Спин электрона проводимости

Таким образом, разрыв ковалентной связи для получения двух нейтральных соединений всегда должен дать два радикала, каждый со свободной валентностью и обладающий активностью свободного радикала. Разрыв ионной связи может дать либо два иона с заполненными оболочками, имеющими только электростатический поляризующий момент (MgO = Mg + + О ), либо два иона, один из которых (обычно катион) также имеет электрон с непарным спином и поэтому имеет дополнительные свойства, присущие радикалу (например, NiO = NiO +0 -). Молекулы веществ, образующих твердые поверхности, дегазированные в вакууме, обладают множеством свободных связей, по которым могут идти реакции с молекулами газовой фазы (хемосорбция) с образованием различных поверхностных комплексов- Очевидно, что каталитическое действие твердого вещества зависит от составляющих его лептонов. Раньше исследователи связывали высокую каталитическую активность с переменной валентностью, цветом, магнитными свойствами и т. д. Сравнительно недавно метод электронной проводимости стал доминирующим в определении их свойств. Он лучше отражает электронную структуру оболочек на основе периодической системы, хотя дает лишь общую характеристику, которая не может заменить результатов, получаемых при детальном изучении химии и физики исследуемых твердых тел. [c.20]

Возникновение парамагнетизма электронов проводимости наиболее просто объяснить (Паули, 1927 г.) с точки зрения зонной теории (см. гл. 11). Металлы содержат зону проводимости, лишь частично занятую электронами. На каждом занятом уровне размещается по два электрона с противоположно направленными спинами. Поэтому зону проводимости удобно представить в виде двух полузон (рис. 129, / и //) одна из них содержит электроны со спинами, направленными вверх, другая — со спинами, направ- [c.303]

Поведение электронов проводимости правильно описывается квантовой теорией металлов, которая представляет собой приложение квантовой статистики к металлам. Ее исходные представления 1) электроны системы неразличимы 2) обязательное выполнение принципа Паули, т. е. в любой системе в данном квантовом состоянии не может находиться более одного электрона с данной ориентацией спина 3) изменение состояния электронов определяется изменением хотя бы одного из четырех квантовых чисел. Расчеты, проведенные с учетом основных положений квантовой статистики применительно к металлам, позволяют вывести уравнение [c.130]

За последние годы был разработан лазер с переворотом спина (ЛПС), перестраиваемый в широком инфракрасном диапазоне длин волн с выходной мощностью более одного ватта, что значительно превышает мощность полупроводниковых лазеров. Поскольку имеется несколько обзоров по ЛПС [52], упомянем только их основные особенности, влияющие на характеристики перестройки. Принцип действия ЛПС основан на стимулированном комбинационном рассеянии излучения, происходящем на электронах проводимости в некоторых охлажденных до криогенных температур полупроводниках, которые помещены в магнитное поле и облучаются сфокусированным светом от другого мощного лазера. Как и в случае эффекта Зеемана для свободных атомов, энергетические уровни этих электронов расщепляются приложенным магнитным полем В на уровни Ландау [c.259]

Радиочастотное магнитное поле в металле может проникать лишь на небольшую глубину (около 5-10 см), поэтому метод ядерного резонанса позволяет изучить слои лишь у поверхности. Кроме того, спин-решеточная релаксация в металлах определяется магнитным взаимодействием ядер с электронами проводимости, которое приводит не только к расширению линии, но и к ее сдвигу. По этим связанным между собой эффектам можно судить о состояниях электронов у границы распределения Ферми. [c.534]

К веществам, для которых наблюдается сигнал ЭПР, относятся органические и неорганические свободные радикалы ионы с частично заполненными внутренними уровнями (3 /- и 4 /-переходные элементы и некоторые 4/элементы) атомы и молекулы с нечетным числом электронов кристаллы, имеющие центры окраски металлы и полупроводники, имеющие электроны проводимости. Ограничением метода ЭПР является малое число объектов, доступных для исследования, поскольку большинство ионов металлов и органических веществ диамагнитно. Возможности метода расширяют за счет комплексообразования диамагнитных ионов с органическими лигандами, являющимися стабильными свободными радикалами (спин-меченые реагенты). В этом случае концентрацию диамагнитного иона определяют по парамагнетизму органической части компонентов соединения. [c.335]

По представлениям, развиваемым П. П. Кузьменко, металлическая связь является разновидностью делокализованной валентной связи. Она образуется в результате перекрывания облаков не спаренных в атомах внешних электронов. При этом спины электронов соседних атомов спарены. Электронная проводимость металлов не связана с отрывом электронов от атома. Металл состоит из нейтральных атомов. Связующие электроны свободно перемещаются в его кристаллической решетке. [c.167]

