Оптический метод исследования влияния давления на фазовый переход высокий спин−низкий спин в железосодержащих координационных соединениях
На основе анализа спектров поглощения разработан оптический метод исследования переходов высокий спин (HS)−низкий спин (LS) под давлением. Изучено влияние давления на превращение HS−LS в соединении Fe(BF₄)₂[pmd]{Ag(CN)₂}₂·H₂O при комнатной температуре и показано, что в нем наблюдается полный переход...
Saved in:
| Date: | 2006 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2006
|
| Series: | Физика и техника высоких давлений |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70210 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Оптический метод исследования влияния давления на фазовый переход высокий спин−низкий спин в железосодержащих координационных соединениях / Г.В. Букин, Г.Г. Левченко, Ana Galet, José A. Real // Физика и техника высоких давлений. — 2006. — Т. 16, № 1. — С. 51-55. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-70210 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-702102025-02-09T12:26:18Z Оптический метод исследования влияния давления на фазовый переход высокий спин−низкий спин в железосодержащих координационных соединениях Оптичний метод дослідження впливу тиску на фазовий перехід високий спін−низький спін в координаційних з'єднаннях, які містять залізо Optical method for investigation of pressure effect on high spin−low spin phase transition in iron-containing coordination compounds Букин, Г.В. Левченко, Г.Г. Galet, Ana Real José, A. На основе анализа спектров поглощения разработан оптический метод исследования переходов высокий спин (HS)−низкий спин (LS) под давлением. Изучено влияние давления на превращение HS−LS в соединении Fe(BF₄)₂[pmd]{Ag(CN)₂}₂·H₂O при комнатной температуре и показано, что в нем наблюдается полный переход из HS- в LS-состояние при увеличении давления до 1 GPa. При сбросе давления наблюдается гистерезис с шириной петли 0.2 GPa. An optical method for the high spin (HS)−low spin (LS) transition investigation under pressure has been developed basing on the analysis of absorption spectra. Pressure effect on the HS−LS transformation in Fe(BF₄)₂[pmd]{Ag(CN)₂}₂·H2O has been investigated at room temperature. It is shown that in this compound there is a complete transition from HS to LS state with pressure increase to 1GPa. Pressure relief gives a hysteresis with loop width of 0.2 GPa. Авторы благодарны В.А. Волошину и А.И. Касьянову за любезно предоставленную для измерений оптическую камеру высокого давления и за помощь в проведении эксперимента. 2006 Article Оптический метод исследования влияния давления на фазовый переход высокий спин−низкий спин в железосодержащих координационных соединениях / Г.В. Букин, Г.Г. Левченко, Ana Galet, José A. Real // Физика и техника высоких давлений. — 2006. — Т. 16, № 1. — С. 51-55. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 64.90.−i, 81.40.Vw, 82.80.Ch https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70210 ru Физика и техника высоких давлений application/pdf Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
На основе анализа спектров поглощения разработан оптический метод исследования переходов высокий спин (HS)−низкий спин (LS) под давлением. Изучено влияние давления на превращение HS−LS в соединении Fe(BF₄)₂[pmd]{Ag(CN)₂}₂·H₂O при комнатной температуре и показано, что в нем наблюдается полный переход из HS- в LS-состояние при увеличении давления до 1 GPa. При сбросе давления наблюдается гистерезис с шириной петли 0.2 GPa. |
| format |
Article |
| author |
Букин, Г.В. Левченко, Г.Г. Galet, Ana Real José, A. |
| spellingShingle |
Букин, Г.В. Левченко, Г.Г. Galet, Ana Real José, A. Оптический метод исследования влияния давления на фазовый переход высокий спин−низкий спин в железосодержащих координационных соединениях Физика и техника высоких давлений |
| author_facet |
Букин, Г.В. Левченко, Г.Г. Galet, Ana Real José, A. |
| author_sort |
Букин, Г.В. |
| title |
Оптический метод исследования влияния давления на фазовый переход высокий спин−низкий спин в железосодержащих координационных соединениях |
