№ 11 (4001) от 19 марта 2010:

• Заседание ФК и сессия КПП
• Коллективу редакции еженедельника Дубна
• Посол МНР: "Традиции продолжать молодым"
• Информация дирекции
• Из резолюции 107-й сессии Ученого совета ОИЯИ
• Спектр исследований расширяется
• О Гриде - просто и доступно
• Что ждет стадион "Наука"?
• Как прошел и что показал Съезд спектроскопистов
• Вослед ушедшим:
  • Л.С.Ажгирей
  • Ф.А.Гареев
• Концерты
• НОВОСТИ

Версия № 11 в формате pdf

Проекты XXI века

Спектр исследований расширяется

Комплексное изучение механизмов обменных взаимодействий в сложных оскидах кобальта. Такую цель поставила перед собой международная коллаборация ОИЯИ-Минск-Цюрих-Берлин-Гамбург-Гренобль. Рассказываем об истории и перспективах сотрудничества.

После открытия явления колоссального магнетосопротивления в сложных оксидах марганца и кобальта исследования взаимосвязи кристаллической и магнитной структур с электротранспортными и магнитными свойствами этих соединений ведутся с беспрецедентной активностью. Суть этого явления состоит в значительном изменении электрического сопротивления материала при наложении внешнего магнитного поля. За прошедшее десятилетие выявлены многие принципиальные моменты, определяющие фазовое многообразие кобальтитов и манганитов, предложен ряд моделей, объясняющих их необычные свойства: двойной обмен через ионы кислорода, суперобмен разновалентных ионов кобальта в низко- и высокоспиновых состояниях, зонный магнетизм и т.д. Однако ни одна из существующих гипотез до сих пор не может полностью объяснить всю совокупность имеющихся наблюдений. Возможное непосредственное применение сложных оксидов кобальта в качестве накопительных дисков, считывающих магнитных головок в компьютерах, катализаторов химических реакций, а также электродов топливных элементов, работающих в области температур, близких к комнатной, еще больше подхлестнуло интерес к этому классу материалов.

Доступные на базовых установках ОИЯИ экспериментальные возможности позволяют провести уникальные прецизионные исследования корреляций структурных искажений, проявляющихся в локальном и дальнем трансляционном порядках, их взаимосвязь с магнитными и электротранспортными свойствами. Поэтому несколько лет назад была образована коллаборация между Институтом физики твердого тела и полупроводников Национальной академии наук Беларуси, нaкопившим огромный опыт в приготовлении высококачественных неорганических магнитных соединений, и лабораториями физики высоких энергий и нейтронной физики ОИЯИ. Основная экспериментальная база проекта - источник синхротронного излучения (СИ) в Российском научном центре "Курчатовский институт" (РНЦ КИ), где силами сотрудников ОИЯИ введен в эксплуатацию энергодисперсионный EXAFS-спектрометр. Кроме того, при поддержке совместной российско-германской лаборатории, созданной по инициативе директора РНЦ КИ члена-корреспондента РАН М.В.Ковальчука, мы наладили тесное сотрудничество с ведущими мировыми центрами СИ в Германии (HASYLAB, BESSY), обладающими мощными стабильными пучками как низко- (20-2000 эВ), так и высокоэнергетического (2,5-60 кэВ) рентгеновского излучения и современными EXAFS-спектрометрами классического типа, оснащенными криогенными установками.

Важнейшим инструментом для исследования магнетизма в конденсированных средах является также рассеяние тепловых и холодных нейтронов. Отсутствие заряда, наличие собственного магнитного момента, длина волны, сопоставимая с характерными межатомными расстояниями в кристаллах, позволяет нам с высокой точностью напрямую измерять величину магнитного момента, определять кристаллическую структуру, строить дисперсионные кривые. Поэтому в качестве комплементарной экспериментальной техники были выбраны спектрометры высокопоточного импульсного реактора ИБР-2. Впоследствии к коллаборации присоединились эксперты по нейтронному рассеянию из берлинского центра Общества Гельмгольца, Института Лауэ - Ланжевена в Гренобле и Лаборатории нейтронных исследований Высшей федеральной технической школы Цюриха, куда после временной остановки ИБР-2 на реконструкцию была перенесена нейтронная часть проекта. На единственной в Европе мезонной фабрике в Виллигене (Швейцария), работающей в рамках международного пользовательского центра, методом релаксации и прецессии спина мюонов участникам проекта удалось доказать наличие фазового расслоения в допированных стронцием кобальтитах.

С 2008 года работы по проекту практически полностью сосредоточены в Отделении научно-методических исследований и инноваций ЛФВЭ и продолжают активно развиваться благодаря всеобъемлющей поддержке начальника отделения профессора С.И.Тютюнникова.

Надо отметить, что финансирование проекта поддерживается почти исключительно из внебюджетных источников, из средств грантов фондов фундаментальных исследований России и Беларуси, грантов рамочной программы FP-5 Евросоюза. Как результат мы имеем уже более двух десятков публикаций в ведущих международных научных журналах. Помимо этого результаты наших совместных исследований были неоднократно отмечены руководством ОИЯИ и ЛФВЭ, особенно вклад молодых исследователей - участников проекта. Так, например, в 2007 и 2008 гг. руководством ЛФВЭ старшему научному сотруднику Е.А.Ефимовой была присуждена стипендия имени академика В.И.Векслера для молодых ученых и специалистов. В 2009 она же стала одним из лауреатов гранта для молодых ученых и специалистов ОИЯИ. При этом она единственный молодой участник проекта РФФИ под руководством академика А.Н.Сисакяна в области ядерной физики и физики частиц.

Результаты эксперимента обсуждают участники коллаборации (слева направо) К.Клементьев (Барселона), В.Сиколенко (Цюрих) и В.Ефимов (Дубна).

Очередное рабочее совещание участников коллаборации, совмещенное с сеансом измерений на источнике СИ, состоялось в Гренобле (Франция). На него были приглашены представители Испании, где в ближайшем будущем запускается источник СИ нового поколения, оборудованный спектрометрами EXAFS уовершенствованной конструкции, позволяющими измерять спектры в широком диапазоне К-пространства, что может существенно повысить точность в определении структурных параметров. Возможно, что одними из первых пользователей этих спектрометров будут специалисты ЛФВЭ ОИЯИ. В Гренобле также находятся в эксплуатации лучшие на сегодняшний день в мире спектрометры неупругого рассеяния тепловых нейтронов на исследовательском реакторе Института Лауэ - Ланжевена. На совещании была достигнута договоренность о проведении на этой базе серии исследований спектров магнитных и тепловых возбуждений в допированных кобальтитных соединениях со структурой перовскита совместно с Институтом физики твердого тела Курчатовского центра. Таким образом, география коллаборации, спектр исследований, число участников неизменно расширяются, и мы надеемся, что в ближайшие годы наш проект по-прежнему останется в числе наиболее успешных направлений в деятельности Объединенного института.

Вадим СИКОЛЕНКО, Высшая федеральная техническая школа Цюриха и Институт Пауля Шеррера.