ИСТИНА

Лекция рассказывает об экспериментах, указывающих на отсутствие стягивания полосы оптических колебаний водорода в узкий пик локальной моды по мере уменьшения концентрации водорода в твердых растворах металл–водород. Основной метод исследования – неупругое рассеяние нейтронов (НРН) при атмосферном давлении и гелиевых температурах, необходимых для подавления многофононного рассеяния нейтронов, которое приводит к неоднородному и плохо учитываемому уширению пиков в НРН спектрах. Самая времязатратная и трудоемкая часть работы – определение условий образования и синтез массивных однофазных образцов твердых растворов (как разбавленных, так и концентрированных) при высоких давлениях водорода с последующей закалкой до азотной температуры для предотвращения потерь водорода из полученных образцов после снижения давления до атмосферного. Наши НРН исследования ранее показали, что фундаментальная полоса оптических колебаний водорода в спектрах всех моногидридов d-металлов с плотноупакованными структурами (ГЦК, ГПУ и двойная ГПУ) выглядит одинаково и состоит из интенсивного пика с широким плечом в сторону высоких переданных энергий нейтронов (типичный спектр для ГПУ MoH1.15 приведен на Рис. 1; энергия пика E0 = 113 мэВ). Общепринятая интерпретация таких спектров заключается в том, что плечо обусловлено дисперсией колебаний, вызванной сильным H-H взаимодействием. Можно было предполагать, что в разбавленных растворах водорода фундаментальная полоса его оптических колебаний превратится в узкую линию для трехкратно вырожденных невзаимодействующих локальных осцилляторов. Несколько попыток проверить это предположение методом НРН для растворов PdHx [см., например, J.J. Rush et al., Z. Phys. B–Condens. Matter 55 (1984) 283] дали противоречивые результаты из-за малой предельной концентрации xmax < 0.001 водорода в палладии при низких температурах, необходимых для таких измерений. Получить закаленные образцы ГЦК растворов с малой, но достаточной для НРН исследования концентрацией водорода 0.7 ат.% нам удалось только в одной бинарной системе, Cu-H. Как видно из Рис.2, у ГЦК раствора CuH0.007 фундаментальный оптический пик с E0 = 100 мэВ имеет плечо, сравнимое по ширине и относительной интенсивности с плечом у пика в спектре гидрида MoH1.15. Наши нейтронографические и мессбауэровские исследования показали, что в ГЦК сплавах Pd0.8Au0.2 и Ni0.8Fe0.2 водород при малых концентрациях занимает октаэдрические междоузлия, образованные только атомами Pd или Ni, хаотически разбросанными по объему сплава, что позволяет считать эти структуры аналогами твердых растворов водорода в чистых Pd и Ni. НРН исследование ГЦК растворов Pd0.8Au0.2Hx и Ni0.8Fe0.2Hx с x = 0.03 и 0.06 установило, что форма и ширина зоны оптических колебаний остается в них примерно той же, что и у концентрированных растворов (гидридов), и не стягивается в узкий пик локальной моды колебаний примеси H. Аналогичные результаты были получены для зоны оптических колебаний водорода в ГПУ растворах CoHx с x = 0.056, 0.10, 0.33 и 0.5. В ГПУ растворе ReH0.09 оптическая зона вообще расщепилась на 2 пика при 100 и 130 мэВ, а в ГПУ растворе RuH0.02 – на 2 пика при 115 и 127 мэВ. Отношение энергий этих пиков соответствует отношению параметров решетки c/a ~ 1.26 для ReH0.09 и c/a ~ 1.48 для RuH0.02, что намного ниже экспериментальных значений c/a = 1.609 и c/a = 1.582, соответственно. Полученные экспериментальные результаты позволяют сделать вывод, что H-H взаимодействие в разбавленных растворах водорода в переходных металлах неправильно описывается существующими теориями на качественном уровне. Основная часть исследований выполнена в рамках Программы РАН «Материя при высоких давлениях».