| title_short |
Оптический метод исследования влияния давления на фазовый переход высокий спин−низкий спин в железосодержащих координационных соединениях |
| title_full |
Оптический метод исследования влияния давления на фазовый переход высокий спин−низкий спин в железосодержащих координационных соединениях |
| title_fullStr |
Оптический метод исследования влияния давления на фазовый переход высокий спин−низкий спин в железосодержащих координационных соединениях |
| title_full_unstemmed |
Оптический метод исследования влияния давления на фазовый переход высокий спин−низкий спин в железосодержащих координационных соединениях |
| title_sort |
оптический метод исследования влияния давления на фазовый переход высокий спин−низкий спин в железосодержащих координационных соединениях |
| publisher |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| publishDate |
2006 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70210 |
| citation_txt |
Оптический метод исследования влияния давления на фазовый переход высокий спин−низкий спин в железосодержащих координационных соединениях / Г.В. Букин, Г.Г. Левченко, Ana Galet, José A. Real // Физика и техника высоких давлений. — 2006. — Т. 16, № 1. — С. 51-55. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| series |
Физика и техника высоких давлений |
| work_keys_str_mv |
AT bukingv optičeskijmetodissledovaniâvliâniâdavleniânafazovyjperehodvysokijspinnizkijspinvželezosoderžaŝihkoordinacionnyhsoedineniâh AT levčenkogg optičeskijmetodissledovaniâvliâniâdavleniânafazovyjperehodvysokijspinnizkijspinvželezosoderžaŝihkoordinacionnyhsoedineniâh AT galetana optičeskijmetodissledovaniâvliâniâdavleniânafazovyjperehodvysokijspinnizkijspinvželezosoderžaŝihkoordinacionnyhsoedineniâh AT realjosea optičeskijmetodissledovaniâvliâniâdavleniânafazovyjperehodvysokijspinnizkijspinvželezosoderžaŝihkoordinacionnyhsoedineniâh AT bukingv optičnijmetoddoslídžennâvplivutiskunafazovijperehídvisokijspínnizʹkijspínvkoordinacíjnihzêdnannâhâkímístâtʹzalízo AT levčenkogg optičnijmetoddoslídžennâvplivutiskunafazovijperehídvisokijspínnizʹkijspínvkoordinacíjnihzêdnannâhâkímístâtʹzalízo AT galetana optičnijmetoddoslídžennâvplivutiskunafazovijperehídvisokijspínnizʹkijspínvkoordinacíjnihzêdnannâhâkímístâtʹzalízo AT realjosea optičnijmetoddoslídžennâvplivutiskunafazovijperehídvisokijspínnizʹkijspínvkoordinacíjnihzêdnannâhâkímístâtʹzalízo AT bukingv opticalmethodforinvestigationofpressureeffectonhighspinlowspinphasetransitioninironcontainingcoordinationcompounds AT levčenkogg opticalmethodforinvestigationofpressureeffectonhighspinlowspinphasetransitioninironcontainingcoordinationcompounds AT galetana opticalmethodforinvestigationofpressureeffectonhighspinlowspinphasetransitioninironcontainingcoordinationcompounds AT realjosea opticalmethodforinvestigationofpressureeffectonhighspinlowspinphasetransitioninironcontainingcoordinationcompounds |
| first_indexed |
2025-11-25T23:50:54Z |
| last_indexed |
2025-11-25T23:50:54Z |
| _version_ |
1849808288803192832 |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2006, том 16, № 1
51
PACS: 64.90.−i, 81.40.Vw, 82.80.Ch
Г.В. Букин1, Г.Г. Левченко1, Ana Galet2, José A. Real2
ОПТИЧЕСКИЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ДАВЛЕНИЯ
НА ФАЗОВЫЙ ПЕРЕХОД ВЫСОКИЙ СПИН−НИЗКИЙ СПИН
В ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ КООРДИНАЦИОННЫХ СОЕДИНЕНИЯХ
1Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина НАН Украины
ул. Р. Люксембург, 72, г. Донецк, 83114, Украина
2Institut de Ciencia Molecular/Departament de Quimica Inorganica, Universitat de Valencia
Doctor Moliner 50, 46100 Burjassot, Spain
Статья поступила в редакцию 12 апреля 2005 года
На основе анализа спектров поглощения разработан оптический метод исследова-
ния переходов высокий спин (HS)−низкий спин (LS) под давлением. Изучено влияние
давления на превращение HS−LS в соединении Fe(BF4)2[pmd]{Ag(CN)2}2⋅H2O при
комнатной температуре и показано, что в нем наблюдается полный переход из
HS- в LS-состояние при увеличении давления до 1 GPa. При сбросе давления наблю-
дается гистерезис с шириной петли 0.2 GPa.
