Особенности стеклования фуллерита С₆₀, насыщенного молекулами монооксида углерода: фотолюминесцентные исследования

Abstract

Спектрально-люминесцентным методом проведены низкотемпературные (20–230 К) исследования фуллерита С₆₀, насыщенного в режиме физсорбции монооксидом углерода. Установлены существенные изменения фотолюминесцентных характеристик растворов С₆₀–СО с различной концентрацией примеси уже при малых временах интеркалирования. По поведению вклада в люминесценцию свечения «глубоких Х-ловушек» зафиксирована сильная зависимость растворимости СО от температуры насыщения, а заполнение октаэдрических пустот молекулами СО происходит с меньшим градиентом распределения примеси в глубину кристаллов С₆₀ по сравнению с N₂. Изучены температурные зависимости интегральной интенсивности излучения образцов с различной концентрацией монооксида углерода. Впервые спектрально-люминесцентным методом обнаружено существенное влияние молекул СО на процесс формирования ориентационного стекла и вращательную динамику молекул С₆₀ в отличие от Н₂ и N₂. В рамках модели переноса электронного возбуждения в кристаллах С₆₀ объяснено влияние полярной молекулы СО на процессы переориентации молекул С₆₀ и смены характера их вращений в концентрированных растворах С₆₀–СО, что приводит к наблюдаемому сильному смещению температур ориентационного Тс и стекольного Тg переходов в область низких температур с одновременным «размытием» их границ.

Спектрально-люмінесцентним методом проведено низькотемпературні (20–230 К) дослідження фулериту С₆₀, насиченого в режимі фізсорбції монооксидом вуглецю. Встановлено значні зміни фотолюмінесцентних характеристик розчинів С₆₀–СО з різною концентрацією домішки вже за малих термінів інтеркалювання. З поведінки вкладу в люмінесценцію світіння «глибоких Х-пасток» зафіксовано сильну залежність розчинності СО від температури насичення, а заповнення октаедричних порожнин молекулами СО відбувається з меншим градієнтом розподілу домішки в глибину кристалів С₆₀ порівняно з N₂. Вивчено температурні залежності інтегральної інтенсивності випромінювання зразків з різною концентрацією монооксиду вуглецю. Вперше спектрально-люмінесцентним методом виявлено значний вплив СО на процес формування орійтаційного скла та обертальну динаміку молекул С60 на відміну від Н₂ та N₂. В рамках моделі переносу електронного збудження в кристалах С₆₀ пояснено вплив полярної молекули СО на процеси переорієнтації молекул С₆₀ та зміни характеру їх обертань в концентрованих розчинах С₆₀–СО, що призводить до спостережуваного сильного зсуву температур орієнтаційного Тс і скляного Тg переходів в область низьких температур з одночасним «розмиванням» їх меж.

Low temperature (20–230 K) studies were carried out by the spectral-luminescent method of the fullerite C₆₀ saturated by carbon monooxide in the physsorption mode. Significant changes of the photoluminescent characteristics of the solutions C₆₀–CO with different concentration of the impurity were found even at small times of intercalation. Strong dependence of CO solubility on the saturation temperature was registered by analyzing the contribution to the luminescence of the “deep X-traps”, and filling of octahedral voids by CO molecules occurs with smaller gradient of the impurity distribution in depth of C₆₀ crystals in comparison with N₂. Temperature dependences of the radiation integral intensity of the samples with different concentration of the carbon monooxide were studied. It was found for the first time that CO molecules have significant influence on the process of orientation glass formation and on the rotational dynamics of the C₆₀ molecules in contrast to H₂ and N₂. In the framework of the model of electron excitations transfer in C₆₀ crystals, there was explained the influence of the polar CO molecule on the processes of the C₆₀ molecules reorientations and changes of their rotations type in the concentrated C₆₀–CO solutions, which leads to observed strong temperature shift of the orientation Tc and glass Tg transitions to the region of low temperatures, which is accompanied by “blurring” of their boundaries.