
òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ ôóëëåðèòà C70
À. Ï. Èñàêèíà, A. È. Ïðîõâàòèëîâ,
M. A. Ñòðæåìå÷íûé, Ê. À. ßãîòèíöåâ
Ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò íèçêèõ òåìïåpàòóp èì. Á. È. Âåpêèíà ÍÀÍ Óêpàèíû
ïp. Ëåíèíà, 47, ã. Õàpüêîâ, 61103, Óêpàèíà
Å-mail: prokhvatilov@ilt.kharkov.ua
Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â påäàêöèþ 8 àâãóñòà 2001 ã.
Ïðîâåäåíû ðåíòãåíîñòðóêòóðíûå èññëåäîâàíèÿ äâóõ íèçêîòåìïåðàòóðíûõ ôàç îñîáî ÷èñòîãî
ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîãî ôóëëåðèòà C70 â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 20–310 Ê. Ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå
óñòàíîâëåíà ðîìáîýäðè÷åñêàÿ, à ïðè T < 276 K — ìîíîêëèííàÿ ñòðóêòóðû. Îïðåäåëåí ñêà÷îê
îáúåìà ïðè íèçêîòåìïåðàòóðíîì ôàçîâîì ïåðåõîäå, êîòîðûé ñîñòàâèë ∼ 8,5 ñì3/ìîëü èëè 1,7%.
Èçó÷åíû òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ðåøåòî÷íûõ ïàðàìåòðîâ è êîýôôèöèåíòîâ ëèíåéíîãî è îáúåì-
íîãî òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ îáåèõ ôàç. Êàê äëÿ ñðåäíåé, òàê è äëÿ íèçêîòåìïåðàòóðíîé ìîäèôèêà-
öèè íàáëþäàåòñÿ ñóùåñòâåííàÿ àíèçîòðîïèÿ òåïëîâîé äåôîðìàöèè êðèñòàëëîâ âäîëü îòäåëüíûõ
êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ íàïðàâëåíèé. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ïðîàíàëèçèðîâàíû ñ ïðèâëå÷åíèåì
ïðåäøåñòâóþùèõ ñòðóêòóðíûõ èññëåäîâàíèé. Ïîêàçàíî, ÷òî â îòñóòñòâèå âðàùåíèé ïðè íèçêèõ
òåìïåðàòóðàõ ðåøåòêà íåóñòîé÷èâà îòíîñèòåëüíî ìîíîêëèííûõ èñêàæåíèé, îöåíêà êîòîðûõ ïî çíàêó
è ïîðÿäêó âåëè÷èíû ñîîòâåòñòâóåò íàáëþäåíèÿì.
Ïðîâåäåíî ðåíòãåíîñòðóêòóðíi äîñëiäæåííÿ äâîõ íèçüêîòåìïåðàòóðíèõ ôàç îñîáëèâî ÷èñòîãî
ïîëiêðèñòàëi÷íîãî ôóëåðèòà C70 â iíòåðâàëi òåìïåðàòóð 20–310 Ê. Ïðè êiìíàòíié òåìïåðàòóði âñòà-
íîâëåíà ðîìáîåäðè÷íà, à ïðè T < 276 K — ìîíîêëiííà ñòðóêòóðè. Âèçíà÷åíî ñòðèáîê îá’ºìó ïðè
íèçüêîòåìïåðàòóðíîìó ôàçîâîìó ïåðåõîäi, ùî ñêëàâ ∼ 8,5 ñì3/ìîëü àáî 1,7%. Âèâ÷åíî òåìïåðà-
òóðíi çàëåæíîñòi ãðàòêîâèõ ïàðàìåòðiâ i êîåôiöiºíòiâ ëiíiéíîãî òà îá’ºìíîãî òåïëîâîãî ðîçøèðåííÿ
îáîõ ôàç. ßê äëÿ ñåðåäíüî¿, òàê i äëÿ íèçüêîòåìïåðàòóðíî¿ ìîäèôiêàöi¿ ñïîñòåðiãàºòüñÿ iñòîòíà
àíiçîòðîïiÿ òåïëîâî¿ äåôîðìàöi¿ êðèñòàëiâ óçäîâæ îêðåìèõ êðèñòàëîãðàôi÷íèõ íàïðÿìêiâ. Îòðèìàíi
ðåçóëüòàòè ïðîàíàëiçîâàíî iç çàëó÷åííÿì ïîïåðåäíiõ ñòðóêòóðíèõ äîñëiäæåíü. Ïîêàçàíî, ùî ó
âiäñóòíîñòi îáåðòàíü ïðè íèçüêèõ òåìïåðàòóðàõ ãðàòêà º íåñòiéêîþ âiäíîñíî ìîíîêëiííèõ ñïîòâî-
ðåíü, îöiíêà ÿêèõ çà çíàêîì òà ïîðÿäêîì âåëè÷èíè âiäïîâiäຠñïîñòåðåæåííÿì.
PACS: 61.10.–i, 61.46.+w, 65.70.+y
Ââåäåíèå
Ïîëó÷åíèå ÷èñòîãî ôóëëåðèòà C70 äîëãîå âðå-
ìÿ áûëî äîâîëüíî òðóäíîé çàäà÷åé. Íàëè÷èå ïðè-
ìåñè, â îñíîâíîì êîìïîíåíòîâ ðàñòâîðèòåëÿ èëè
ìîëåêóë C60 , ñóùåñòâåííî çàòðóäíÿëî èññëåäî-
âàíèÿ ñòðóêòóðû, îðèåíòàöèîííûõ ôàçîâûõ ïåðå-
õîäîâ è ôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ C70 . Òîëüêî ðàç-
ðàáîòàííûå â ïîñëåäíåå âðåìÿ ñóáëèìàöèîííûå
ìåòîäèêè ïîçâîëÿþò ïîëó÷àòü äîâîëüíî ÷èñòûå
(áîëåå 99,9%) îáðàçöû òâåðäîãî C70 .
Äîáàâëåíèå ê C60 äåñÿòè àòîìîâ óãëåðîäà ïðè-
âîäèò ê çíà÷èòåëüíûì êà÷åñòâåííûì èçìåíåíèÿì
ñâîéñòâ ìîëåêóë è îáðàçóåìûõ èìè êîíäåíñèðî-
âàííûõ ôàç. Ìîëåêóëû òåðÿþò áëèçêóþ ê ñôåðè-
÷åñêîé èêîñàýäðè÷åñêóþ ñèììåòðèþ Ih è ïðèîá-
ðåòàþò ôîðìó ýëëèïñîèäà âðàùåíèÿ ñèììåòðèè
D5h .  îòëè÷èå îò C60 , èìåþùåãî òîëüêî îäèí
ôàçîâûé ïåðåõîä ïîðÿäîê–áåñïîðÿäîê ïðè 260 Ê
è äâå êóáè÷åñêèå ôàçû, â ÷èñòîì ôóëëåðèòå C70
íàáëþäàþòñÿ äâà îðèåíòàöèîííûõ ïåðåõîäà ïåð-
âîãî ðîäà â îáëàñòè òåìïåðàòóð 280 è 340 Ê è òðè
ðàâíîâåñíûå ôàçû [1]. Íàëè÷èå â C70 äâóõ ôàçî-
âûõ ïåðåõîäîâ è áîëåå íèçêàÿ ñèììåòðèÿ äâóõ
íèçêîòåìïåðàòóðíûõ îðèåíòàöèîííî óïîðÿäî÷åí-
íûõ ôàç îáóñëîâëåíû, â îñíîâíîì, èçìåíåíèåì
õàðàêòåðà è âåëè÷èíû àíèçîòðîïíîãî ìåæìîëåêó-
ëÿðíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, îïðåäåëÿåìûõ ïîíèæåí-
íîé ïî ñðàâíåíèþ ñ C60 ñèììåòðèåé ìîëåêóë.
Èçó÷åíèþ ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ è ñòðóêòóðû
ôàç ôóëëåðèòà C70 óäåëÿëîñü áîëüøîå âíèìàíèå
© À. Ï. Èñàêèíà, A. È. Ïðîõâàòèëîâ, M. A. Ñòðæåìå÷íûé, Ê. À. ßãîòèíöåâ, 2001
è ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè âûïîëíåíî çíà÷èòåëüíîå
êîëè÷åñòâî ðàáîò. Ðåçóëüòàòû ïðåäøåñòâóþùèõ
ñòðóêòóðíûõ èññëåäîâàíèé, ïðîâåäåííûå íà îá-
ðàçöàõ ðàçëè÷íîãî ñîñòàâà, ìîðôîëîãèè è ìåòîäà
ïðèãîòîâëåíèÿ, ñèëüíî îòëè÷àþòñÿ äðóã îò äðóãà.
Ýòî çàñòàâèëî íàñ ïðîàíàëèçèðîâàòü äîñòàòî÷íî
áîëüøîé îáúåì ñòðóêòóðíûõ äàííûõ è ïðèéòè ê
ðàçóìíîé êàðòèíå ñòðóêòóðíûõ ïðåâðàùåíèé â
ôóëëåðèòå C70 . Áî′ëüøàÿ ÷àñòü èìåâøèõñÿ ê íà-
÷àëó íàøèõ èññëåäîâàíèé ñòðóêòóðíûõ äàííûõ
êðèòè÷åñêè ñèñòåìàòèçèðîâàíà â òàáë. 1. Âûâîäû
íàøåãî àíàëèçà ïîìåùåíû âî ââåäåíèå.
Ôàçîâûå ïåðåõîäû â ôóëëåðèòå C70 , îñîáåííî
âûñîêîòåìïåðàòóðíûé, âåñüìà ÷óâñòâèòåëüíû ê
íàëè÷èþ â êðèñòàëëàõ ïðèìåñåé, ñòðóêòóðíûõ äå-
ôåêòîâ è òåðìè÷åñêèõ íàïðÿæåíèé, êîòîðûå ñó-
ùåñòâåííî ñìåùàþò èõ â îáëàñòü íèçêèõ òåì-
ïåðàòóð. Âûñîêîòåìïåðàòóðíàÿ ôàçà ÿâëÿåòñÿ
îðèåíòàöèîííî ðàçóïîðÿäî÷åííîé è â çàâèñèìîñ-
òè îò ìåòîäà ïðèãîòîâëåíèÿ è ÷èñòîòû èñõîäíîãî
ìàòåðèàëà ìîæåò èìåòü ïëîòíîóïàêîâàíóþ êóáè-
÷åñêóþ ÃÖÊ ëèáî ãåêñàãîíàëüíóþ ÃÏÓ ðåøåòêó.
Ïðàêòè÷åñêè ðàâíàÿ âåðîÿòíîñòü ïîëó÷åíèÿ òîé
èëè äðóãîé ñòðóêòóðû îáóñëîâëåíà õîðîøî èç-
âåñòíûì ìàëûì ðàçëè÷èåì ýíåðãèè ÃÖÊ è ÃÏÓ
ðåøåòîê ñ òèïàìè óêëàäêè ñëîåâ ìîëåêóë ñîîòâåò-
ñòâåííî abcabc è abab [4,21–23]. Ïî ýòîé ïðè÷èíå
äîëãîå âðåìÿ íå óäàâàëîñü îäíîçíà÷íî ðàçðåøèòü
âîïðîñ, êàêàÿ æå èç ïëîòíîóïàêîâàííûõ ñòðóêòóð
âûñîêîòåìïåðàòóðíîé ôàçû ÿâëÿåòñÿ ñòàáèëüíîé.
Ôèøåð è Õåéíè [1] îòìå÷àþò, ÷òî ÃÖÊ ñòðóêòóðà
äëÿ î÷èùåííûõ, ñóõèõ è îòîææåííûõ îáðàç-
öîâ ïðè òåìïåðàòóðàõ âûøå 345 Ê ÿâëÿåòñÿ áîëåå
ñòàáèëüíîé è ïðàêòè÷åñêè íè â îäíîé èç ðà-
áîò [1,2,4,10,11,26–28] íå íàáëþäàëîñü òðàíñ-
ôîðìàöèè ñòðóêòóðû ñ ïîñëåäîâàòåëüíîñòüþ óê-
ëàäêè abcabc ïëîòíîóïàêîâàííûõ ñëîåâ â abab
óïàêîâêó. Â òî æå âðåìÿ ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòó-
ðàõ ïðåîáðàçîâàíèå ÃÏÓ â ÃÖÊ ðåøåòêó ïðîèñõî-
äèò äîâîëüíî ëåãêî. Ýòè ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðå-
çóëüòàòû ñîîòâåòñòâóþò âûâîäàì, ñëåäóþùèì
òàêæå èç ðàñ÷åòîâ ñòðóêòóðû C70 ìåòîäîì ìîëåêó-
ëÿðíîé äèíàìèêè [29]. Îäíàêî åñòü è ðàáîòû, èç
êîòîðûõ ñëåäóþò ïðîòèâîïîëîæíûå âûâîäû. Cî-
ãëàñíî ïîñëåäíèì äàííûì [23], ïðè èñïàðåíèè
C70 ïðè T = 650 Ê è êîíäåíñàöèè íà ïîäëîæêó
ïðè T = 550 Ê ïîëó÷åíû ãåêñàãîíàëüíûå ÃÏÓ ìî-
íîêðèñòàëëû, à ïðè èñïàðåíèè ïðè T = 450 Ê è
êîíäåíñàöèè íà ïîäëîæêó ïðè T = 300 Ê ðàñòóò
ïðåèìóùåñòâåííî êóáè÷åñêèå êðèñòàëëû ÃÖÊ
ñèììåòðèè. Ìîíîêðèñòàëëû ãåêñàãîíàëüíîé ñèì-
ìåòðèè ñ ñîîòíîøåíèåì ïàðàìåòðîâ c/a, áëèçêèì
ê èäåàëüíîìó (ñì. òàáë. 1), áûëè òàêæå ïîëó÷åíû
ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå âûðàùèâàíèåì èç
ðàñòâîðà [24]. Ïîñëåäíèå ôàêòû ìîæíî ðàññìàò-
ðèâàòü êàê åùå îäíî ïîäòâåðæäåíèå ìàëîñòè ðàç-
ëè÷èÿ ýíåðãèé ýòèõ äâóõ ïëîòíîóïàêîâàííûõ ðå-
øåòîê. Âñëåäñòâèå ýòîãî ôîðìèðîâàíèå òîé èëè
èíîé ñòðóêòóðû ïðè êðèñòàëëèçàöèè ìîãóò îï-
ðåäåëÿòüñÿ íåçíà÷èòåëüíûìè ìåòîäè÷åñêèìè èëè
èíûìè ýêñïåðèìåíòàëüíûìè íþàíñàìè. Êàê ðàâ-
íîâåñíàÿ êóáè÷åñêàÿ ÃÖÊ, òàê è ìåíåå ñòàáèëüíàÿ
ãåêñàãîíàëüíàÿ ÃÏÓ ôàçû èìåþò âûñîêóþ ïëîò-
íîñòü äåôåêòîâ óïàêîâêè [1,4], êîòîðûå îêàçûâà-
þò çàìåòíîå âëèÿíèå íà äèôðàêöèîííóþ êàðòèíó,
ôàçîâûå ïåðåõîäû è ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà ôàç.
Òîò èëè èíîé òèï ñòðóêòóðû, ïîëó÷åííîé ïðè
êðèñòàëëèçàöèè C70 , îïðåäåëÿåò ñ ïîíèæåíèåì
òåìïåðàòóðû äâà ðàçëè÷íûõ êàíàëà ôàçîâûõ ïðå-
îáðàçîâàíèé â êðèñòàëëàõ ñ òðåõ- èëè äâóõñëîé-
íîé óêëàäêîé ïëîòíîóïàêîâàííûõ ñëîåâ ìîëåêóë.
Ïðè îõëàæäåíèè ðàâíîâåñíîé ÃÖÊ ôàçû äî
òåìïåðàòóð íèæå 340 K ïðîèñõîäèò çàìîðàæèâà-
íèå âðàùàòåëüíîãî äâèæåíèÿ ìîëåêóë âîêðóã êî-
ðîòêèõ îñåé è îðèåíòèðîâàíèå èõ äëèííûõ îñåé
ïàðàëëåëüíî îäíîé èç ïðîñòðàíñòâåííûõ äèàãîíà-
ëåé êóáà. Cèììåòðèÿ Fm3m âûñîêîòåìïåðàòóðíîé
êóáè÷åñêîé ðåøåòêè ïîíèæàåòñÿ äî ðîìáîýäðè-
÷åñêîé R3m. Còàáèëüíîñòü ïðîìåæóòî÷íîé ðîì-
áîýäðè÷åñêîé ôàçû ïîäòâåðæäàåòñÿ ýêñïåðè-
ìåíòàìè [8,30], â êîòîðûõ íàáëþäàëñÿ ïåðåõîä
ÃÖÊ—ðîìáîýäðè÷åñêàÿ ôàçà ïîä âîçäåéñòâèåì
âñåñòîðîííåãî äàâëåíèÿ. Ðîìáîýäðè÷åñêàÿ ôàçà
ïîÿâëÿëàñü òàêæå â ðåçóëüòàòå îáëó÷åíèÿ ÃÖÊ
êðèñòàëëîâ âûñîêîýíåðãåòè÷íûìè òÿæåëûìè èî-
íàìè [13]. Ïðè íàãðåâå òàêèõ îáðàçöîâ äî 400 Ê
ïðîèñõîäèë îáðàòíûé ïåðåõîä ðîìáîýäðè÷åñêàÿ
ôàçà—ÃÖÊ.
Ïîñëåäóþùåå ïîíèæåíèå òåìïåðàòóðû äî
T < 280 Ê ïðèâîäèò ê çàìîðàæèâàíèþ âðàùåíèÿ
òàêæå âîêðóã äëèííûõ îñåé ìîëåêóë. Â ðåçóëüòà-
òå íàáëþäàåòñÿ ïðåâðàùåíèå ðîìáîýäðè÷åñêîé â
ìîíîêëèííóþ ôàçó, ïðîñòðàíñòâåííàÿ ãðóïïà
ñèììåòðèè êîòîðîé åùå íå óñòàíîâëåíà. Âî âñåõ
òðåõ ôàçàõ ñîõðàíÿåòñÿ îñíîâíîé ñòðóêòóðíûé
ìîòèâ óêëàäêè abcabc ïëîòíîóïàêîâàííûõ ñëîåâ
âäîëü ãëàâíûõ íàïðàâëåíèé êðèñòàëëîâ: âäîëü
îäíîé èç ïðîñòðàíñòâåííûõ äèàãîíàëåé 〈111〉 êó-
áè÷åñêîé ÿ÷åéêè, âäîëü ðîìáîýäðè÷åñêîé è ìîíî-
êëèííîé îñåé [11].  ñðåäíåé ðîìáîýäðè÷åñêîé è
íèçêîòåìïåðàòóðíîé ìîíîêëèííîé ôàçàõ îðèåíòà-
öèÿ äëèííûõ îñåé ìîëåêóë îäèíàêîâà — îíè
ïåðïåíäèêóëÿðíû áàçèñíûì ïëîòíîóïàêîâàí-
íûì ñëîÿì. Ïðè ïîâûøåííûõ äàâëåíèÿõ îò íîð-
ìàëüíîãî äî 17 ÃÏà [31] è êîìíàòíîé òåìïåðàòó-
ðå îáíàðóæåíû åùå äâà ôàçîâûõ ïåðåõîäà ïðè
P = (2,2 ± 0,2) ÃÏa è P = (5,52 ± 0,5) ÃÏa, êîòî-
ðûå àâòîðû ñâÿçûâàþò ñ äàëüíåéøèì èçìåíåíèåì
Ñòðóêòóðà, ïàðàìåòðû ðåøåòêè è àíèçîòðîïèÿ òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ ôóëëåðèòà C70
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåpàòóp, 2001, ò. 27, ¹ 12 1407
Òàáëèöà 1
Ðàáîòû ïî èññëåäîâàíèþ ñòðóêòóðíûõ õàðàêòåðèñòèê êðèñòàëëè÷åñêèõ ôàç ôóëëåðèòà C70
¹
ï/ï
Ìåòîä.
Õàðàêòåðèñòèêà îáðàçöà
T , Ê Òèï ðåøåòêè,
ñèììåòðèÿ
Ïàðàìåòðû ðåøåòêè, A° Èñòî÷íèê
1 Ðåíòãåí, TÝM, ñèíõðîòðîí. 440 Êóáè÷åñêàÿ ÃÖÊ a = 15,01 Vaughan et al. (1991) [2]
Ïîëèêðèñòàëë, èç ðàñòâîðà,
÷èñòîòà > 99 %
Ãåêñàãîíàëüíàÿ ÃÏÓ a = 10,62 , c = 17,31,
c/a = 1,630
2 Påíòãåí. Ìîíîêðèñòàëë,
÷èñòîòà íå óêàçàíà
293 Êóáè÷åñêàÿ ÃÖÊ a = 14,96 Fleming et al. (1991) [3],
Fisher and Heiney (1993) [1]
3 Ðåíòãåí, TÝM.
Ìîíîêðèñòàëë, ðîñò èç ãàçîâîé
ôàçû, 99,9 %
≥ 293 Êóáè÷åñêàÿ ÃÖÊ
Ãåêñàãîíàëüíàÿ ÃÏÓ-II
P6
3
/mmc
a = 14,96
a = 10,56, c = 17,18,
c/a = 1,627
Verheijen et al.
(1992) [4]
293 ÃÏÓ-I
P6
3
/mmc
a = 10,11, c = 18,58,
c/a = 1,838
220 ÃÏÓ (ìîíîêëèííàÿ) a = 20,04, c = 18,53
100 ÃÏÓ (ìîíîêëèííàÿ) a = 19,96, c = 18,51
4 Ýëåêòðîííàÿ ìèêðîñêîïèÿ,
ÒÝÌ. Ìîíîêðèñòàëë èç
ðàñòâîðà, > 99%
293 Ãåêñàãîíàëüíàÿ ÃÏÓ
P6
3
/mmc
a = 10,1 ± 0,5,
c = 17,0 ± 0,8,
c/a = 1,683
Dravid et al. (1992) [5]
5 Ýëåêòðîíîãðàôèÿ. 300 Ãåêñàãîíàëüíàÿ ÃÏÓ à = 10,6 ± 0,4,
ñ = 17,2 ± 0,6, c/a = 1,623
Tomita et al. (1992) [6]
Ìîíîêðèñò. ïëåíêà, < 1% C
60
104 Ãåêñàãîíàëüíàÿ ÃÏÓ a
104
/a
300
= 0,96
6 Ïîðîøêîâàÿ ðåíòãåíîãðàôèÿ.
Äðóãèõ ôóëëåðåíîâ äî
ñóáëèìàöèè ìåíåå 4%
âáëèçè T
m
295
Êóáè÷åñêàÿ ÃÖÊ
Ðîìáîýäðè÷åñêàÿ
a = 14,87
a
h
= 9,93, c
h
= 27,31
Kawamura et al. (1992)
[7]
7 Ðåíòãåí.
Ïîëèêðèñòàëë, 98,5 %
(1,5% C
60
), ñóáëèìàöèÿ
293 Êóáè÷åñêàÿ ÃÖÊ
Ðîìáîýäðè÷åñêàÿ
à
1
= 14,943(1),
à
2
= 14,898(6)
a = 14,96(2),
α = 85,7(1)°
Christides et al. (1993)
[8]
8 Ðåíòãåí. Ïîëèêðèñòàëë, ñóáëè-
ìàöèÿ 723 Ê, îñàæäåíèå 473 Ê
293 Êóáè÷åñêàÿ ÃÖÊ
Fm3m
a = 14,89(1) Valsakumar et al. (1993)
[9]
Ïîëèêðèñòàëë èç ðàñòâîðà 293 Ãåêñàãîíàëüíàÿ ÃÏÓ
P6
3
/mmc
a = 10,53(1), c = 17,24(1),
c/a = 1,637
9 Ýëåêòðîíîãðàôèÿ è ýëåêòðîí-
íàÿ ìèêðîñêîïèÿ, ðåíòãåí.
Cóáëèìàöèÿ, > 99,9%
> 337 Êóáè÷åñêàÿ ÃÖÊ
Ãåêñàãîíàëüíàÿ ÃÏÓ-II
a = 14,60
a = 10,60, c = 17,30,
c/a = 1,632
van Tendeloo et al.
(1993) [10]
< 280 ÃÏÓ-I c/a = 1,82
À. Ï. Èñàêèíà, A. È. Ïðîõâàòèëîâ, M. A. Ñòðæåìå÷íûé, Ê. À. ßãîòèíöåâ
1408 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåpàòóp, 2001, ò. 27, ¹ 12
¹
ï/ï
Ìåòîä.
Õàðàêòåðèñòèêà îáðàçöà
T , Ê Òèï ðåøåòêè,
ñèììåòðèÿ
Ïàðàìåòðû ðåøåòêè, A° Èñòî÷íèê
10 Ðåíòãåí. Ïîëèêðèñòàëë,
ñóáëèìàöèÿ, 99,9%
440
300
Êóáè÷åñêàÿ ÃÖÊ Fm3m
Ðîìáîýäðè÷åñêàÿ R3m
a = 15,01
a
h
= 10,128 ± 0,0005,
c
h
= 27,852 ± 0,008
Vaughan et al. (1993)
[11]
15 Ìîíîêëèííàÿ
C2, Cm, P2
1
èëè Pm
a = 9,9318 ± 0,0007,
b = 10,0422 ± 0,0012,
c = 27,774 ± 0,003,
γ = 119,637° ± 0,003°
11 Ðåíòãåí. Ìîíîêðèñòàëë 295 Êóáè÷åñêàÿ ÃÖÊ a = 14,90(4) Meingast et al. (1993) [12]
Ïîëèêðèñòàëë, ñóáëèìàöèÿ,
÷èñòîòà èñõîäíîãî ìàòåðèàëà
> 99,5% C
70
Êóáè÷åñêàÿ ÃÖÊ +
ãåêñàãîíàëüíàÿ ÃÏÓ
a = 14,851(6)
12 Ðåíòãåí. Ïîëèêðèñòàëë C
70
290 Êóáè÷åñêàÿ ÃÖÊ a = 15,08 Misof et al. (1993) [13]
Ïîëèêðèñòàëë C
70
, îáëó÷åííûé
òÿæåëûìè èîíàìè âûñîêîé ýíåðãèè
290 Êóáè÷åñêàÿ ÃÖÊ →
ðîìáîýäðè÷åñêàÿ
a = 14,98, α = 85,6°
13 Ðåíòãåí. Ïîëèêðèñòàëë,
ñóáëèìèðîâàí, 99,9 %
293 Ðîìáîýäðè÷åñêàÿ a = 10,958, α = 55,04° Kawamura et al. (1994)
[14]
Ñ
70
+ 10% Ñ
60
Êóáè÷åñêàÿ ÃÖÊ
+ ãåêñàãîíàëüíàÿ ÃÏÓ
a = 15,01
14 Ðåíòãåí. Ïîëèêðèñòàëë,
ñóáëèìèðîâàí, C
60
íå
îáíàðóæåíî
356
381
Êóáè÷åñêàÿ ÃÖÊ
Ãåêñàãîíàëüíàÿ ÃÏÓ
a = 14,974
a = 10,614, c = 17,311,
c/a = 1,631
McGhie et al. (1994) [15]
Êóáè÷åñêàÿ ÃÖÊ a = 14,980
Ãåêñàãîíàëüíàÿ ÃÏÓ a = 10,606, c = 17,266,
c/a = 1,628
15 Ðåíòãåí. Ïîëèêðèñòàëë,
÷èñòîòà íå óêàçàíà
293 Ãåêñàãîíàëüíàÿ ÃÏÓ-II a = 10,8, c = 17,5,
c/a = 1,62
Mitsuki et al. (1994) [16]
Ãåêñàãîíàëüíàÿ ÃÏÓ-I a = 10,1, c = 18,7,
c/a = 1,85
16 Ðåíòãåí. Ìîíîêðèñòàëë 220 Îðòîðîìáè÷åñêàÿ
Pbnm
a = b = 20,033,
c = 18,53
van Smaalen et al.
(1994) [17]
17 Ðåíòãåí.
Ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèå ïëåíêè
< 280
(251)
Äåôîðìèðîâàííàÿ ãåêñà-
ãîíàëüíàÿ ÃÏÓ, aíàëîã
ðîìáîýäðè÷åñêîé [4]
a = c = 19,6, b = 18,5 Ramasesha et al. (1994)
[18]
Ñóáëèìàöèÿ, ÷èñòîòà íå
óêàçàíà
290–350 Ãåêñàãîíàëüíûå
ÃÏÓ-I + ÃÏÓ-II
a = b = 10,48, c = 17,5
(c/a = 1,67) è
a = b = 10,77, c = 17,64
(c/a = 1,638)
373 Êóáè÷åñêàÿ ÃÖÊ a = 14,8
Ñòðóêòóðà, ïàðàìåòðû ðåøåòêè è àíèçîòðîïèÿ òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ ôóëëåðèòà C70
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåpàòóp, 2001, ò. 27, ¹ 12 1409
îðèåíòàöèîííîãî ïîðÿäêà â ôóëëåðèòå C70 . Â
ñëó÷àå êðèñòàëëèçàöèè ôóëëåðèòà â ìåíåå ñòà-
áèëüíóþ ãåêñàãîíàëüíóþ ÃÏÓ ñòðóêòóðó ïðè ïî-
íèæåíèè òåìïåðàòóðû ïðîèñõîäÿò òàêæå äâà ôà-
çîâûõ ïðåâðàùåíèÿ, îáóñëîâëåííûõ òàêèì æå
ïîñëåäîâàòåëüíûì âûìîðàæèâàíèåì ñòåïåíåé ñâî-
áîäû âðàùàòåëüíîãî äâèæåíèÿ îòíîñèòåëüíî
ìàëûõ è áîëüøîé îñåé ìîëåêóë. Îäíàêî âñå ýòè
ïðåâðàùåíèÿ îñóùåñòâëÿþòñÿ íà áàçå ñòðóêòóðû ñ
äâóõñëîéíîé abab óêëàäêîé, è ïðè âûñîêîòåìïå-
ðàòóðíîì ïåðåõîäå îêîëî 337 Ê ãëîáàëüíîãî èç-
ìåíåíèÿ ñèììåòðèè íå ïðîèñõîäèò. Âûñîêîòåìïå-
¹
ï/ï
Ìåòîä.
Õàðàêòåðèñòèêà îáðàçöà
T , Ê Òèï ðåøåòêè,
ñèììåòðèÿ
Ïàðàìåòðû ðåøåòêè, A° Èñòî÷íèê
18 Ðåíòãåí. Ïîëèêðèñòàëë è
ìîíîêðèñòàëë, èñõîäíàÿ
÷èñòîòà C
70
> 99,5%
295
383
Äåôîðìèðîâàííàÿ ãåê-
ñàãîíàëüíàÿ ÃÏÓ-I
Ãåêñàãîíàëüíàÿ ÃÏÓ-II
a = 10,11(1),
c = 18,58(5), c/a = 1,84
a = 10,54(6),
c = 17,07(7), c/a = 1,62
Meingast et al. (1994)
[19]
19 Ðåíòãåí. Ïîëèêðèñòàëë, èç
ðàñòâîðà, ïðèìåñåé < 1%
300 Ãåêñàãîíàëüíàÿ ÃÏÓ a = 10,55(1),
c = 17,27(1), c/a = 1,637
Janaki et al. (1995) [20]
77 Ãåêñàãîíàëüíàÿ ÃÏÓ a = 10,45(1),
c = 17,21(1), c/a = 1,647
Ïîðîøîê, ïðèãîòîâëåí èçìåëü-
÷åíèåì ìîíîêðèñòàëëîâ, 99,99%
300 Ðîìáîýäðè÷åñêàÿ a
h
= 10,13(1),
c
h
= 27,77(1)
6% êóáè÷åñêàÿ ÃÖÊ a = 14,89(1)
10 Ìîíîêëèííàÿ a = 10,04, b = 9,90,
c = 27,77, γ = 119,64°
20 Ðåíòãåí, ñèíõðîòðîí. Ìîíî-
êðèñòàëë, ñóáëèìèðîâàí, 99,99%
293 Ãåêñàãîíàëüíàÿ ÃÏÓ a = 10,104(5),
c = 18,584(10),
c/a = 1,839
Blanc et al. (1994, 1996)
[21,22]
21 Ðåíòãåí, ÑÝM. Ìîíîêðèñòàëë,
ñóáëèìàöèÿ ïðè 923 K, îñàæäå-
íèå ïðè 823 K
293 Äåôîðìèðîâàííàÿ ÃÏÓ a = 10,10, c = 18,55,
c/a = 1,837
Komori et al. (1997) [23]
Ñóáëèìàöèÿ ïðè 723 K, 293 Êóáè÷åñêàÿ ÃÖÊ a = 10,55
îñàæäåíèå ïðè 573 K Ðîìáîýäðè÷åñêàÿ a = 11,03, α = 54,8°
22 Ðåíòãåí.
Ïîëèêðèñòàëë, èç ðàñòâîðà
300 Ãåêñàãîíàëüíàÿ ÃÏÓ
P6
3
/mmc
a = 10,593, c = 17,262,
c/a = 1,629
5
Ghosh et al. (1998) [24]
100 Ìîíîêëèííàÿ P2
1
/ m a = 10,99, b = 16,16,
c = 9,85, β = 107,75°
23 Ñêàíèðóþùàÿ, òðàíñìècñèîí-
íàÿ ýëåêòðîííàÿ ìèêðîñêîïèÿ
è ýëåêòðîííàÿ äèôðàêöèÿ íàíî-
÷àñòèö, àýðîçîëüíûé ðåàêòîð-
íûé ìåòîä, ÷èñòîòà C
70
> 98%
300
100, 77
Moðôîëîãèÿ — ãåê-
ñàãîíîé ôîðìû ïëàñ-
òèíû, èêîñàýäðè÷åñêèå
è 10-óãîëüíûå ÷àñòèöû;
ñòðóêòóðà — êóáè-
÷åñêàÿ ÃÖÊ, ðîìáîýäðè-
÷åñêàÿ; ìíîæåñòâåííîå
äâîéíèêîâàíèå
Pauwels et al. (1999)
[25]
À. Ï. Èñàêèíà, A. È. Ïðîõâàòèëîâ, M. A. Ñòðæåìå÷íûé, Ê. À. ßãîòèíöåâ
1410 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåpàòóp, 2001, ò. 27, ¹ 12
ðàòóðíàÿ è ñðåäíÿÿ ôàçû â ýòîì ñëó÷àå èìåþò
ãåêñàãîíàëüíûå ðåøåòêè. Ôàçîâûé ïåðåõîä ñî-
ïðîâîæäàåòñÿ òîëüêî ðåçêèì èçìåíåíèåì îòíîøå-
íèÿ ïàðàìåòðîâ c/a îò 1,63 äî 1,82 [4] âñëåäñòâèå
âûñòðàèâàíèÿ ìîëåêóë äëèííûìè îñÿìè âäîëü
îñè c. Ïðè äàëüíåéøåì ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû â
îáëàñòè ∼ 276 Ê ïðîèñõîäèò ïåðåõîä ãåêñàãîíàëü-
íîé â ìîíîêëèííóþ ôàçó, â êîòîðîé âðàùåíèå
âîêðóã äëèííûõ îñåé ìîëåêóë çàìîðîæåíî. Âî
âñåõ òðåõ ôàçàõ ñîõðàíÿåòñÿ äâóõñëîéíàÿ óïàêîâ-
êà, à â äâóõ íèçêîòåìïåðàòóðíûõ — îðèåíòàöèÿ
áîëüøèõ îñåé ìîëåêóë.
 âûñîêîòåìïåðàòóðíîé îáëàñòè â èñõîäíûõ
îáðàçöàõ ÷àñòî íàáëþäàåòñÿ ñîñóùåñòâîâàíèå êó-
áè÷åñêîé è ãåêñàãîíàëüíîé ôàç. Ýòî îáñòîÿòåëüñò-
âî, à òàêæå ñêëîííîñòü èõ ê ñóùåñòâåííîìó ïåðå-
îõëàæäåíèþ îïðåäåëÿþò íàëè÷èå ïðè íèçêèõ
òåìïåðàòóðàõ íàðÿäó ñî ñòàáèëüíûìè ðÿäà íåðàâ-
íîâåñíûõ ñîñòîÿíèé. Â ðàáîòå [4] îáíàðóæåíû 5
ôàç: ÃÖÊ ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ; ðîìáîýäðè-
÷åñêàÿ è èäåàëüíàÿ ÃÏÓ-II ñ îòíîøåíèåì ïàðà-
ìåòðîâ ðåøåòêè c/a = 1,63; äåôîðìèðîâàííàÿ
ÃÏÓ-I ñ îòíîøåíèåì c/a = 1,82 ïðè êîìíàòíîé
òåìïåðàòóðå è ìîíîêëèííàÿ ôàçà ïðè íèçêèõ òåì-
ïåðàòóðàõ. Àíàëîãè÷íûå ôàçû íàáëþäàëèñü
òàêæå â ðàáîòå [10], è èç ðàñ÷åòîâ [32] èçìåíåíèÿ
ýíåðãèè ñâÿçè â êðèñòàëëàõ C70 â çàâèñèìîñòè îò
ðàññòîÿíèÿ ìåæäó áëèæàéøèìè ñîñåäíèìè ìîëå-
êóëàìè ïîêàçàíà âîçìîæíîñòü èõ îáðàçîâàíèÿ.
Ïî äàííûì [24], â äîâîëüíî øèðîêîì òåìïåðà-
òóðíîì èíòåðâàëå 270–170 Ê íàáëþäàåòñÿ ñîñó-
ùåñòâîâàíèå ìîíîêëèííîé è èäåàëüíîé ãåêñàãî-
íàëüíîé ôàç. Ïåðåõîä ê ìîíîêëèííîé ñòðóêòóðå
ïðîèñõîäèò íåïîñðåäñòâåííî èç èäåàëüíîé ÃÏÓ è
â îòñóòñòâèå äåôîðìèðîâàííîé ïðîìåæóòî÷íîé
ãåêñàãîíàëüíîé ôàçû ñ îòíîøåíèåì ïàðàìåòðîâ
ñ/a = 1,82. Ïðåäëàãàåòñÿ îðèåíòàöèîííàÿ ìîäåëü
ôàçîâîãî ïåðåõîäà. Còîëü øèðîêàÿ îáëàñòü ñîñó-
ùåñòâîâàíèÿ äâóõ ôàç îáúÿñíÿåòñÿ âîçíèêíîâåíè-
åì â îáðàçöàõ çíà÷èòåëüíûõ îòðèöàòåëüíûõ ìåæ-
ôàçíûõ íàïðÿæåíèé ïðè çàðîæäåíèè è ðîñòå
ìîíîêëèííîé ôàçû. Â ñâÿçè ñ ïîñëåäíèì îòìå-
òèì, ÷òî â ôóëëåðèòå C60 èíòåðâàë ñîñóùåñòâîâà-
íèÿ äâóõ êóáè÷åñêèõ ôàç ïðè îðèåíòàöèîííîì
ïåðåõîäå ïðè 260 Ê çíà÷èòåëüíî ìåíüøå [33,34] è
íå ïðåâûøàåò íåñêîëüêèõ ãðàäóñîâ. Â ðàáî-
òàõ [6,16] ôàçîâûé ïåðåõîä ÃÖÊ—ðîìáîýäðè÷åñ-
êàÿ ôàçà íàáëþäàëñÿ ïðè 280 Ê ïðè ïîíèæåíèè è
ìîíîêëèííàÿ ÃÖÊ ïðè 240 K ïðè ïîâûøåíèè òåì-
ïåðàòóðû îáðàçöîâ. Îòìå÷àåòñÿ [1] îñîáåííî âû-
ñîêàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ â C70
ê ñêîðîñòè îõëàæäåíèÿ è äîâîëüíî ñëàáàÿ ê ñêî-
ðîñòè íàãðåâà. Òàê, â êàëîðèìåòðè÷åñêèõ èññëå-
äîâàíèÿõ ïðè íàãðåâå îáðàçöîâ ïåðåõîä ðîìáîýä-
ðè÷åñêàÿ ôàçà—ÃÖÊ ïî÷òè âñåãäà ïðîèñõîäèë
âáëèçè 340 Ê, â òî æå âðåìÿ ïðè îáðàòíîì ïðîõî-
äå ïî òåìïåðàòóðå ýòîò ïåðåõîä óäàâàëîñü «çàìî-
ðîçèòü» ïî÷òè íà 50 Ê.
Ñóùåñòâåííîå ðàñõîæäåíèå äàííûõ ðàçíûõ
ðàáîò î òåìïåðàòóðàõ ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ, êîëè-
÷åñòâå è ñòðóêòóðå ôàç, âûïîëíåííûõ äàæå íà
îáðàçöàõ âûñîêîé ÷èñòîòû, îáóñëîâëåíî, ñêîðåå
âñåãî, âûñîêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ ñòðóêòóðíûõ
õàðàêòåðèñòèê ôóëëåðèòà C70 ê òåõíîëîãè÷åñêîé
è òåðìè÷åñêîé ïðåäûñòîðèè îáðàçöîâ, âåëè÷èíå
ñêà÷êîâ îáúåìà íà ôàçîâûõ ïåðåõîäàõ è õàðàêòå-
ðó àíèçîòðîïèè òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ ôàç, îïðå-
äåëÿåìîìó èõ ñèììåòðèåé. Íàãëÿäíîå ïðåäñòàâëå-
íèå î âëèÿíèè òåõíîëîãèè ïðèãîòîâëåíèÿ íà
ìîðôîëîãèþ êðèñòàëëèòîâ, èõ êðèñòàëëè÷íîñòü,
òèï ñòðóêòóðû è ñòðóêòóðíîå ñîâåðøåíñòâî äàþò
ïðîâåäåííûå ìåòîäîì ýëåêòðîííîé äèôðàêöèè è
ìèêðîñêîïèè èññëåäîâàíèÿ íàíî÷àñòèö C60 è
C70 [25].
Äî ïîñëåäíåãî âðåìåíè, ê ñîæàëåíèþ, îòñóòñò-
âîâàëè ïîäðîáíûå äàííûå î òåìïåðàòóðíûõ çàâè-
ñèìîñòÿõ ïàðàìåòðîâ è îáúåìîâ ðåøåòêè ðàâíî-
âåñíûõ ôàç ôóëëåðèòà C70 , íà îñíîâå êîòîðûõ
ìîæíî áûëî áû ñäåëàòü áîëåå êîíêðåòíûå êîëè÷å-
ñòâåííûå îöåíêè è çàêëþ÷åíèÿ. Èìåþòñÿ òîëüêî
äàííûå î òåìïåðàòóðíîé ýâîëþöèè îòäåëüíûõ
ýëåìåíòîâ ÿ÷åéêè (âåëè÷èíû ïðîñòðàíñòâåííîé
äèàãîíàëè êóáà âäîëü 〈111〉, ðàññòîÿíèÿ ìåæäó
áëèæàéøèìè ñîñåäÿìè â ïëîñêîñòè (110), îáùåãî
îáúåìà ÿ÷åéêè), ïîëó÷åííûå â ðåíòãåíîâñêèõ èñ-
ñëåäîâàíèÿõ [8] â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 5–470 Ê.
Íåäàâíî ïîëó÷åíû òàêæå òåìïåðàòóðíûå çà-
âèñèìîñòè ïàðàìåòðîâ ðåøåòêè ìîíîêëèííîé
è ãåêñàãîíàëüíîé ôàç â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð
5–300 Ê [24]. Îäíàêî èç ãðàôè÷åñêè ïðèâåäåí-
íûõ â ýòèõ ðàáîòàõ äàííûõ íå ïðåäñòàâëÿåòñÿ
âîçìîæíûì îïðåäåëèòü äëÿ äàëüíåéøåãî àíàëèçà
íå òîëüêî ÷èñëåííûå çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ ðåøåò-
êè â îòäåëüíûõ òåìïåðàòóðíûõ òî÷êàõ èëè âåëè-
÷èíó ñêà÷êà îáúåìà ïðè ôàçîâîì ïåðåõîäå, íî
äàæå îöåíèòü õàðàêòåð òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ
âäîëü ðàçëè÷íûõ êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ íàïðàâ-
ëåíèé. Êðîìå òîãî, ÷òî âàæíåå, ýòè ðåçóëüòàòû
îòíîñÿòñÿ ê ìåòàñòàáèëüíûì äâóõñëîéíûì ñòðóê-
òóðàì.