Такие полимеры являются полупроводниками и обладают электронной проводимостью. Количество электронов с неспаренными спинами составляет 10 —10 на 1 г полимера. [c.249]

При рассмотрении электронной проводимости в кристаллах и стеклах используются представления и выводы зонной теории твердых тел [20]. Как известно, в изолированных атомах электроны в стационарных состояниях обладают дискретными значениями энергии, характеризуемыми четырьмя квантовыми числами, причем в каждом состоянии могут находиться два электрона с противоположно направленными спинами. При сближении большого числа N одинаковых атомов, образующих твердое или жидкое тело, вследствие взаимодействия происходит расщепление каждого из квантовых состояний, на N различных состояний. В кристалле вместо системы дискретных уровней, которыми характеризуются "изолированные атомы, имеется система полос, внутри которых расстояние между соседними уровнями весьма мало (примерно 10" э З), поэтому их [c.21]

Рассмотрим моль металла одновалентного элемента как огромную молекулу, возникающую в результате сближения Мд атомов. Основной уровень атома при этом расщепится на Мд весьма близких друг к другу связывающих уровней, которые составляют валентную зону металла (рис. 41). На уровнях валентной зоны может поместиться 2Кд электронов с противоположными спинами. Поэтому Мд электронов, принадлежащих Мд одновалентным атомам, могут заполнить только половину этой зоны. Незаполненность этой зоны должна привести к электронной проводимости, характерной для металлов. Под влиянием электрического поля электроны должны начать двигаться к положительному полюсу [c.294]

Первой гипотезой было антиферромагнитное упорядочение ниже фазового перехода, которое определяло локализацию и полупроводниковый характер проводимости. Однако впоследствии нейтронографические исследования показали, что в УРа нет упорядоченного антиферромагнитного расположения спинов электронов. [c.23]

Так как зависит от спина, то электроны проводимости с различными спинами будут по-разному реагировать на взаимодействие. Например, при Л (г) < О электроны со спинами, [c.18]

Метод спинового резонанса на электронах проводимости (СРЭП) активно используется при изучении графита, нано-графита и их интеркалированных соединений для определения кинетических параметров носителей спина, исходя из анализа формы, ширины и интенсивности линии СРЭП [1, 2]. [c.98]

Подобным же образом могут смешиваться занятые состояния электронов проводимости со спинами вниз с незанятыми /-состояниями со спинами вниз , расположенными выше энергии Ферми. Результатом такого смешивания, которое можно рассматривать как виртуальную эмиссию связанных /-электронов в полосу проводимости и как виртуальную абсорбцию электронов проводимости пустыми /-состояниями, является понижение энергий электронов проводимости со спинами вниз относительно энергий электронов со спинами вверх . Такая ситуация показана на фиг. 10 данный эффект противоположен эффектам обычного обмена. Обменный параметр /т, описывающий [c.43]

По порядку величины энергия взаимодействия К—М лежит между взаимодействиями К—К и М—М. Взаимодействие К—М осуществляется косвенным образом через электроны проводимости (см. приложение). Это взаимодействие можно описать феноменологически как антипараллельную связь спинов ых моментов 8м и 5н. Для легких и тяжелых редкоземельных элементов соответственно имеем [c.172]

Применение мессбауэровской методики позволило открыть и совсем новые магнитные явления. Так, американские авторы [131] обнаружили магнитное упорядочение электронных спинов антиферромагнитного типа через электроны проводимости в чрезвычайно разбавленных твердых растворах железа (0,05%) в золоте (99,95%), а в работе [132] проведено количественное исследование косвенного взаимодействия между Зс(-электронами железа через 4я-электроны проводимости в экспериментах с дозированными малыми добавками алюминия к железу. Было найдено, что спиновая плотность электро- нов проводимости на ядрах железа в ферромагнитных сплавах типа Ре — А1 осциллирует, а также что вклад косвенного обменного взаимодействия пар ближайших соседей является антиферромагнитным и ведет к уменьшению магнитного поля в области ядра. Своеобразный пример косвенных магнитных взаимодействий — суперобменное индуцирование магнитных полей на ядрах [c.76]

Магнитное поведение этих соединений в упорядоченном состоянии впервые исследовали Виллиаме и др. [74], хотя Джак-карино и др. [75, 76] еще раньше сумели определить для большого числа соединений и величину, и знак поляризации электронов проводимости в узле атома РЗМ, пользуясь методами ядерного и парамагнитного резонанса. Результаты, полученные при исследовании резонанса, которые мы подробно обсудим ниже, указали на наличие антиферромагнитной связи между спином иона 5 и спином электронов проводимости Зе. Далее результаты измерений намагниченности показали, что взаимодействие спиновых моментов редкоземельных ионов носит ферромагнитный характер. Если это взаимодействие осуществляется через электроны проводимости, то результирующий обмен не будет зависеть от знака взаимодействия ион РЗМ — электрон проводимости. Следовательно, магнитостатические результаты не находятся в противоречии с результатами Джаккарино и др. [75, 76]. [c.32]