Введение
Исследование влияния давления на фазовый переход HS−LS в металлоорга-
нических соединениях, содержащих ионы переходных металлов, является од-
ним из актуальных вопросов современной физики координационных соедине-
ний. Это связано с тем, что давление непосредственно влияет на величину и
симметрию кристаллического поля в месте расположения иона, изменяя опре-
деляющие расстояния и упругие взаимодействия. Такого рода исследования
проводились еще в 80-х годах путем изучения влияния давления на фазовый
переход HS−LS при фиксированных температурах методом мессбауэровской
спектроскопии [1,2]. Затем эти исследования были продолжены изучением
влияния давления на температурно-индуцируемый HS−LS-переход методом
измерения температурной зависимости намагниченности [2,3]. В этих работах
были определены параметры упругой энергии и взаимодействия в ряде железо-
содержащих металлоорганических соединениях [2,4]. К сожалению, во многих
случаях получаются противоречивые значения данных параметров [4]. Поэто-
му представляет интерес проведение параллельного изучения влияния давле-
ния на фазовый HS−LS-переход как при фиксированной температуре, так и при
ее изменениях на одних и тех же соединениях. С этой целью нами предлагается
Физика и техника высоких давлений 2006, том 16, № 1
52
метод исследования влияния давления на HS−LS-переход при фиксированной
температуре, основанный на оптической спектроскопии, который может быть
использован в широком диапазоне давлений, вплоть до 5 GPa.
Эксперимент
Фазовые превращения HS−LS в железосодержащих органических соеди-
нениях приводят к возникновению полос поглощения в видимом оптиче-
ском диапазоне, связанных с переходами 1А1 > 1Т1 и 1А1 > 1Т2 [5]. Для дан-
ной частоты спектр поглощения определяется суперпозицией вкладов от
HS- и LS-фаз соединения:
1 = λ + γ, (1)
где λ и γ − приведенные количества соответственно LS- и HS-фаз.
Исследования зависимости доли LS-фазы от давления проводили на по-
лосе поглощения перехода 1А1 > 1Т1. Это связано с тем, что оптическая
плотность образцов при комнатной температуре и атмосферном давлении в
области перехода 1А1 > 1Т1 изменяется линейно от доли HS-фазы, т.е. опре-
деляется только последней. Предполагая, что и при давлении вклад в по-
глощение от HS-фазы остается пропорциональным величине γ в данной
спектральной области, можно найти долю этой фазы.
Измерение оптической плотности проводили на однолучевом спектрофо-
тометре с плоской дифракционной решеткой PGS-2 производства фирмы
«Carl Zeiss», имеющем следующие технические характеристики: разрешаю-
щая способность – 45600; обратная линейная дисперсия – 7.4 Å/mm; рабочая
область длин волн спектрометра – 2000−8000 Å. В качестве источника ис-
пользовали лампу накаливания с непрерывным естественно поляризованным
излучением. Светофильтром был выбран СЗС-23, имеющий пропускание,
близкое к максимальному в исследуемом спектральном диапазоне. Приемни-
ком излучения являлся фотоэлектронный умножитель ФЭУ-118. Документиро-
вание и непрерывную регистрацию спектра осуществляли при помощи диф-
ференциального двухполярного десятиразрядного аналого-цифрового преоб-
разователя на базе процессора Кр1113ПВ1 и персонального компьютера.
Образец помещали в оптическую двухсту-
пенчатую камеру высокого (до 5 GPa) давле-
ния, сконструированную на основе камер Дри-
камера [6,7] и разработанную в Донецком фи-
зико-техническом институте им. А.А. Галкина
[8]. Устройство камеры позволяет проводить
измерения при изменении температуры в диа-
пазоне от 4.2 до 350 K. В качестве манометра в
кювету камеры помещали кристалл рубина [9].
На рис. 1 приведена схема оптических деталей
кюветы камеры для образца.
Рис. 1. Схема оптических дета-
лей кюветы камеры: 1 − NaCl,
2 − рубин, 3 − образец, 4 −
скотч
Физика и техника высоких давлений 2006, том 16, № 1
53
Оптическую плотность образца определяли в два этапа: сначала записы-
вали спектр источника света, прошедшего через кювету без образца в камере
высокого давления (спектр источника), а затем − с образцом в камере
(спектр образца). На рис. 2 приведен пример записанных таким образом
спектров.
Оптическую плотность образца D находили по формуле
0lg ID
I
=
, т.е. D = lgekλcl, (2)
где I0, I – интенсивность света соответственно падающего и прошедшего че-
рез поглощающий слой толщиной l; kλ – коэффициент поглощения; c – кон-
центрация поглощающего вещества.
На рис. 3 показаны определенные таким образом оптические плотности
соединения Fe(BF4)2[pmd]{Ag(CN)2}2·H2O, находящегося при комнатной
температуре и давлениях 0; 0.612 и 1.471 GPa.
При комнатной температуре это соединение находится в HS-состоянии.
При понижении температуры до 220 K оно переходит в LS-состояние. Ожи-
далось, что при комнатной температуре при повышении давления соедине-
ние должно перейти в LS-состояние в доступной области давлений. Дейст-
вительно, из рис. 3 видно, что оптическая плотность образца под давлением
изменяется и это изменение соответствует переходу в LS-состояние.
Результаты определенных приведенных количеств LS-фазы в соединении
Fe(BF4)2[pmd]{Ag(CN)2}2·H2O при фиксированных давлениях и комнатной
температуре представлены на рис. 4. Из рисунка видно, что образец под дав-
лением переходит полностью в LS-состояние. Переход осуществляется при
давлении P1/2 = 0.62 GPa. Ширина гистерезиса равна 0.2 GPa. Переход явля-
ется полностью обратимым.
Рис. 2. Спектры источника (кривая 1) и образца (кривая 2, увеличена в 100 раз)
Рис. 3. Зависимость оптической плотности соединения Fe(BF4)2[pmd]{Ag(CN)2}2·H2O,
находящегося при комнатной температуре, от давления P, GPa: 1 − 0, 2 − 0.612, 3 −
1.471
Физика и техника высоких давлений 2006, том 16, № 1
54
Результаты измерений демонстрируют, что наряду с широко используе-
мыми методами изучения переходов HS−LS под давлением, основанными на
измерениях намагниченности и интенсивности мессбауэровских спектров,
может применяться и оптический метод. В отличие от мессбауэровского, он
имеет преимущество, заключающееся в необходимости значительно мень-
шего времени для проведения измерения, а по сравнению с методом измере-
ния намагниченности он является более чувствительным, особенно при вы-
соких температурах (комнатной и выше). Таким образом, метод является не
только альтернативным к имеющимся методикам, но и обладает рядом пре-
имуществ. Это позволит проводить необходимые измерения для изучения
фазовых переходов HS−LS, индуцированных не только температурой, но и
давлением.
Авторы благодарны В.А. Волошину и А.И. Касьянову за любезно предос-
тавленную для измерений оптическую камеру высокого давления и за по-
мощь в проведении эксперимента.
1. C.P. Slichter, H.G. Drickamer, J. Chem. Phys. 56, 2142 (1972).
2. V. Ksenofontov, H. Spiering, A. Schreiner, G. Levchenko, H.A. Goodwin, P. Gütlich,
J. Phys. Chem. Solids 60, 393 (1999).
3. Y. Garcia, V. Ksenofontov, G. Levchenko, P. Gütlich, J. Mater. Chem. 10, 2274
(2000).
4. G.G. Levchenko, V. Ksenofontov, A.V. Stupakov, H. Spiering, Y. Garcia, P. Gütlich,
Chem. Phys. 277, 125 (2002).
5. J. Jeftic, R. Hinek, S.C. Capelli, A. Hauser, Inorg. Chem. 36, 3080 (1997).
6. Х. Дрикамер, А. Балчан, в кн.: Современная техника сверхвысоких давлений,
Мир, Москва (1964).
7. H.G. Drickamer, C.W. Frank, Electronic Transitions and the High Pressure Chemis-
try and Physics of Solids, Chapman and Hall, London (1973).
8. В.А. Волошин, А.И. Касьянов, ПТЭ № 5, 170 (1982).
9. G.J. Piermarini, S. Bloch, J.D. Barnett, R.A. Formann, J. Appl. Phys. 46, 2774
(1975).
Рис. 4. Зависимость приведенного
количества LS-фазы соединения
Fe(BF4)2[pmd]{Ag(CN)2}2·H2O от дав-
ления при комнатной температуре: 1 –
увеличение давления, 2 – уменьше-
ние
Физика и техника высоких давлений 2006, том 16, № 1
55
G.V. Bukin, G.G. Levchenko, Ana Galet, José A. Real
OPTICAL METHOD FOR INVESTIGATION OF PRESSURE EFFECT ON
HIGH SPIN−LOW SPIN PHASE TRANSITION IN IRON-CONTAINING
COORDINATION COMPOUNDS
An optical method for the high spin (HS)−low spin (LS) transition investigation under
pressure has been developed basing on the analysis of absorption spectra. Pressure effect
on the HS−LS transformation in Fe(BF4)2[pmd]{Ag(CN)2}2·H2O has been investigated at
room temperature. It is shown that in this compound there is a complete transition from
HS to LS state with pressure increase to 1GPa. Pressure relief gives a hysteresis with loop
width of 0.2 GPa.
Fig. 1. Scheme of optical elements of chamber cell: 1 − NaCl, 2 − ruby, 3 − sample, 4 −
Scotch tape
Fig. 2. Spectra of the source (curve 1) and of the sample (curve 2, is 100 times enlarged)
Fig. 3. Dependence of optical density of Fe(BF4)2[pmd]{Ag(CN)2}2·H2O on pressure P,
GPa: 1 − 0, 2 − 0.612, 3 − 1.471 at room temperature
Fig. 4. Dependence of the reduced quantity of Fe(BF4)2[pmd]{Ag(CN)2}2·H2O LS phase
on pressure at room temperature: 1 − pressure increase, 2 − decrease
|