Òåïëîâîå ðàñøèðåíèå C70 èññëåäîâàíî â ðàáî-
òå [12] íà ïîëè- è ìîíîêðèñòàëëàõ ìåòîäîì ñêà-
íèðóþùåé äèëàòîìåòðèè âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ.
Ìîíîêðèñòàëëè÷åñêèå îáðàçöû èìåëè ÃÖÊ ðå-
øåòêó, à ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèå ïðåññîâêè ñîäåð-
æàëè ÃÖÊ è ÃÏÓ ôàçû. Àâòîðû íå ïðèâîäÿò
äàííûõ î õàðàêòåðå è âåëè÷èíå àíèçîòðîïèè ðàñ-
øèðåíèÿ ïðè ïåðåõîäå êóáè÷åñêèõ êðèñòàëëîâ â
Ñòðóêòóðà, ïàðàìåòðû ðåøåòêè è àíèçîòðîïèÿ òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ ôóëëåðèòà C70
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåpàòóp, 2001, ò. 27, ¹ 12 1411
ðîìáîýäðè÷åñêóþ ôàçó. Õàðàêòåð àíèçîòðîïèè
òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ ìîíîêðèñòàëëîâ C70 èññëå-
äîâàí â ðàáîòå [19], íî îáðàçöû èìåëè ãåêñàãî-
íàëüíóþ ÃÏÓ ñèììåòðèþ.
 íàñòîÿùåé ðàáîòå ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû
ðåíòãåíîâñêèõ èññëåäîâàíèé ñòðóêòóðû, ïàðàìåò-
ðîâ ðåøåòêè è êîýôôèöèåíòîâ òåïëîâîãî ðàñøè-
ðåíèÿ äâóõ ðàâíîâåñíûõ íèçêîòåìïåðàòóðíûõ
ðîìáîýäðè÷åñêîé è ìîíîêëèííîé ôàç ôóëëåðèòà
C70 â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 20–300 Ê. Îïðåäåëå-
íà âåëè÷èíà ñêà÷êà îáúåìà ïðè íèçêîòåìïåðàòóð-
íîì ôàçîâîì ïåðåõîäå è èññëåäîâàíà àíèçîòðîïèÿ
òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ ìîíîêëèííîé è ðîìáîýäðè-
÷åñêîé ôàç. Ïðîâåäåí àíàëèç ïîëó÷åííûõ ðåçóëü-
òàòîâ ñ ó÷åòîì èìåþùèõñÿ ëèòåðàòóðíûõ äàííûõ.
Ìåòîäèêà ýêñïåðèìåíòà
Èññëåäîâàíû ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèå îáðàçöû
C70 , ïîëó÷åííûå ìåòîäîì ñóáëèìàöèè â âàêóóìå.
×èñòîòà îáðàçöîâ áûëà íå õóæå 99,98%. Ðåíòãåíî-
ãðàììû îò ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ îáðàçöîâ ôóëëå-
ðèòà C70 ïîëó÷åíû â Kα-èçëó÷åíèè ìåäíîãî àíîäà
ñ èñïîëüçîâàíèåì äèôðàêòîìåòðà ÄÐÎÍ-3Ì, îñ-
íàùåííîãî ãåëèåâûì êðèîñòàòîì.  êà÷åñòâå ïðè-
ìåðà íà ðèñ. 1 ïîêàçàíà òèïè÷íàÿ äèôðàêòîãðàì-
ìà ïðè òåìïåðàòóðå 20 Ê, ãäå åñòü âñå ôèçè÷åñêèå
îñíîâàíèÿ îæèäàòü óõóäøåíèÿ êà÷åñòâà îòðàæå-
íèé. Cúåìêè äèôðàêòîãðàìì â îáëàñòè 20–300 Ê
ïðîèçâîäèëèñü ñ øàãîì ïî òåìïåðàòóðå 5–10 Ê ñî
ñòàáèëèçàöèåé òåìïåðàòóðû â êàæäîé òî÷êå
± 0,05 Ê âî âðåìÿ çàïèñè äèôðàêòîãðàìì â òå÷å-
íèå ∼ 0,5 ÷. Èññëåäóåìûå îáðàçöû ïðåäñòàâëÿëè
ñîáîé ïîðîøêîîáðàçíûé ôóëëåðèò C70 , ïîñàæåí-
íûé òîíêèì ñëîåì (< 1 ìì) ñ ïîìîùüþ âàêóóì-
íîé çàìàçêè («ðàìçàåâêè») íà ïëîñêóþ ìåäíóþ
ïîäëîæêó êàìåðû êðèîñòàòà, êîòîðàÿ ÷åðåç òåï-
ëîâîé êëþ÷ ïîäñîåäèíåíà ê ãåëèåâîé åìêîñòè.
Ïëåíêà «ðàìçàåâêè» óäåðæèâàëà ïîðîøêîîáðàç-
íûé îáðàçåö íà âåðòèêàëüíîé ïîäëîæêå è îáåñ-
ïå÷èâàëà íàäåæíûé òåïëîâîé êîíòàêò. Ïðè îõ-
ëàæäåíèè äî ñàìûõ íèçêèõ òåìïåðàòóð ïëåíêà
îñòàâàëàñü àìîðôíîé è íå âíîñèëà êàêèõ-ëèáî
îñîáåííîñòåé â ïîëó÷àåìóþ îò ôóëëåðèòa äèô-
ðàêöèîííóþ êàðòèíó. C öåëüþ ïîëó÷åíèÿ íàäåæ-
íûõ äàííûõ î ñòðóêòóðå è ïàðàìåòðàõ ðåøåòêè â
îòäåëüíûõ òåìïåðàòóðíûõ òî÷êàõ íèçêîòåìïåðà-
òóðíîé è ñðåäíåé ôàç áûëè ïîëó÷åíû äèôðàêòî-
ãðàììû â øèðîêîì èíòåðâàëå óãëîâ îòðàæåíèé
2Θ îò 10 äî 60–70°. Ïàðàìåòðû ðåøåòêè ïðè ýòîì
ðàññ÷èòûâàëèñü è óñðåäíÿëèñü ìåòîäîì íàèìåíü-
øèõ êâàäðàòîâ ïî âñåìó ìàññèâó ýêñïåðèìåíòàëü-
íûõ îòðàæåíèé. Òåìïåðàòóðíîå èçìåíåíèå ðåøå-
òî÷íûõ ïàðàìåòðîâ â ïðîìåæóòî÷íûõ ìåæäó
âûáðàííûìè òî÷êàìè èíòåðâàëàõ ïîëó÷åíî â ðå-
çóëüòàòå àíàëèçà òåìïåðàòóðíûõ çàâèñèìîñòåé
íàèáîëåå õàðàêòåðíûõ è èíòåíñèâíûõ äëÿ êàæäîé
èç ôàç îòðàæåíèé ñ ïîñëåäóþùåé èõ ïðèâÿçêîé ê
âåëè÷èíàì, ïîëó÷åííûì â ðåïåðíûõ òî÷êàõ. Ïî-
ãðåøíîñòü îïðåäåëåíèÿ ðåøåòî÷íûõ ïàðàìåòðîâ
ñîñòàâëÿëà ± 0,02%. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè
ïàðàìåòðîâ è îáúåìîâ ðåøåòêè ïîçâîëèëè îïðåäå-
ëèòü ñêà÷îê îáúåìà ïðè íèçêîòåìïåðàòóðíîì ôà-
çîâîì ïåðåõîäå, à òàêæå ðàññ÷èòàòü ëèíåéíûå è
îáúåìíûå êîýôôèöèåíòû òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ
íèçêîòåìïåðàòóðíûõ ìîíîêëèííîé è ðîìáîýäðè-
÷åñêîé ôàç ôóëëåðèòà C70. Êîýôôèöèåíòû ëè-
íåéíîãî è îáúåìíîãî òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ ïîëó-
÷åíû ìåòîäîì äèôôåðåíöèðîâàíèÿ óñðåäíåííûõ
òåìïåðàòóðíûõ çàâèñèìîñòåé ïàðàìåòðîâ è îáú-
åìîâ ðåøåòêè. Ïîãðåøíîñòü èõ îïðåäåëåíèÿ èçìå-
íÿëàñü ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû îò 15–10% ïðè
T < 100 K äî 5% â îñòàëüíîé îáëàñòè, ãäå íàáëþ-
äàåòñÿ îòíîñèòåëüíî áîëåå ñóùåñòâåííîå èçìåíå-
íèå àíàëèçèðóåìûõ âåëè÷èí ñ òåìïåðàòóðîé.
Ðåçóëüòàòû è èõ îáñóæäåíèå
Ïðîâåäåííûé àíàëèç ïîëó÷åííûõ äèôðàêòî-
ãðàìì ôóëëåðèòà C70 ïîêàçàë, ÷òî ïðè êîìíàòíîé
òåìïåðàòóðå ïîäàâëÿþùåå áîëüøèíñòâî íàáëþ-
äàåìûõ ðåíòãåíîâñêèõ îòðàæåíèé ñîîòâåòñòâó-
åò ðîìáîýäðè÷åñêîé ðåøåòêå ñ ïàðàìåòðàìè a =
= 10,083 A° , c = 27,508 A° â ãåêñàãîíàëüíûõ îñÿõ.
Îäíàêî, êðîìå ðîìáîýäðè÷åñêîé ôàçû, â îáðàç-
öàõ ïðèñóòñòâîâàëî íåáîëüøîå (äî 5%) êîëè÷åñò-
âî êðèñòàëëèòîâ ãåêñàãîíàëüíîé ñèììåòðèè.
Ïðè òåìïåðàòóðàõ T < 280 Ê ïðîèñõîäèò ïî-
íèæåíèå ñèììåòðèè êðèñòàëëîâ. Ïðàêòè÷åñêè âñå
îòðàæåíèÿ óäîâëåòâîðèòåëüíî èíäèöèðóþòñÿ ïðè
âûáîðå ìîíîêëèííîé ÿ÷åéêè ñ ïàðàìåòðàìè a =
= 10,045 A° , b = 9,936 A° , c = 27,779 A° , γ = 119,63°.
Êàê ñëåäóåò èç ñðàâíåíèÿ äèôðàêòîãðàìì è ïàðà-
ìåòðîâ ðîìáîýäðè÷åñêîé è ìîíîêëèííîé ÿ÷ååê,
ôàçîâûé ïåðåõîä íåñóùåñòâåííî äåôîðìèðóåò èñ-
Ðèñ. 1. Ðåíòãåíîãðàììà C70 ïðè T = 20 Ê.
À. Ï. Èñàêèíà, A. È. Ïðîõâàòèëîâ, M. A. Ñòðæåìå÷íûé, Ê. À. ßãîòèíöåâ
1412 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåpàòóp, 2001, ò. 27, ¹ 12
õîäíóþ ðåøåòêó è ñëàáî èçìåíÿåò äèôðàêöèîí-
íóþ êàðòèíó. Òèïè÷íàÿ äèôðàêòîãðàììà íèçêî-
òåìïåðàòóðíîé ôàçû C70 ïðèâåäåíà íà ðèñ. 1.
Íåñîîòâåòñòâèå ìîëåêóëÿðíîé (îñü 5-ãî ïîðÿäêà)
è ðåøåòî÷íîé (îñü 6-ãî ïîðÿäêà) ñèììåòðèé â
áàçèñíîé ïëîñêîñòè ïðèâîäèò â íèçêîòåìïåðàòóð-
íîé ôàçå ê íåçíà÷èòåëüíîé ìîíîêëèííîé äåôîð-
ìàöèè ðåøåòêè â áàçèñíîé ïëîñêîñòè. Â ðåçóëüòà-
òå òàêîãî òèïà äåôîðìàöèè ïàðàìåòðû èñõîäíîé
ÿ÷åéêè a è b ñòàíîâÿòñÿ íåðàâíûìè, à óãîë ìåæäó
íèìè ñëåãêà îòêëîíÿåòñÿ îò 120°. Ïðè ýòîì, åñ-
òåñòâåííî, ïëîòíîóïàêîâàííûå ñëîè òåðÿþò ãåê-
ñàãîíàëüíóþ ñèììåòðèþ. Ïîäðîáíåå ýòîò âîïðîñ
îáñóæäàåòñÿ â Ïðèëîæåíèè. Àíàëîãè÷íîå ïðåîá-
ðàçîâàíèå ðîìáîýäðè÷åñêîé ñòðóêòóðû â ìîíî-
êëèííóþ ïðîèñõîäèò è â äðóãèõ ìîëåêóëÿðíûõ
êðèñòàëëàõ, â ÷àñòíîñòè â òâåðäîì êèñëîðîäå ïðè
íèçêîòåìïåðàòóðíîì ôàçîâîì ïðåâðàùåíèè [35].
Ðåíòãåíîâñêèå èññëåäîâàíèÿ ôóëëåðèòà C70 â
èíòåðâàëå 20–310 Ê ïîçâîëèëè ïîëó÷èòü òåìïåðà-
òóðíûå çàâèñèìîñòè ðåøåòî÷íûõ ïàðàìåòðîâ, ìî-
ëÿðíûõ îáúåìîâ è ïëîòíîñòåé äâóõ íèçêîòåìïåðà-
òóðíûõ ôàç. Èç óñðåäíåííûõ òåìïåðàòóðíûõ
çàâèñèìîñòåé ýòèõ âåëè÷èí áûëè îïðåäåëåíû ëè-
íåéíûå è îáúåìíûå êîýôôèöèåíòû òåïëîâîãî ðàñ-
øèðåíèÿ. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ðåøåòî÷-
íûõ ïàðàìåòðîâ ñðåäíåé ðîìáîýäðè÷åñêîé β è
íèçêîòåìïåðàòóðíîé ìîíîêëèííîé α ôàç ïðèâåäå-
íû íà ðèñ. 2 è 3 è â òàáë. 2. Ïîëó÷åííûå çíà÷å-
íèÿ ïàðàìåòðîâ ïðè îòäåëüíûõ òåìïåðàòóðàõ â
îáåèõ ôàçàõ áëèçêè ê ðàíåå óñòàíîâëåííûì â
ðÿäå ðàáîò [7,11,20] (ñì. òàêæå òàáë. 1).
Òàáëèöà 2
Ïàðàìåòðû ðåøåòêè a, b, c, γ, ìîëÿðíûå îáúåìû V, ïëîòíîñòü ρ, êîýôôèöèåíòû ëèíåéíîãî α
a
, α
b
, α
c
è îáúåìíîãî β òåïëîâîãî
ðàñøèðåíèÿ ôóëëåðèòà C
70
ïðè ðàçëè÷íûõ òåìïåðàòóðàõ
T, K
a b c γ , V , ρ , α
a
α
b
α
c
β
A° ãðàä ñì3/ìîëü ã/ñì3 10−6 , K−1
α-ôàçà
20 10,045 9,936 27,779 119,63 483,79 1,737
9
— — — —
30 10,045 9,936 27,780 119,63 483,82 1,737
8
0,9 3,1 0,11 4,2
40 10,045 9,937 27,780 119,63 483,85 1,737
7
0,9 4,3 0,12 5,3
50 10,045 9,937 27,781 119,63 483,87 1,737
6
0,9 5,2 0,11 6,4
60 10,045 9,938 27,782 119,63 483,94 1,737
4
1,3 6,5 0,12 7,9
70 10,046 9,938 27,783 119,63 483,99 1,737
2
1,6 0,8 0,12 9,7
80 10,046 9,939 27,783 119,63 484,06 1,737
0
2,1 8,5 0,13 10,3
90 10,046 9,940 27,784 119,63 484,12 1,736
7
2,5 10,4 0,15 12,5
100 10,046 9,941 27,785 119,63 484,20 1,736
4
2,9 11,6 0,17 13,2
110 10,047 9,942 27,787 119,63 484,33 1,736
0
3,2 11,6 0,20 15,8
120 10,047 9,944 27,788 119,63 484,42 1,735
6
3,7 12,2 0,22 16,1
130 10,048 9,945 27,790 119,63 484,54 1,735
2
4,2 12,6 0,23 17,4
140 10,048 9,946 27,792 119,63 484,67 1,734
8
4,6 13,1 0,26 18,1
150 10,049 9,948 27,794 119,63 484,82 1,734
2
4,9 12,6 0,28 18,4
160 10,049 9,949 27,796 119,63 484,90 1,733
9
5,1 11,2 0,29 17,3
170 10,050 9,950 27,799 119,63 485,04 1,733
4
5,4 9,5 0,31 15,6
180 10,050 9,950 27,802 119,63 485,15 1,733
0
5,6 7,4 0,32 13,3
190 10,051 9,950 27,804 119,62 485,24 1,732
7
5,8 5,1 0,32 11,6
200 10,051 9,951 27,806 119,62 485,34 1,732
4
6,2 3,8 0,33 10,4
210 10,052 9,950 27,808 119,62 485,41 1,732
1
6,4 2,7 0,31 9,2
220 10,053 9,950 27,810 119,61 485,50 1,731
8
7,2 2,8 0,34 9,6
230 10,053 9,950 27,813 119,61 485,59 1,731
5
7,6 5,3 0,37 13,2
Ñòðóêòóðà, ïàðàìåòðû ðåøåòêè è àíèçîòðîïèÿ òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ ôóëëåðèòà C70
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåpàòóp, 2001, ò. 27, ¹ 12 1413
Äëÿ ñðåäíåé ôàçû ôóëëåðèòà C70 õàðàêòåð-
íûì îêàçàëîñü ñóùåñòâåííî àíèçîòðîïíîå òåìïå-
ðàòóðíîå èçìåíåíèå ðåøåòî÷íûõ ïàðàìåòðîâ: ñ
ðîñòîì òåìïåðàòóðû èíòåíñèâíî óâåëè÷èâàþòñÿ
ìåæìîëåêóëÿðíûå ðàññòîÿíèÿ â ïëîòíîóïàêîâàí-
íûõ áàçèñíûõ ïëîñêîñòÿõ è íå ñèëüíî, íî çàìåòíî
óìåíüøàþòñÿ ìåæïëîñêîñòíûe ðàññòîÿíèÿ â ïåð-
ïåíäèêóëÿðíîì èì íàïðàâëåíèè. Òàêîå ïîâåäåíèå
ñîîòâåòñòâóåò ïîëîæèòåëüíûì è îòðèöàòåëüíûì
êîýôôèöèåíòàì òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ, ïðåäñòàâ-
ëåííûì íà ðèñ. 4,a. Àíàëîãè÷íîå ïîâåäåíèå òåï-
ëîâîãî ðàñøèðåíèÿ ñðåäíåé ôàçû áûëî óñòàíîâ-
ëåíî ðàíåå â äèëàòîìåòðè÷åñêèõ èññëåäîâàíèÿõ
ÃÏÓ ìîíîêðèñòàëëîâ [19] è â ðåíòãåíîâñêîé ðà-
áîòå [24]. Cæàòèå ÿ÷åéêè âäîëü ðîìáîýäðè÷åñêîé
îñè c ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû ìîæåò áûòü ñëåä-
ñòâèåì óâåëè÷åíèÿ àìïëèòóäû ëèáðàöèé äëèííûõ
îñåé ìîëåêóë C70 (èëè ðîñòà óãëà ïðåöåññèè ìî-
ëåêóë îòíîñèòåëüíî ðîìáîýäðè÷åñêîé îñè), â ðå-
çóëüòàòå ÷åãî ïðîèñõîäèò èõ ýôôåêòèâíàÿ ñôå-
ðîèäèçàöèÿ. Ðàñòîðìàæèâàíèå îðèåíòàöèîííîãî
äâèæåíèÿ ïîäãîòàâëèâàåò â èòîãå ïðåâðàùåíèå
óïîðÿäî÷åííîé R3m ñòðóêòóðû ñðåäíåé ôàçû
â îðèåíòàöèîííî ðàçóïîðÿäî÷åííóþ êóáè÷åñêóþ
ðåøåòêó ñèììåòðèè Fm3m ñ ïî÷òè ñôåðè÷åñ-
êè ðàçóïîðÿäî÷åííûìè ìîëåêóëàìè.  ðåçóëüòàòå
èññëåäîâàíèé ÃÏÓ ìîíîêðèñòàëëîâ C70 [19] óñòà-
T, K
a b c γ , V , ρ , α
a
α
b
α
c
β
A° ãðàä ñì3/ìîëü ã/ñì3 10−6 , K−1
240 10,054 9,951 27,816 119,60 485,73 1,731
0
8,1 12,6 0,36 23,6
245 10,055 9,952 27,817 119,59 485,83 1,730
6
8,4 36,2 0,38 44,8
250 10,055 9,954 27,819 119,59 486,03 1,729
9
8,6 48,2 0,37 67,2
255 10,055 9,956 27,820 119,59 486,19 1,729
3
9,4 92,5 0,41 105,3
260 10,056 9,966 27,822 119,59 486,74 1,727
4
9,2 155,6 0,41 164,5
265 10,056 9,974 27,823 119,58 487,16 1,725
9
9,4 180,5 0,42 190,8
270 10,057 9,982 27,825 119,58 487,65 1,724
1
9,7 260,7 0,41 270,3
274 10,057 9,994 27,826 119,58 488,38 1,721
6
10,5 305,7 0,43 315,5
β-ôàçà
276 10,111 — 27,917 120 496,19 1,694
5
26,1 — 57,6 0,4
280 10,112 — 27,911 120 496,17 1,694
5
33,7 — –67,8 1,3
285 10,114 — 27,900 120 496,18 1,694
4
44,9 — –83,5 5,4
290 10,116 — 27,888 120 496,20 1,694
3
62,5 — –107,2 17,3
295 10,120 — 27,870 120 496,26 1,694
2
84,5 — –135,6 32,6
300 10,125 — 27,850 120 496,36 1,693
9
107,2 — –160,8 50,5
305 10,131 — 27,855 120 496,51 1,693
4
125,3 — –189,7 60,2
Ðèñ. 2. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ïàðàìåòðîâ ðåøåòêè a è
b ìîíîêëèííîé è ðîìáîýäðè÷åñêîé ôàç ôóëëåðèòà C70 .
Ðèñ. 3. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ïàðàìåòðà ðåøåòêè c ìî-
íîêëèííîé è ðîìáîýäðè÷åñêîé ôàç ôóëëåðèòà C70 .
À. Ï. Èñàêèíà, A. È. Ïðîõâàòèëîâ, M. A. Ñòðæåìå÷íûé, Ê. À. ßãîòèíöåâ
1414 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåpàòóp, 2001, ò. 27, ¹ 12
íîâëåíî, ÷òî ïåðåõîä â ðàçóïîðÿäî÷åííóþ ôàçó
ñîïðîâîæäàåòñÿ, òåì íå ìåíåå, ãèãàíòñêèì èçìåíå-
íèåì äëèíû êðèñòàëëîâ âäîëü îñè c. Îòíîñèòåëü-
íîå óìåíüøåíèå äëèíû äîñòèãàåò ∆Lc /L −∼ 6%.
Îáðàòíûé ïåðåõîä ïðè íàãðåâå ñîïðîâîæäàëñÿ
ïîëíûì âîññòàíîâëåíèåì äëèíû êðèñòàëëîâ.
Ïðèìåðíî òàêîãî æå ïîðÿäêà âåëè÷èíû áûëè ïî-
ëó÷åíû â [4,11] ïðè îöåíêå ïàðàìåòðà c â ÃÏÓ
èëè ïðîñòðàíñòâåííîé äèàãîíàëè 〈111〉 â ÃÖÊ
êðèñòàëëàõ â ðåçóëüòàòå âûñòðàèâàíèÿ âäîëü íèõ
äëèííûõ îñåé ìîëåêóë. Äåôîðìàöèè â áàçèñíîé
ïëîñêîñòè ïðè âûñîêîòåìïåðàòóðíîì ïåðåõîäå çà-
ìåòíî ìåíüøå, ∆La /L −∼ 2,5%, è ïðîòèâîïîëîæíû
ïî çíàêó [19]. Ãèñòåðåçèñ òåìïåðàòóðû ïåðåõîäà
ñîñòàâëÿë áîëåå 50 Ê.
Äëÿ ðåøåòî÷íûõ ïàðàìåòðîâ íèçêîòåìïåðàòóð-
íîé ìîíîêëèííîé ôàçû (ðèñ. 2 è 3) òàêæå õàðàê-
òåðíî ñóùåñòâåííîå àíèçîòðîïíîå èõ èçìåíåíèå ñ
òåìïåðàòóðîé, îñîáåííî â ïëîòíîóïàêîâàííîé áà-
çèñíîé ïëîñêîñòè ab (ðèñ. 4,á). Àíèçîòðîïèÿ ðàñ-
øèðåíèÿ íàèáîëåå ÿðêî ïðîÿâëÿåòñÿ ñ ïðèáëèæå-
íèåì ê òåìïåðàòóðå ôàçîâîãî ïåðåõîäà (ðèñ. 4,á).
Äëÿ ïàðàìåòðîâ a è c âî âñåé îáëàñòè ñóùåñòâîâà-
íèÿ íèçêîòåìïåðàòóðíîé ôàçû õàðàêòåðíî ïîëî-
æèòåëüíîå èçìåíåíèå ñ ðîñòîì òåìïåðàòóðû. Â òî
æå âðåìÿ â íàïðàâëåíèè îñè b ïîëîæèòåëüíîå
íàðàñòàíèå ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ â îáëàñòè
T > 140 Ê ñìåíÿåòñÿ âûõîäîì íà íàñûùåíèå, çà
êîòîðûì ñëåäóåò äàæå, âîçìîæíî, íåçíà÷èòåëüíîå
ñæàòèå ðåøåòêè, à íåïîñðåäñòâåííî âáëèçè ôàçî-
âîãî ïåðåõîäà ïðîèñõîäèò èíòåíñèâíîå åå ðàñøè-
ðåíèå (ðèñ. 4,á). Tàêèì îáðàçîì, â íèçêîòåìïåðà-
òóðíîé ôàçå ôóëëåðèòà C70 çàäîëãî äî ôàçîâîãî
ïðåâðàùåíèÿ îñëàáëÿåòñÿ îðèåíòàöèîííîå âçàè-
ìîäåéñòâèå ìîëåêóë â áàçèñíûõ ïëîñêîñòÿõ, ÷òî
ñïîñîáñòâóåò ðàñòîðìàæèâàíèþ âðàùàòåëüíîãî
äâèæåíèÿ âîêðóã ñîáñòâåííûõ äëèííûõ îñåé è
ïîäãîòîâêå ïåðåõîäà â ïðîìåæóòî÷íóþ ðîìáîýä-
ðè÷åñêóþ ôàçó.
Èç ñðàâíåíèÿ îðèåíòàöèîííîé ñòðóêòóðû è ïî-
ëó÷åííûõ â íàñòîÿùåé ðàáîòå òåìïåðàòóðíûõ çà-
âèñèìîñòåé ðåøåòî÷íûõ ïàðàìåòðîâ äâóõ ôàç
ôóëëåðèòà C70 ñ èìåþùèìèñÿ äàííûìè äëÿ êðèî-
êðèñòàëëîâ [35] íàïðàøèâàåòñÿ ÿâíàÿ àíàëîãèÿ
ïîâåäåíèÿ èññëåäóåìîãî âåùåñòâà è òâåðäîãî êèñ-
ëîðîäà â îáëàñòè íèçêîòåìïåðàòóðíîãî ôàçîâîãî
ïåðåõîäà. Íà ïåðâûé âçãëÿä ýòî äîëæíî âûçûâàòü
óäèâëåíèå, ïîñêîëüêó ôèçè÷åñêàÿ ïðèðîäà ôà-
çîâûõ ïåðåõîäîâ â ñðàâíèâàåìûõ âåùåñòâàõ
ñóùåñòâåííî ðàçëè÷íà.  òâåðäîì êèñëîðîäå
íèçêîòåìïåðàòóðíîå ïðåâðàùåíèå îáóñëîâëåíî
óïîðÿäî÷åíèåì ìàãíèòíûõ ìîìåíòîâ ìîëåêóë è
ôîðìèðîâàíèåì íà áàçå ìîíîêëèííîé ðåøåòêè
êâàçèäâóìåðíîé àíòèôåððîìàãíèòíîé ôàçû. Â èñ-
ñëåäóåìîì æå âåùåñòâå îáà ôàçîâûõ ïåðåõîäà
îïðåäåëÿþòñÿ òîëüêî îñîáåííîñòÿìè àíèçîòðîï-
íîãî ìåæìîëåêóëÿðíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, ïðèâî-
äÿùåãî ê ïîñëåäîâàòåëüíîìó ðÿäó ðàçëè÷íûõ
òèïîâ îðèåíòàöèîííîãî óïîðÿäî÷åíèÿ ìîëåêóë
C70 . Îäíàêî íàáëþäàåìîå ïîäîáèå îðèåíòàöèîí-
íûõ ñòðóêòóð, à òàêæå òåìïåðàòóðíûõ çàâèñèìîñ-
òåé ñòðóêòóðíûõ ïàðàìåòðîâ è êîýôôèöèåíòîâ
òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ α- è β-ôàç C70 è O2 ïîçâî-
ëÿåò ïðåäïîëîæèòü, ÷òî õàðàêòåð àíèçîòðîïèè íå-
öåíòðàëüíîãî ìåæìîëåêóëÿðíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ
â îáåèõ ôàçàõ ðàññìàòðèâàåìûõ âåùåñòâ êà÷åñò-
âåííî ñõîæ. Ó ñòðóêòóðíûõ õàðàêòåðèñòèê ôàç
ðàññìàòðèâàåìûõ çäåñü âåùåñòâ O2 è C70 ïðîñëå-
æèâàåòñÿ ÿâíûé èçîìîðôèçì, ÷òî ïîçâîëÿåò ñäå-
ëàòü áîëåå ñèëüíûå ïðåäïîëîæåíèÿ. À èìåííî,
ñ ó÷åòîì óñòîÿâøèõñÿ äëÿ òâåðäîãî êèñëîðîäà
äàííûõ [35–37] ñòðóêòóðó α-C70 , ïî-âèäèìîìó,
ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê ñóùåñòâåííî àíèçîòðîï-
íóþ è êâàçèäâóìåðíóþ, ñ ñèëüíûì âçàèìîäåé-
ñòâèåì â áàçèñíûõ ïëîñêîñòÿõ è çàìåòíî áî-
ëåå ñëàáûì ìåæïëîñêîñòíûì âçàèìîäåéñòâèåì. Â
ñðåäíåé ôàçå â äîâîëüíî øèðîêîì íèçêîòåìïåðà-
òóðíîì èíòåðâàëå èìååòñÿ àíàëîãèÿ ñ β-O2 . Äëÿ
ïîäòâåðæäåíèÿ âûñêàçàííûõ âûøå ñîîáðàæåíèé
íåîáõîäèìî ïðîâåäåíèå èññëåäîâàíèé äðóãèõ ôè-
Ðèñ. 4. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè êîýôôèöèåíòîâ ëèíåéíî-
ãî òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ ðîìáîýäðè÷åñêîé (à) è ìîíîêëèí-
íîé (á) ôàç ôóëëåðèòà C70 .
a
á
Ñòðóêòóðà, ïàðàìåòðû ðåøåòêè è àíèçîòðîïèÿ òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ ôóëëåðèòà C70
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåpàòóp, 2001, ò. 27, ¹ 12 1415
çè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ôóëëåðèòà C70 , îñîáî
÷óâñòâèòåëüíûõ ê àíèçîòðîïèè ñèë ñâÿçè è ñòðóê-
òóðû êðèñòàëëîâ.
Ïîëó÷åííûå äàííûå î òåìïåðàòóðíîì èçìåíå-
íèè ìîëÿðíîãî îáúåìà è êîýôôèöèåíòîâ îáúåìíî-
ãî òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ íèçêîòåìïåðàòóðíîé è
ñðåäíåé ôàç ôóëëåðèòà C70 ïðåäñòàâëåíû íà
ðèñ. 5 è 6. Â ñîîòâåòñòâèè ñ ýòèìè ðåçóëüòàòàìè
îáå ôàçû èìåþò âî âñåì èíòåðâàëå èõ ñóùåñòâîâà-
íèÿ ïîëîæèòåëüíûé êîýôôèöèåíò îáúåìíîãî ðàñ-
øèðåíèÿ. Ôàçîâûé ïåðåõîä α–β ñîïðîâîæäàåòñÿ
ïîëîæèòåëüíûì ñêà÷êîì îáúåìà 8,5 ñì3/ìîëü
èëè 1,7%, ÷òî óäîâëåòâîðèòåëüíî ñîãëàñóåòñÿ ñ
ïðèâåäåííîé â [19] âåëè÷èíîé (∆V/V)α−β = 1,4%.
Îáùåå èçìåíåíèå ìîëÿðíîãî îáúåìà â èññëåäî-
âàííîì èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 20–310 Ê ñîñòàâëÿ-
åò 2,6%. Èç ïðîâåäåííîãî íàìè àíàëèçà äàííûõ
ðàáîòû [8] î òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè îáúåìà
ðåøåòêè (ñì. ðèñ. 5) ñëåäóåò, ÷òî ∆V/V â ýòîì
æå èíòåðâàëå òåìïåðàòóð ñîñòàâëÿåò ïðèìåðíî
2,0%. Ïðè ýòîì, îäíàêî, íàäî èìåòü â âèäó, ÷òî
àâòîðû [8] íå îáíàðóæèëè ÿâíîãî ñêà÷êà îáúåìà
ïðè ïåðåõîäå â íèçêîòåìïåðàòóðíóþ ìîíîêëèí-
íóþ ôàçó, êîòîðàÿ, êàê îòìå÷àåòñÿ â ñòàòüå, âîç-
íèêàåò ïðè òåìïåðàòóðàõ íèæå 200 K, à â èíòåð-
âàëå 200–340 Ê ñðåäíÿÿ ðîìáîýäðè÷åñêàÿ ôàçà
ñîñóùåñòâóåò ñ ïåðåîõëàæäåííîé âûñîêîòåìïåðà-
òóðíîé êóáè÷åñêîé ÃÖÊ ôàçîé. Êàê âèäíî íà
ðèñ. 5, ðàçëè÷èå ìîëÿðíûõ îáúåìîâ C70 ïî äàí-
íûì äâóõ ðàáîò (íàñòîÿùåé è [8]) ïðè íèçêèõ
òåìïåðàòóðàõ ïðàêòè÷åñêè ðàâíî èçìåíåíèþ îáúå-
ìà ïðè ôàçîâîì ïåðåõîäå. Ýòî ìîæåò îçíà÷àòü,
÷òî â [8] ñðåäíÿÿ ôàçà áûëà ïåðåîõëàæäåíà
äî ñàìûõ íèçêèõ òåìïåðàòóð. Òàêàÿ ñèòóàöèÿ,
íàáëþäàâøàÿñÿ òàêæå â ðàáîòàõ [4,6,20,25], îï-
ðåäåëÿåòñÿ, â îñíîâíîì, óðîâíåì íàïðÿæåíèé, íà-
êà÷èâàåìûõ â îáðàçåö âñëåäñòâèå çíà÷èòåëüíîãî,
ñóùåñòâåííî àíèçîòðîïíîãî, êàê óêàçûâàëîñü âû-
øå, èçìåíåíèÿ ñòðóêòóðíûõ ïàðàìåòðîâ êðèñòàë-
ëîâ C70 ïðè âûñîêîòåìïåðàòóðíîì β–γ-ôàçîâîì
ïåðåõîäå è, âîçìîæíî, íàëè÷èåì ïðèìåñåé. C
äðóãîé ñòîðîíû, íà áàçå äàííûõ [8] î òåìïåðàòóð-
íîé çàâèñèìîñòè ðàññòîÿíèÿ ìåæäó áëèæàéøèìè
ìîëåêóëàìè â áàçèñíîé ïëîñêîñòè è âäîëü ïðî-
ñòðàíñòâåííîé äèàãîíàëè ïñåâäîðîìáîýäðè÷åñêîé
ÿ÷åéêè â èíòåðâàëå 80–490 Ê íàìè áûëà ïðîâåäå-
íà îöåíêà ñêà÷êà îáúåìà ïðè β–γ-ïåðåõîäå è ïî-
ëó÷åíà, êàê ýòî íè óäèâèòåëüíî, ìåíüøàÿ, ÷åì
ïðè íèçêîòåìïåðàòóðíîì β–α-ïåðåõîäå, âåëè÷èíà
(∆V/V)β−γ −∼ 0,5% Â ýòîé ñâÿçè íåîáõîäèìî îòìå-
òèòü, ÷òî ñîîòíîøåíèå âåëè÷èí ñêà÷êîâ îáúåìà íà
ôàçîâûõ ïåðåõîäàõ êà÷åñòâåííî êîððåëèðóåò ñ
ñîîòâåòñòâóþùèì îòíîøåíèåì ýíòàëüïèé ôàçî-
âûõ ïåðåõîäîâ, ñëåäóþùèõ èç êàëîðèìåòðè÷åñ-
êèõ èçìåðåíèé [2,38,39]. Cîãëàñíî [2], ôàçîâûå
ïåðåõîäû, íàáëþäàåìûå ïðè 276 è 337 Ê, èìåþò
ýíòàëüïèè ïåðåõîäà 3,5 è 2,7 Äæ/ã, à ïî äàí-
íûì [38] (Tc = 280 è 337 Ê) — 3,2 è 2,2 Äæ/ã
ñîîòâåòñòâåííî. Ïðèñóòñòâèå â èñõîäíîì ìàòåðèà-
ëå äëÿ âûðàùèâàíèÿ êðèñòàëëîâ C70 äàæå íåáîëü-
øîãî êîëè÷åñòâà ïðèìåñåé, ïî-âèäèìîìó, èçíà-
÷àëüíî ñïîñîáñòâóåò ôîðìèðîâàíèþ ÃÏÓ ôàçû ñ
îòíîøåíèåì ðåøåòî÷íûõ ïàðàìåòðîâ c/a, áëèç-
êèì ê èäåàëüíîé âåëè÷èíå 1,63. Ïðè ïîñëåäóþ-
ùåì ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû ïðîèñõîäèò åå ïåðå-
õîä â äåôîðìèðîâàííóþ ãåêñàãîíàëüíóþ ôàçó ñ
îòíîøåíèåì c/a = 1,82–1,84, êîòîðàÿ çàòåì íà-
áëþäàåòñÿ äî ñàìûõ íèçêèõ òåìïåðàòóð èëè ïåðå-
õîäèò â äâóõñëîéíóþ ìîíîêëèííóþ ôàçó (ñì.
òàáë. 1). Ìîëåêóëû â òàêîé äåôîðìèðîâàííîé
ãåêñàãîíàëüíîé ñòðóêòóðå, êàê è â ðîìáîýäðè÷åñ-
êîé ôàçå, óïîðÿäî÷åíû è îðèåíòèðîâàíû äëèííû-
ìè îñÿìè âäîëü ãåêñàãîíàëüíîé îñè c.
 ñâÿçè ñ íàáëþäàâøèìñÿ â ðÿäå ðàáîò ãëóáî-
êèì ïåðåîõëàæäåíèåì ÷àñòè÷íî óïîðÿäî÷åííîé
ñðåäíåé ôàçû, â êîòîðîé âðàùåíèå ìîëåêóë âî-
êðóã ñîáñòâåííûõ äëèííûõ îñåé îñòàåòñÿ íåçàìî-
ðîæåííûì, ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî â òàêèõ
îáðàçöàõ ôîðìèðóåòñÿ ôàçà îðèåíòàöèîííîãî
ñòåêëà. Ïî-âèäèìîìó, ñ ýòèì îáñòîÿòåëüñòâîì ñâÿ-
çàíû íåçíà÷èòåëüíûå îñîáåííîñòè íà òåìïåðàòóð-
íûõ çàâèñèìîñòÿõ îáúåìà (ñì. ðèñ. 5) è ìåæìîëå-
êóëÿðíûõ ðàññòîÿíèé ðîìáîýäðè÷åñêîé ÿ÷åéêè â
ðàéîíå 150 Ê, êîòîðûå íàáëþäàëè â [8].
Î âûñîêîé ñòåïåíè ðàçóïîðÿäî÷åíèÿ ïåðå-
îõëàæäåííîé ôàçû ìîæåò ñâèäåòåëüñòâîâàòü çà-
ìåòíî áîëåå íèçêàÿ ïëîòíîñòü êðèñòàëëîâ β-C70 ,
÷åì â ïîëíîñòüþ óïîðÿäî÷åííîé ìîíîêëèííîé α-
ôàçå. Òàê, ðàññ÷èòàííàÿ ïî äàííûì [8] ïëîòíîñòü
C70 ïðè 100 Ê ðàâíà 1,686 ã/cì3, ÷òî ïðèìåðíî
íà 2% ìåíüøå ïîëó÷åííîé íàìè âåëè÷èíû ρ =
= 1,736 ã/cì3 (ñì. òàáë. 2) è, áîëåå òîãî, íà 1,3%
ìåíüøå ïëîòíîñòè C60 [40] ïðè ýòîé òåìïåðàòóðå.
Ðèñ. 5. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ìîëÿðíîãî îáúåìà V ôóë-
ëåðèòà C70 â îáëàñòè íèçêîòåìïåðàòóðíîé è ñðåäíåé ôàç.
À. Ï. Èñàêèíà, A. È. Ïðîõâàòèëîâ, M. A. Ñòðæåìå÷íûé, Ê. À. ßãîòèíöåâ
1416 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåpàòóp, 2001, ò. 27, ¹ 12
 òî æå âðåìÿ íàøè ðåçóëüòàòû ïî ïëîòíîñòè
õîðîøî ñîãëàñóþòñÿ ñ äàííûìè [1] è íàõîäÿòñÿ â
îæèäàåìîì ñîîòíîøåíèè ñ ïëîòíîñòüþ áîëåå ëåã-
êîãî ôóëëåðèòà C60 — âî âñåì èññëåäîâàííîì
òåìïåðàòóðíîì èíòåðâàëå ïëîòíîñòü C70 ñèñòåìà-
òè÷åñêè íåìíîãî (â ñðåäíåì ïðèìåðíî íà 0,6%)
âûøå ïëîòíîñòè C60 .
Êàê óæå óïîìèíàëîñü âûøå, êîýôôèöèåíòû
òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ ôóëëåðèòà C70 áûëè èç-
ìåðåíû ðàíåå äèëàòîìåòðè÷åñêèì ìåòîäîì íà
ïîëè- è ìîíîêðèñòàëëè÷åñêèõ îáðàçöàõ [12,19].
Ïîñêîëüêó îáå ôàçû èìåþò äîâîëüíî íèçêóþ ñèì-
ìåòðèþ ðåøåòîê, à õîðîøî îãðàíåííûå ìîíîêðèñ-
òàëëû äîñòàòî÷íî áîëüøèõ ðàçìåðîâ íå áûëè ïî-
ëó÷åíû (ìàêñèìàëüíûé ðàçìåð êðèñòàëëèòîâ
0,5–1 ìì), òî ïîëó÷èòü íàäåæíûå äàííûå ñ âûñî-
êîé òî÷íîñòüþ ïðè èñïîëüçîâàíèè ýòîãî ìåòîäà
áûëî âåñüìà òðóäíîé çàäà÷åé. Âîçìîæíî, ïî ýòîé
ïðè÷èíå íàáëþäàëîñü çàìåòíîå ðàñõîæäåíèå èç-
ìåðÿåìûõ âåëè÷èí êàê äëÿ ìîíîêðèñòàëëîâ â ðàç-
íûõ ýêñïåðèìåíòàõ, òàê è ïðè ñðàâíåíèè äàííûõ
äëÿ ìîíî- è ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ îáðàçöîâ. Ìû
ïðîâåëè ñðàâíåíèå ïîëó÷åííîé íàìè òåìïåðàòóð-
íîé çàâèñèìîñòè êîýôôèöèåíòîâ îáúåìíîãî òåï-
ëîâîãî ðàñøèðåíèÿ ñ ðåçóëüòàòàìè ðàáîòû [12]
äëÿ ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ îáðàçöîâ (ñì. ðèñ. 6).