Эффект Оверхаузера. В 1953 г. Оверхаузер [10] показал, что ядерная спин-решеточная релаксация в металлах протекает главным образом через электроны проводимости, посредством изотропного контактного взаимодействия Ферми. 41-8. Населенности уровней системы электронных спинов могут быть выравнены путем насыщения ЭПР-переходов. В результате этого ядерные спины распределяются по своим зеемановским уровням в соответствии с больцмановским распределением для электронных уровней. При этом сигнал ЯМР увеличивается в раз ( —элек- [c.341]

Теория формы линий ЭПР, обусловленных электронами проводимости в металлах, разработана Дайсоном [35] (см. также [198]) и экспериментально подтверждена Фехером и Кипом [36], продолжившими оригинальное исследование Грисволда и др. [37] (см. также [38]). Дайсон установил, что форма линии зависит от времени Гв, которое необходимо электрону для диффузии сквозь скин-слой толщиной O, от времени Тг, которое необходимо электрону для пересечения всего образца, и от времени электронной спин-решеточной релаксации Т2 (для металлов Ti = Т )-При нормальной глубине скин-слоя, когда средняя длина свободного пробега электрона А, мала по сравнению с глубиной скин-слоя O, Фехер и Кип [36] получили следующие формулы для формы линии Y в единицах поглощенной мощности Р и ее производной Y а — dPIdu) (или Y h = dPIdH) в единицах мощности, поглощенной на единицу угловой частоты. [c.448]

Каковы свойства электронов проводимости металлов при абсолютном нуле По теории свободных электронов три Т = О электроны должны находиться в состоянии с энергией, равной нулю. Но это про-тивдречит изложенным положениям квантово.й теории, согласно которым в одном квантовом состоянии не может быть более двух электронов с антипараллельными спинами. Таким образом, из большого количества электронов пpoвoдимo tи в металлах только два электрона при Т = О будут находиться в невозбужденном наинизшем энергетическом состоянии. Какова же энергия абсолютного большинства электронов в металлах при этих условиях [c.12]

Мы не исследуем здесь вообще металлической связи, в магнитных свойствах которой проявляются спины электронов и вызываемый ими парамагнетизм. Поэтому мы ограничимся исследованием лишь наиболее чистых атомных ковалентных кристаллов с ординарной связью при возможно более низких температурах, когда влиянием электронов проводимости можно пренебречь. Произведенный нами [115] анализ магнитных свойств некоторых из этих веществ обнаружил в них очень большой фанфлековский парамагнетизм (табл. XVIII). Наличие такого парамагнетизма подозревается и Крумганслем и Бруксом [117], впервые обратившими внимание на то обстоятельство, что стоящая в знаменателе Фан-Флека разность должна в этом случае при- [c.131]

Во втором варианте (рис. 2, П) смещение уровня Ферми в УС происходит вниз, т. е. в область перекрытия полосы Ме — Ме с обедняющейся полосой Ме — С вследствие малого расщепления -состояний УСо,88 и ВОЗМОЖНОСТИ образования не занятых электронами локальных уровней ниже Ер- Эта модель также способна объяснить некоторые кинетические свойства У С , но хуже согласуется с данными АХ и Сэл- Правда, увеличение парамагнитной восприимчивости УС в рамках представленной на рис. 3 модели можно объяснить наличием вблизи Ер дефектного монокарбида ванадия незанятых дискретных уровней, на которые легко термически активируются (с расспариванием спинов) электроны из зоны проводимости. [c.44]

Тогда эффективный обменный параметр /афф представляет собой сумму двух вкладов, и знак его зависит от их относительной величины. Существуют некоторые признаки, по которым можно считать, что в рассматриваемом случае редкоземельных диалюминидов преобладает вклад от межполосного смешивания [93]. Трудно сказать, какую часть кажущегося замораживания момента РЗМ можно приписать отрицательной поляризации электронов проводимости, но, по-видимому, по крайней мере в ряде случаев нет необходимости привлекать эффекты кристал-личёского поля для объяснения наблюдаемой намагниченности. Леви [94, 95] недавно указал, что простая теория РККИ способна дать количественное объяснение основных экспериментальных параметров редкоземельных интерметаллидов, таких,, например, как температура Кюри. Он предложил включить эффекты спин-орбитального взаимодействия электронов проводимости в полный косвенный обмен путем введения парных взаимодействий типа [c.44]

