Сравнение рамановского рассеяния в неполимеризованных и фотополимеризованных фуллереновых пленках в диапазоне температур 5–300 К

Abstract

Исследованы спектры рамановского рассеяния света неполимеризованной и фотополимеризованной фуллереновых пленок в области Ag(2) моды (диапазон энергий 1380–1500 см−¹) при температурах от 5 до 300 К. Обнаружено, что кривая температурной зависимости энергии Ag(2) моды в неполимеризованной пленке С₆₀ испытывает перегиб при прохождении ориентационного фазового перехода (ОФП). В отличие от неполимеризованной пленки энергия мономеров, димеров, линейных цепочек и тримеров фуллеренов в фотополимеризованной пленке монотонно возрастает при понижении температуры. Показано, что различие между энергией Ag(2) моды мономера в фотополимеризованной пленке и энергией Ag(2) моды неполимеризованного С₆₀ возникает ниже температуры стуктурного фазового перехода TC. Это различие обусловлено проявлением ОФП в неполимеризованной пленке, в то время как в полимеризованной пленке этот переход отсутствует. Выявлено, что температура ОФП для неполимеризованной пленки (TC ~ 235 К) смещена в область более низких температур по сравнению с монокристаллом. Предполагается, что такое смещение температуры перехода связано с влиянием подложки на свойства пленки, а также возможной интеркаляцией атмосферного О₂ или N₂ в октаэдрические пустоты фуллерита.

Досліджено спектри раманівського розсіювання світла неполімеризованої та фотополімеризованої фулеренових плівок в області Ag(2) моди (діапазон енергій 1380–1500 см−¹ ) при температурах від 5 до 300 К. Знайдено, що крива температурної залежності енергії Ag(2) моди в неполімеризованій плівці С₆₀ має перегин при проходженні орієнтаційного фазового переходу (ОФП). На відмінність від неполімеризованої плівки, енергія мономерів, димерів, лінійних ланцюжків і тримерів фулеренів в фотополімеризованій плівці монотонно зростає із зниженням температури. Показано, що різниця між енергією Ag(2) моди мономеру в фотополімеризованій плівці та енергією Ag(2) моди неполімеризованого С₆₀ виникає нижче температури стуктурного фазового переходу TC. Ця різниця обумовлена проявом ОФП в неполімеризованій плівці, в той час як у полімеризованій плівки цей перехід відсутній. Виявлено, що температура ОФП для неполімеризованої плівки (TC ~ 235 К) зміщена в область більш низьких температур порівняно з монокристалом. Передбачається, що таке зміщення температури пов’язано з впливом підкладки на властивості плівки, а також з можливою інтеркаляцією атмосферного О₂ або N₂ в октаедричні пустоти фулерита.

Raman spectra of non-polymerized and photo-polymerized fullerene films are studied in the region of the Ag(2) mode (energy range 1380–1500 cm−¹) at temperatures of 5–300 K. The temperature dependence of the energy of the Ag(2) mode for non-polymerized C₆₀ films undergoes an inflection on passing through the orientational phase transition. As opposed to the case of non-polymerized film, the energy of the monomers, dimers, linear chains, and trimers of fullerenes in photo-polymerized films increases monotonically as the temperature is lowered. It is shown that a difference in the energies of the Ag(2) mode for the monomer in photo-polymerized films and for the monomer in non-polymerized C₆₀ appears below the structural phase transition temperature T C. This difference is caused by the appearance of an orientational phase transition in the non-polymerized film ( TC ∼ 235 K), while this transition is absent in the polymerized film. It has been found that the temperature of the orientational phase transition for the non-polymerized film ( TC ~ 235 K) is shifted to lower temperatures compared to the single crystal. It is proposed that this shift in the transition temperature is related to the effect of the substrate on the properties of the film, as well as to possible intercalation of atmospheric O₂ or N₂ in octahedral voids of the fullerite.