Íà ýòîì æå ðèñóíêå ïðèâåäåíû äàííûå î òåìïåðà-
òóðíîé çàâèñèìîñòè îáúåìíîãî òåïëîâîãî ðàñøè-
ðåíèÿ ôóëëåðèòà C60, ïîëó÷åííûå íàìè ðàíåå ïðè
ðåíòãåíîãðàôè÷åñêèõ èññëåäîâàíèÿõ ïîëèêðèñ-
òàëëè÷åñêèõ îáðàçöîâ [40]. Âèäíî îòëè÷èå îò äè-
ëàòîìåòðè÷åñêèõ èçìåðåíèé, â êîòîðûõ âåëè÷èíû
êîýôôèöèåíòîâ îáúåìíîãî òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ
β âûøå ïîëó÷åííûõ íàìè êàê â íèçêîòåìïåðàòóð-
íîé, òàê è â ñðåäíåé ôàçàõ. Ïðè ýòîì ìàêñèìóì
äèëàòîìåòðè÷åñêîãî β(T), ñîîòâåòñòâóþùèé òî÷êå
ôàçîâîãî ïðåâðàùåíèÿ, çíà÷èòåëüíî ñäâèíóò îò-
íîñèòåëüíî ðàâíîâåñíîãî çíà÷åíèÿ ∼ 275 Ê ê âû-
ñîêèì òåìïåðàòóðàì. Âîçìîæíîé ïðè÷èíîé òàêîãî
ðàñõîæäåíèÿ ìîæåò áûòü íåäîñòàòî÷íàÿ ìåëêî-
êðèñòàëëè÷íîñòü ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ îáðàçöîâ,
íå ïîçâîëèâøàÿ ïðîâåñòè äîñòàòî÷íî íàäåæíîå
óñðåäíåíèå, ñíèæàþùåå âëèÿíèå àíèçîòðîïèè
ðàñøèðåíèÿ íèçêîñèììåòðè÷íûõ êðèñòàëëèòîâ íà
ðåçóëüòàòû äèëàòîìåòðè÷åñêèõ èçìåðåíèé. Íå èñ-
êëþ÷åíî òàêæå âëèÿíèå âíóòðåííèõ íàïðÿæåíèé
(â [12] èçìåðåíèÿ ïðîâåäåíû íà ïîëèêðèñòàëëè-
÷åñêèõ äâóõôàçíûõ (ÃÖÊ + ÃÏÓ) îáðàçöàõ, ïî-
ëó÷åííûõ ïðåññîâêîé ïîðîøêà ïðè âûñîêèõ äàâ-
ëåíèÿõ), óìåíüøåíèå êîòîðûõ ñ ïîâûøåíèåì
òåìïåðàòóðû ìîæåò ïðèâîäèòü ê ïîÿâëåíèþ íåàí-
ãàðìîíè÷åñêîé êîìïîíåíòû óâåëè÷åíèÿ îáúåìà
îáðàçöîâ. Óêàçàíèåì íà íàëè÷èå â îáðàçöàõ [12]
òàêèõ íàïðÿæåíèé ñëóæèò, ïî-âèäèìîìó, óïîìÿ-
íóòûé âûøå ñäâèã òåìïåðàòóðû ïåðåõîäà. Òåìïå-
ðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü êîýôôèöèåíòà îáúåìíîãî
òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ C70 ïðè ïîäõîäå ê îáëàñòè
ôàçîâîãî ïåðåõîäà, ïî ñðàâíåíèþ ñ ôóëëåðèòîì
C60 , èìååò áîëåå ÿðêóþ îñîáåííîñòü (ñì. ðèñ. 6),
õàðàêòåðíóþ äëÿ ñòðóêòóðíûõ îðèåíòàöèîííûõ
ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ â ÷èñòûõ êðèîêðèñòàë-
ëàõ [36,37].
Ïðèëîæåíèå
Ðàññìîòðèì àíèçîòðîïíóþ ÷àñòü âçàèìîäåéñò-
âèÿ ìîëåêóë C70 â ãåêñàãîíàëüíîé ïëîñêîñòè. Â
ïðîñòåéøåì ñëó÷àå àíèçîòðîïíóþ ÷àñòü âçàèìî-
äåéñòâèÿ äâóõ ìîëåêóë C70 ñ ó÷åòîì ñèììåòðèè
5-ãî ïîðÿäêà ìîæíî çàïèñàòü â âèäå «âçàèìîäåé-
ñòâèÿ ìÿãêèõ øåñòåðåí»:
van = − u5 cos 5(ϕ 1 + ϕ 2) . (Ï.1)
Çäåñü u5 — àìïëèòóäà âçàèìîäåéñòâèÿ; óãëû ïî-
âîðîòà ϕ i îòñ÷èòûâàþòñÿ îò ìåæìîëåêóëÿðíîé
îñè, çà êîòîðóþ ïðèíÿòà îñü õ. Åñëè ìîëåêóëÿð-
íàÿ îñü ïîâåðíóòà íà óãîë Φ, òî àíèçîòðîïíàÿ
ýíåðãèÿ ïðèíèìàåò âèä
van = − u5 cos [5(ϕ 1 + ϕ 2) − 10Φ] . (Ï.2)
Âàæíûì îáñòîÿòåëüñòâîì ÿâëÿåòñÿ âûáîð ÷èñëà
íåçàâèñèìûõ óãëîâ ϕ â ýëåìåíòàðíîé ÿ÷åéêå. Ðàñ-
÷åòû, îñíîâàííûå íà àòîì-àòîìíûõ ïîòåíöèàëàõ
(òèïà Ëåíàðä-Äæîíñà) ìåæäó àòîìàìè Ñ èç ðàç-
íûõ ìîëåêóë C70 , â êà÷åñòâå ðåçóëüòàòà ìèíèìè-
çàöèè ýíåðãèè ðåøåòêè äàâàëè ëèáî ìîíîêëèííóþ
P21/m, ëèáî îðòîðîìáè÷åñêóþ Pbnm [42] ñòðóê-
òóðó ñ óäâîåíèåì âäîëü (â íàøåé óñòàíîâêå) îñè
b. Ýêñïåðèìåíò, îäíàêî, òàêîãî óäâîåíèÿ íå äàåò.
Ðèñ. 6. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü êîýôôèöèåíòîâ îáúåìíî-
ãî òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ íèçêîòåìïåðàòóðíîé è ñðåäíåé ôàç
ôóëëåðèòà C70 . Äëÿ ñðàâíåíèÿ ïîêàçàíû äàííûå äëÿ
C60 [40] (ïóíêòèð).
Ñòðóêòóðà, ïàðàìåòðû ðåøåòêè è àíèçîòðîïèÿ òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ ôóëëåðèòà C70
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåpàòóp, 2001, ò. 27, ¹ 12 1417
Òàêèì îáðàçîì, åñëè ñ÷èòàòü, ÷òî ïðè íèçêîòåìïå-
ðàòóðíîì ñòðóêòóðíîì ïåðåõîäå ýëåìåíòàðíàÿ
ÿ÷åéêà íå óäâàèâàåòñÿ, òî èç êðèñòàëëîãðàôè÷åñ-
êèõ ñîîáðàæåíèé óãëû ϕ âñåõ ìîëåêóë â êðèñòàë-
ëå äîëæíû áûòü îäèíàêîâûìè. Ýòî çíà÷èò, ÷òî
àíèçîòðîïíàÿ ÷àñòü âçàèìîäåéñòâèÿ, ïðèõîäÿùàÿ-
ñÿ íà ìîëåêóëó, èìååò âèä
Van = −
u5
2
∑
n
cos (10ϕ − 10Φ
~
n) , (Ï.3)
ãäå ñóììèðîâàíèå âåäåòñÿ ïî øåñòè áëèæàéøèì
ñîñåäÿì â ãåêñàãîíàëüíîé ïëîñêîñòè.  ñëó÷àå,
êîãäà ñòðóêòóðà â áàçèñíîé ïëîñêîñòè èìååò ñòðî-
ãî ãåêñàãîíàëüíóþ ñèììåòðèþ, Φ~n = πn/3 (n =
= 0, ..., 5). Åñëè äîïóñòèòü, ÷òî â ñòðóêòóðå èìå-
åòñÿ ìîíîêëèííîå èñêàæåíèå, îïèñûâàåìîå äî-
ïîëíèòåëüíûì ìàëûì ñìåùåíèåì ïî óãëó ξ (ñì.
ðèñ. 7), òîãäà íîâûå óãëîâûå ïîçèöèè Φn â ñóììå
(Ï.3) ïðèìóò ñëåäóþùèå çíà÷åíèÿ: Φ0 = 0;
Φ − 3 = π; Φn = Φ~ n + ξ (n = 1, 2, 4, 5). Îêîí÷à-
òåëüíî äëÿ àíèçîòðîïíîé ÷àñòè ïîëó÷àåì
Van = 4u5 sin 5ξ sin (10ϕ − 5ξ) . (Ï.4)
Èç ýòîãî âûðàæåíèÿ, â ÷àñòíîñòè, ñëåäóåò, ÷òî â
ðàìêàõ èäåàëüíîé ãåêñàãîíàëüíîé ñèììåòðèè â
ïëîñêîñòè (ξ = 0) àíèçîòðîïíîå âçàèìîäåéñòâèå
ðàâíî íóëþ íåçàâèñèìî îò (îäèíàêîâîãî) óãëà
ïîâîðîòà ìîëåêóë. Òàêîå áåçðàçëè÷íîå ïîëîæåíèå
ðàâíîâåñèÿ ñ íóëåâîé ñóììàðíîé ýíåðãèåé ñâèäå-
òåëüñòâóåò î òîì, ÷òî ïðîèñõîäèò ñóùåñòâåííàÿ
ôðóñòðàöèÿ, ïîñêîëüêó ìèíèìàëüíàÿ ñóììà îò-
äåëüíûõ ìåæìîëåêóëÿðíûõ âçàèìîäåéñòâèé
ðàâíà − 6u5 . Âî-âòîðûõ, îòðèöàòåëüíûå ξ äîëæíû
âûçâàòü ïîíèæåíèå ýíåðãèè, îãðàíè÷èâàåìîå óï-
ðóãîé ýíåðãèåé, êîòîðóþ â îáùåì âèäå ìîæíî
çàïèñàòü (â ðàñ÷åòå íà îäíó ìîëåêóëó)
Vel =
1
2
Gξ2 , (Ï.5)
ãäå G — êîýôôèöèåíò ñïåöèôè÷åñêîé æåñòêîñòè,
êîòîðûé ìîæåò áûòü âûðàæåí ÷åðåç ýëåìåíòû
òåíçîðà cij è ïî ïîðÿäêó âåëè÷èíû áëèçîê ê ñäâè-
ãîâîìó ìîäóëþ.
Áåðÿ ñóììó âûðàæåíèé (Ï.4) è (Ï.5) â êà÷åñò-
âå ðåçóëüòèðóþùåé ýíåðãèè, ëåãêî íàéòè, ÷òî óñ-
ëîâèÿ ðàâíîâåñèÿ ∂V/∂ξ = 0; ∂V/∂ϕ = 0 äàþò
ñëåäóþùèå óðàâíåíèÿ äëÿ ξ è ϕ :
sin 5ξ cos (10ϕ − 5ξ) = 0 ; (Ï.6)
20u5 cos 5ξ + Gξ = 0 . (Ï.7)
Èñêîìîå ðåøåíèå, äàþùåå ïîíèæåíèå ýíåðãèè,
óäîâëåòâîðÿåòñÿ ïðèáëèæåííî (5ξ ≤ 1) ïðè ñëå-
äóþùèõ çíà÷åíèÿõ ïàðàìåòðîâ:
ξ −∼ −
20u5
G
; ϕ =
π
20
+ ξ
2
. (Ï.8)
Îöåíèì âåëè÷èíó ìîíîêëèííûõ èñêàæåíèé.
Ðàññìîòðèì ãåêñàãîíàëüíóþ ïëîñêîñòü, ïåðïåíäè-
êóëÿðíóþ ìîíîêëèííîé îñè (ñì. ðèñ. 7). Íåíóëå-
âûå êîìïîíåíòû òåíçîðà äåôîðìàöèè ïðè ìîíî-
êëèííîì èñêàæåíèè ëåãêî âûðàæàþòñÿ ÷åðåç
âåëè÷èíû ñäâèãà ∆ ìîëåêóëÿðíûõ ðÿäîâ âäîëü
îñè x:
∂ux
∂y
=
2∆
a √3
, (Ï.9)
ãäå a — ðàññòîÿíèå äî áëèæàéøåãî ñîñåäà (äëÿ
óãëîâîãî ñìåùåíèÿ ξ = √3∆/2a). Ê ñîæàëåíèþ,
óïðóãèå êîíñòàíòû äëÿ ðîìáîýäðè÷åñêîé è ìîíî-
êëèííîé ôàç îòñóòñòâóþò; íàì òàêæå íå èçâåñòíû
îöåíêè âðàùàòåëüíîãî áàðüåðà u5 . Èìåþòñÿ ðàñ-
÷åòû [43] äëÿ âûñîêîòåìïåðàòóðíîé (T = 400 Ê)
êóáè÷åñêîé ôàçû. Ñóäÿ ïî âåëè÷èíàì ìàêðîñêî-
ïè÷åñêèõ ìîäóëåé, ýòîò ðàñ÷åò äàåò çàâûøåííûå
îöåíêè. Òàê, äëÿ C60 ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå
ïðåâûøåíèå ñîñòàâëÿåò 17% [44], à äëÿ C70 ïðè
êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå — 68% [45]. Åñëè ñ÷è-
òàòü, ÷òî ýíåðãåòèêà â áàçèñíîé ïëîñêîñòè â ðîì-
áîýäðè÷åñêîé è êóáè÷åñêîé ôàçàõ íå ñèëüíî îòëè-
÷àeòñÿ, òî êîýôôèöèåíò æåñòêîñòè â (Ï.5) ïîñëå
íåñëîæíûõ ïðåîáðàçîâàíèé ìîæíî âûðàçèòü
÷åðåç cik äëÿ êóáè÷åñêîé ôàçû:
Ðèñ. 7. Ãåêñàãîíàëüíàÿ ïëîñêîñòü ðîìáîýäðè÷åñêîé èëè êóáè-
÷åñêîé ôàçû, äåôîðìèðîâàííàÿ ìîíîêëèííûì óãëîâûì èñêà-
æåíèåì ξ (∆ — ñîîòâåòñòâóþùåå òðàíñëÿöèîííîå ñìåùåíèå):
● — ìîëåêóëû â ìîíîêëèííîé ôàçå, ❍ — â ðîìáîýäðè÷åñêîé.
À. Ï. Èñàêèíà, A. È. Ïðîõâàòèëîâ, M. A. Ñòðæåìå÷íûé, Ê. À. ßãîòèíöåâ
1418 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåpàòóp, 2001, ò. 27, ¹ 12
G =
16
27
7
9
c11 + 2c12 +
2
3
c44
. (Ï.10)
Åñëè äëÿ u5 âçÿòü àíàëîãè÷íóþ âåëè÷èíó u6 äëÿ
C60: u5 = 0,33 ìýÂ, òî äëÿ óãëîâîé ñäâèæêè ïîëó-
÷èì ξ = γ − 120° = − 0,305°, ÷òî ñîâïàäàåò ïî
çíàêó è ïîðÿäêó âåëè÷èíû c ýêñïåðèìåíòàëüíûì
çíà÷åíèåì 0,36−0,37° (ñì. òàáë. 1). Ââèäó ãðóáîñ-
òè ñäåëàííûõ äîïóùåíèé è îöåíîê òàêîå ñîãëàñèå
ìîæíî ñ÷èòàòü óäîâëåòâîðèòåëüíûì. Ïîä÷åðê-
íåì, ÷òî ïîëó÷åííûå çäåñü âûâîäû íå îñíîâàíû
íà êîíêðåòíîì âèäå ìîëåêóëÿðíîãî âçàèìîäåéñò-
âèÿ è áàçèðóþòñÿ íà íàáëþäàåìûõ ìàêðîñêîïè-
÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèêàõ.
1. J. E. Fischer and P. H. Heiney, J. Phys. Chem. Sol. 54,
1725 (1993).
2. G. B. M. Vaughan, P. A. Heiney, J. E. Fischer, D. E.
Luzzi, D. A. Ricketts-Foot, A. R. McGhie, Y.-W. Hui,
A. L. Smith, D. E. Cox, W. J. Romanov, B. N. Allen,
N. Coustel, J. P. McCauley, and A. B. Smith III, Jr.,
Science 254, 1350 (1991).
3. R. M. Fleming, A. R. Kortan, B. Hessen, T. Siegrist, F. A.
Thiel, P. Marsh, R. C. Haddon, R. Tycko, G. Dabbagh,
M. L. Kaplan, and A. M. Mujsce, Phys. Rev. B44, 888
(1991).
4. M. A. Verheijen, H. Meekes, G. Meijer, P. Bennema, J. L.
de Boer, S. van Smaalen, G. van Tendeloo, S. Amelinckx,
S. Muto, and J. van Landuyt, Chem. Phys. 166, 287
(1992).
5. V. P. Dravid, X. Lin, H. Zhang, Sh. Liu, and M. M.
Kappes, J. Mater. Res. 7, 2440 (1992).
6. M. Tomita, T. Hayashi, P. Gaskell, T. Marurio, and T.
Tanaka, Appl. Phys. Lett. 61, 1171 (1992).
7. H. Kawamura, M. Kobayashi, and Y. Akahama, Solid
State Commun. 83, 563 (1992).
8. C. Christides, I. M. Thomas, T. J. S. Dennis, and K.
Prassides, Europhys. Lett. 22, 611 (1993).
9. M. C. Valsakumar, N. Subramanian, M. Yosuf, P. Ch.
Sahu, Y. Hariharan, A. Bharathi, V. S. Sastry, J. Janaki,
G. V. N. Rao, T. S. Radhakrishnan, and C. S. Sundar,
Phys. Rev. B48, 9080 (1993).
10. G. van Tendeloo, S. Amelncks, J. L. de Boer, S. van
Smaalen, M. A. Verheijen, H. Meekes, and G. Meijer,
Europhys. Lett. 21, 329 (1993).
11. G. B. M. Vaughan, P. A. Heiney, D. E. Cox, J. E.
Fischer, A. R. McGhie, A. L. Smith, R. M. Stogrin, M. A.
Cichy, and A. B. Smith III, Jr., Chem. Phys. 178, 599
(1993).
12. C. Meingast, F. Gugenberger, M. Haluska, H. Kuzmany,
and G. Roth, Appl. Phys. A56, 227 (1993).
13. K. Misof, P. Fratzi, and G. Vogl, Europhys. Lett. 21, 586
(1993).
14. H. Kawamura, Y. Akahama, M. Kobayashi, H. Shinohara,
and Y. Saito, J. Phys. Soc. Jpn. 63, 2445 (1994).
15. A. R. McGhie, J. F. Fisher, P. A. Heiney, P. W. Stephens,
R. L. Cappelletti, D. A. Neumann, W. H. Mueller, H.
Mohn, and H.-U. ter Meer, Phys. Rev. B49, 12614 (1994).
16. T. Mitsuki, Y. Ono, H. Horiushi, J. Li, N. Kino, K.
Kishio, and K. Kitazawa, Jpn. J. Appl. Phys. 33, 6281
(1994).
17. S. van Smaalen, V. Petricek, J. L. de Boer, M. Dusek,
M. A. Verheijen, and G. Meijer, Chem. Phys. Lett. 223,
323 (1994).
18. S. K. Ramasesha, A. K. Singh, R. Seshadri, A. K. Sood,
and C. N. R. Rao, Chem. Phys. Lett. 220, 203 (1994).
19. C. Meingast, F. Gugenberger, G. Roth, M. Haluska, and
H. Kuzmany, Z. Phys. B95, 67 (1994).
20. J. Janaki, G. V. N. Rao, V. S. Sastry, H. Hariharan, T. S.
Radhakrishnan, C. S. Sundar, A. Bharati, M. C. Valsaku-
mar, and N. Subramanian, Solid State Commun. 94, 37
(1995).
21. E. Blanc, H.-B. Burgi, R. Restori, D. Schwarzenbach, P.
Stellberg, and P. Venugopalan, Europhys. Lett. 27, 359
(1994).
22. E. Blanc, H.-B. Burgi, R. Restori, D. Schwarzenbach, and
Ph. Oshsenbein, Europhys. Lett. 33, 205 (1996).
23. R. Komori, T. Nagaosa, T. Hatae, and Y. Miyamoto, Jpn.
J. Appl. Phys. 36, 5600 (1997).
24. G. Ghosh, V. S. Sastry, C. S. Sundar, and T. S. Radhak-
rishnan, Solid State Commun. 105, 247 (1998).
25. B. Pauwels, D. Bernaerts, S. Amelincks, G. Van Tendeloo,
J. Joutsensaari, and E. I. Kauppinen, Cryst. Growth 200,
126 (1999).
26. G. B. M. Vaughan, P. A. Heiney, D. E. Cox, A. R.
McGhie, D. R. Jones, R. M. Stogrin, M. A. Cichy, and
A. B. Smith III, Jr., Chem. Phys. 168, 185 (1992).
27. S. Muto, G. van Tendeloo, and S. Amelncks, Philos. Mag.
67, 443 (1993).
28. M. A. Green, M. Kurmoo, P. Day, and K. Kikkuchi, J.
Chem. Soc. Chem. Commun. 20, 1676 (1992).
29. M. Sprik, A. Cheng, and M. L. Klein, Phys. Rev. Lett. 69,
1660 (1992).
30. H. Kawamura, M. Kobayashi, Y. Akahama, H. Shinohara,
H. Sato, and Y. Saito, Solid State Commun. 83, 563
(1992).
31. À. À. Ìàêñèìîâ, Ê. Ï. Ìåëåòîâ, Þ. À. Îñèïüÿí, È. È.
Òàðòàêîâñêèé, Þ. Â. Àðòåìîâ, Ì. À. Íóäåëüìàí, Ïèñüìà
â ÆÝÒÔ 57, 801 (1993).
32. D.-H. Oh and Y. H. Lee, Phys. Rev. Lett. 75, 4230
(1995).
33. Ñ. Â. Ëóáåíåö, Â. Ä. Íàöèê, Ë. Ñ. Ôîìåíêî, A. Ï.
Èñàêèíà, A. È. Ïðîõâàòèëîâ, M. A. Ñòðæåìå÷íûé, Í. A.
Aêñåíîâà, ÔÍÒ 23, 338 (1997).
34. P. Wochner, X. Xiong, P. C. Chow, and S. C. Moss, Phys.
Rev. B55, 5678 (1997).
35. I. N. Krupskii, A. I. Prokhvatilov, Yu. A. Freiman, and
A. I. Erenburg, ÔÍÒ 5, 271 (1979).
36. V. G. Manzhelii, A. I. Prokhvatilov, V. V. Gavrilko, and
A. P. Isakina, Structure and Thermodynamic Properties of
Cryocrystals, Begell House Inc., New York (1998).
37. Êðèîêðèñòàëëû, Á. È. Âåðêèí, A. Ô. Ïðèõîòüêî (ðåä.),
Íàóêîâà äóìêà, Êèåâ (1983).
38. E. Grivei, B. Nysten, M. Cassart, J.-P. Issi, C. Fabre, and
A. Rassat, Phys. Rev. B47, 1705 (1993).
39. J. Sworakowski, K. Palewska, and M. Bertault, Chem.
Phys. Lett. 220, 197 (1993).
40. Í. A. Aêñåíîâà, A. Ï. Èñàêèíà, A. È. Ïðîõâàòèëîâ,
M. A. Ñòðæåìå÷íûé, ÔÍÒ 25, 964 (1999).
41. B. J. Nelissen, P. H. M. van Loosdrecht, M. A. Verheijen,
A. van der Avoird, and G. Meijer, Chem. Phys. Lett. 207,
343 (1993).
42. D. F. Agterberg, W. Que, and M. B. Walker, Chem. Phys.
Lett. 213, 207 (1993).
43. W. Sekkal, H. Aourag, and M. Certier, Comput. Mater.
Sci. 9, 295 (1998).
Ñòðóêòóðà, ïàðàìåòðû ðåøåòêè è àíèçîòðîïèÿ òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ ôóëëåðèòà C70
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåpàòóp, 2001, ò. 27, ¹ 12 1419
44. Í. Ï. Êîáåëåâ, Ð. Ê. Íèêîëàåâ, ß. Ì. Ñîéôåð, Ñ. Ñ.
Õàñàíîâ, ÔÒÒ 40, 173 (1998).
45. A. Lundin, A. Soldatov, and B. Sundqvist, Mat. Res. Soc.
Symp. Proc. 359, 555 (1995).
Structure, lattice parameters, and thermal
expansion anisotropy of fullerite C70
A. P. Isakina, À. I. Prokhvatilov,
Ì. A. Strzhemechny, and Ê. À. Yagotintsev
X-ray studies of two low-temperature phases of
high-purity polycrystalline fullerite C70 were carried
out over the temperature range 20–310 Ê. The struc-
tures are found to be rhombohedral at room tem-
perature and monoclinic at T < 276 K. The volume
jump at the low-temperature phase transition is de-
termined to be ∼ 8.5 cm3/ìîl or 1.7%. The lattice
parameters and the linear and volume thermal ex-
pansion coefficients as a function of temperature are
studied for both phases. A substantial anisotropy of
the thermal deformation along particular crystal-
lographic directions is observed both in the middle
and low-temperature modifications. The results are
analyzed with account of the previous structure in-
vestigations. It is shown that in the absence of rota-
tions at low temperatures, the lattice is unstable
with respect to monoclinic distortions, the estimates
of which as to their sign and order of magnitude is
consistent with the observations.
À. Ï. Èñàêèíà, A. È. Ïðîõâàòèëîâ, M. A. Ñòðæåìå÷íûé, Ê. À. ßãîòèíöåâ
1420 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåpàòóp, 2001, ò. 27, ¹ 12
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-129145 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0132-6414 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T04:07:26Z |
| publishDate | 2001 |
| publisher | Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Исакина, А.П. Прохватилов, A.И. Стржемечный, M.A. Яготинцев, К.А. 2018-01-16T16:11:09Z 2018-01-16T16:11:09Z 2001 Структура, параметры решетки и анизотропия теплового расширения фуллерита C₇₀ / А.П. Исакина, A.И. Прохватилов, M.A. Стржемечный, К.А. Яготинцев // Физика низких температур. — 2001. — Т. 27, № 12. — С. 1406-1420. — Бібліогр.: 45 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 61.10.-i, 61.46.+w, 65.70.+y https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/129145 Проведены рентгеноструктурные исследования двух низкотемпературных фаз особо чистого поликристаллического фуллерита C₇₀ в интервале температур 20-310 К. При комнатной температуре установлена ромбоэдрическая, а при T < 276 K - моноклинная структуры. Определен скачок объема при низкотемпературном фазовом переходе, который составил ~8,5 см³/моль или 1,7%. Изучены температурные зависимости решеточных параметров и коэффициентов линейного и объемного теплового расширения обеих фаз. Как для средней, так и для низкотемпературной модификации наблюдается существенная анизотропия тепловой деформации кристаллов вдоль отдельных кристаллографических направлений. Полученные результаты проанализированы с привлечением предшествующих структурных исследований. Показано, что в отсутствие вращений при низких температурах решетка неустойчива относительно моноклинных искажений, оценка которых по знаку и порядку величины соответствует наблюдениям. X-ray diffraction studies of the two low-temperature phases of especially pure polycrystalline C₇₀ fullerite are carried out in the temperature range 20–310 K. At room temperature a rhombohedral structure is established, and at T<276 KT<276 K a monoclinic structure. The volume jump at the low-temperature phase transition is determined to be ∼8.5 cm³/mole, or 1.7%. The temperature dependence of the lattice parameters and of the linear and volume thermal expansion coefficients is investigated in the two phases. For both the intermediate and the low-temperature modifications a substantial anisotropy of the thermal deformation of the crystals along individual crystallographic directions is observed. The results are analyzed with the use of previous structural studies. It is shown that in the absence of rotations at low temperatures the lattice is unstable to monoclinic distortions, the estimated sign and order of magnitude of which agree with the observations. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Динамика кристаллической решетки Структура, параметры решетки и анизотропия теплового расширения фуллерита C₇₀ Structure, lattice parameters, and thermal expansion anisotropy of C₇₀ fullerite Article published earlier |
| spellingShingle | Структура, параметры решетки и анизотропия теплового расширения фуллерита C₇₀ Исакина, А.П. Прохватилов, A.И. Стржемечный, M.A. Яготинцев, К.А. Динамика кристаллической решетки |
| title | Структура, параметры решетки и анизотропия теплового расширения фуллерита C₇₀ |
| title_alt | Structure, lattice parameters, and thermal expansion anisotropy of C₇₀ fullerite |
| title_full | Структура, параметры решетки и анизотропия теплового расширения фуллерита C₇₀ |
| title_fullStr | Структура, параметры решетки и анизотропия теплового расширения фуллерита C₇₀ |
| title_full_unstemmed | Структура, параметры решетки и анизотропия теплового расширения фуллерита C₇₀ |
| title_short | Структура, параметры решетки и анизотропия теплового расширения фуллерита C₇₀ |
| title_sort | структура, параметры решетки и анизотропия теплового расширения фуллерита c₇₀ |
| topic | Динамика кристаллической решетки |
| topic_facet | Динамика кристаллической решетки |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/129145 |
| work_keys_str_mv | AT isakinaap strukturaparametryrešetkiianizotropiâteplovogorasšireniâfulleritac70 AT prohvatilovai strukturaparametryrešetkiianizotropiâteplovogorasšireniâfulleritac70 AT stržemečnyima strukturaparametryrešetkiianizotropiâteplovogorasšireniâfulleritac70 AT âgotincevka strukturaparametryrešetkiianizotropiâteplovogorasšireniâfulleritac70 AT isakinaap structurelatticeparametersandthermalexpansionanisotropyofc70fullerite AT prohvatilovai structurelatticeparametersandthermalexpansionanisotropyofc70fullerite AT stržemečnyima structurelatticeparametersandthermalexpansionanisotropyofc70fullerite AT âgotincevka structurelatticeparametersandthermalexpansionanisotropyofc70fullerite |