Простую модель антиферромагнитной связи спинов ионов РЗЭ и переходных металлов дал Уоллейс [247], исходя из известных знаков взаимодействия /- и -электронов двух типов ионов с электронами проводимости. [c.83]

Рассмотрим вкратце результаты, полученные при исследовании солей Ре + и Ре +. Соли трехвалентного железа являются простейшей моделью, поскольку электронная конфигурация Зй наружной оболочки иона железа Ре отвечает отсутствию орбитального момента (терм ь/з) (в слабом кристаллическом поле лигандов). Соли Ре — к тому же диэлектрики, т. е. в них нет электронов проводимости, а следовательно, они не дают вклада в контактное ферми-взаимодействие. Ниже температуры Нееля атомные магнитные моменты выстраиваются вследствие обменного взаимодействия, так что каждый атом имеет среднее во времени значение компоненты намагниченности вдоль оси внешнего магнитного поля Но. Как указывалось выше, вклад дипольного взаимодействия в магнитные поля по крайней мере на порядок меньше наблюдаемых величин. Следовательно, в данном случае поле на ядрах определяется почти целиком поляризацией внутренних -электронов, которая приводит к отличной от нуля величине контактного ферми-взаимодействия. Как показали исследования большого количества соединений трехвалентного железа, величина магнитного поля, приходящаяся на спин, равный единице, колеблется в пределах от 210 до 250 кэ (а сами абсолютные значения полей составляют Я ж 450 550 кэ). Меньшие величины характерны для окислов, большие — для фторидов. Для солей двухвалентного железа интервал величин полей гораздо шире — они изменяются от 220 кэ для Ре " в СоО до 330 кэ для РеРг и до 485 кэ для Ре + в Рез04. Причина такого разброса в величинах полей, по-видимому, лежит в различных вкладах орбитального момента Зй-электро-нов [17]. [c.71]

Почти все устойчивые органические молекулы (исключение составляют свободные радикалы с неспаренными спинами электронов) не имеют постоянного магнитного момента и поэтому не обнаруживают парамагнетизма. Однако они обладают остаточным, весьма слабым эффектом противоположного знака этот эффект в принципе представлен во всех веществах, хотя он проявляется только при отсутствии постоянных молекулярных магнитных моментов. Такое явление называется диамагнетизмом и измеряется отрицательной магнитной восприимчивостью. Лармор, а затем более детально Ланжевен показали, что диамагнетизм вызывается тем, что магнитное поле наводит круговой ток, магнитное поле которого противоположно наводящему полю. Это происходит даже в изолированном атоме, в котором под действием поля электроны начинают вращаться в плоскости, перпендикулярной полю. В большей степени это происходит тогда, когда токи проводимости возникают в многоатомной системе. Каждый электрон, действующий как весьма малый круговой ток, дает отдельную составляющую наведенной магнитной поляризации вещества. Легко показать, что такая составляющая пропорциональна величине средней площади орбиты, которую описывает электрон. (Наведенное движение электрона естественно накладывается на невозмущенное движение однако можно выделить из общего движения часть, обусловленную магнитным полем, и говорить о ней как о движении по орбите .) Измеряемая магнитная восприимчивость выражается восприимчивостью на 1 см. Если эту величину разделить на плотность и помнояшть на молекулярный вес, получим восприимчивость на 1 моль — так называемую молярную восприимчивость %. [c.189]

Электрические свойства йодных комплексов ароматических углеводородов были изучены Коммандером и Холлом [89], а магнитные свойства — Зингером и Коммандером [157]. Они изучили йодные комплексы пирена и перилена. Для последнего комплекса удалось получить монокристаллы и измерить их удельное сопротивление при комнатной температуре. Оно оказалось равным 8 ом-см. Энергия активации проводимости была очень мала 0,019 эв. Для пиренового комплекса измерения проводились только на таблетках, причем удельное сопротивление было равно 75 ом-см, а энергия активации 0,14 эв. Авторы приписали сигнал в спектре электронного парамагнитного резонанса носителям заряда, показав, что концентрация неспаренных спинов имеет точно такую же температурную зависимость, как и электронная проводимость. Эта зависимость для йодного комплекса пирена показана на рис. 19. При низких температурах, когда проводимость имеет энергию активации, равную только 0,07 эв вместо 0,14 эв для высоких температур, обнаружено постоянство концентрации спинов. При повышении температуры количество спинов растет по экспоненциальному закону с той же энергией активации, что и проводимость. Идентичность неспарен- [c.48]

Смотреть страницы где упоминается термин Спин электрона проводимости: [c.121] [c.18] [c.85] [c.89] [c.39] [c.237] [c.304] [c.305] [c.85] [c.295] [c.295] [c.296] [c.101] [c.334] [c.19] [c.43] [c.83] [c.176] [c.82] [c.69] [c.49] [c.53]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология