Các tham số XAFS phụ thuộc nhiệt độ của tinh thể bạch kim trong khuôn khổ mô hình Einstein tương quan phi điều hòa cổ điển
9 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.112.2026.157-166Từ khóa:
Cumulant XAFS; Phương pháp thống kê cổ điển; Sự phụ thuộc nhiệt độ; Tinh thể bạch kim.Tóm tắt
Các tham số nhiệt động XAFS phụ thuộc nhiệt độ của tinh thể bạch kim (Pt) được khảo sát trong khuôn khổ mô hình Einstein tương quan phi điều hòa cổ điển dưới ảnh hưởng của rối loạn nhiệt. Phương pháp dựa trên thế hiệu dụng phi điều hòa và lý thuyết thống kê cổ điển, từ đó các hằng số lực hiệu dụng, nhiệt độ Einstein và tần số Einstein được xác định một cách nhất quán. Dao động mạng phi điều hòa được mô tả bằng khai triển cumulant đến bậc bốn, cho phép thu được các biểu thức giải tích cho bốn cumulant đầu tiên của XAFS trong khoảng nhiệt độ 0–800 K. Kết quả cho thấy sự phù hợp tốt với dữ liệu thực nghiệm và các tính toán theo mô hình Einstein tương quan phi điều hòa lượng tử trong miền nhiệt độ trung bình và cao. Các cumulant bậc cao đóng vai trò quyết định trong việc mô tả tính phi điều hòa và các đặc trưng phi Gauss của phân bố nguyên tử, đồng thời vẫn còn hiệu lực trong một khoảng nhiệt độ rộng hơn, bao gồm cả một phần miền dưới nhiệt độ Einstein. Do đó, phương pháp này cung cấp một mô tả nhất quán và hiệu quả đối với các tham số nhiệt động XAFS phụ thuộc nhiệt độ của Pt.
Tài liệu tham khảo
[1]. S. H. Simon, "The Oxford Solid State Basics," 1st ed., Oxford University Press, Oxford, (2013).
[2]. G. Bunker, "Introduction to XAFS: A Practical Guide to X-ray Absorption Fine Structure Spectroscopy," Cambridge University Press, Cambridge, (2010).
[3]. M. Newville, "Fundamentals of XAFS," Rev. Mineral. Geochem., vol. 78, no. 1, pp. 33–74, (2014).
[4]. T. Yokoyama, S. Chaveanghong, "Anharmonicity in elastic constants and extended x-ray-absorption fine structure cumulants," Phys. Rev. Mater., vol. 3, art. 033607, (2019).
[5]. L. Tröger, T. Yokoyama, D. Arvanitis, T. Lederer, M. Tischer, K. Baberschke, "Determination of bond lengths, atomic mean-square relative displacements, and local thermal expansion by means of soft-x-ray photoabsorption," Phys. Rev. B, vol. 49, no. 2, pp. 888–903, (1994).
[6]. G. Dalba, P. Fornasini, M. Grazioli, F. Rocca, "Local disorder in crystalline and amorphous germanium," Phys. Rev. B, vol. 52, no. 15, pp. 11034–11043, (1995).
[7]. P. Eisenberger, G. S. Brown, "The study of disordered systems by EXAFS: Limitations," Solid State Commun., vol. 29, no. 6, pp. 481–484, (1979).
[8]. G. Bunker, "Application of the ratio method of EXAFS analysis to disordered systems," Nucl. Instrum. Methods, vol. 207, pp. 437–444, (1983).
[9]. J. J. Rehr, R. C. Albers, "Theoretical approaches to X-ray absorption fine structure," Rev. Mod. Phys., vol. 72, no. 3, pp. 621–654, (2000).
[10]. E. D. Crozier, J. J. Rehr, R. Ingalls, "Amorphous and liquid systems," in X-ray Absorption: Principles, Applications, Techniques of EXAFS, SEXAFS, XANES, D. C. Koningsberger, R. Prins (Eds.), Wiley, New York, (1988).
[11]. L. Wood, "The Elements: Platinum," Cavendish Square Publishing LLC, New York, (2004).
[12]. Y. Nishihata, O. Kamishima, Y. Kubozono, H. Maeda, S. Emura, "XAFS in the high-energy regime," J. Synchrotron Radiat., vol. 5, pp. 1007–1009, (1998).
[13]. N. H. Thao, N. T. M. Thuy, D. S. Lan, L. V. Hoang, T. S. Tien, "Debye-Waller factor of Pt in X-ray absorption fine structure analyzed using classical anharmonic correlated Einstein model," Commun. Phys., vol. 35, art. 22594, (2025).
[14]. N. B. Duc, V. Q. Tho, T. S. Tien, D. Q. Khoa, H. K. Hieu, "Pressure and temperature dependence of EXAFS Debye-Waller factor of platinum," Radiat. Phys. Chem., vol. 149, pp. 61–64, (2018).
[15]. L. D. Manh, N. T. M. Thuy, N. B. Trung, N. C. Toan, N. T. B. Son, T. S. Tien, "Effect of Thermal Disorder on Thermodynamic Parameters of Platinum in Anharmonic EXAFS Theory," Phys. Status Solidi B, vol. 262, art. 202400604, (2025).
[16]. M. Okube, A. Yoshiasa, "Anharmonic effective pair potentials of group VIII and Ib fcc metals," J. Synchrotron Radiat., vol. 8, pp. 937–939, (2001).
[17]. N. V. Hung, T. S. Tien, N. B. Duc, D. Q. Vuong, "High-order expanded XAFS Debye-Waller factors of HCP crystals based on classical anharmonic correlated Einstein model," Mod. Phys. Lett. B, vol. 28, no. 21, art. 1450174, (2014).
[18]. T. S. Tien, "Analysis of EXAFS oscillation of FCC crystals using classical anharmonic correlated Einstein model," Radiat. Phys. Chem., vol. 186, art. 109504, (2021).
[19]. E. A. Stern, P. Livins, Z. Zhang, "Thermal vibration and melting from a local perspective," Phys. Rev. B, vol. 43, pp. 8850–8860, (1991).
[20]. L. A. Girifalco, V. G. Weizer, "Application of the Morse potential function to cubic metals," Phys. Rev., vol. 114, no. 3, pp. 687–690, (1959).
[21]. N. B. Duc, N. V. Hung, H. D. Khoa, D. Q. Vuong, T. S. Tien, "Thermodynamic properties and anharmonic effects in XAFS based on anharmonic correlated Debye model," Adv. Mater. Sci. Eng., vol. 2018, art. 3263170, (2018).
[22]. N. V. Hung, J. J. Rehr, "Anharmonic correlated Einstein-model Debye-Waller factors," Phys. Rev. B, vol. 56, no. 1, pp. 43–46, (1997).
[23]. C. Kittel, "Introduction to Solid State Physics," 8th ed., Wiley, New York, (2004).
[24]. T. S. Tien et al., "High-order EXAFS cumulants of diamond crystals based on a classical anharmonic correlated Einstein model," J. Phys. Chem. Solids, vol. 134, pp. 307–312, (2019).
[25]. E. Sevillano, H. Meuth, J. J. Rehr, "Extended X-ray absorption fine structure Debye-Waller factors. I. Monatomic crystals," Phys. Rev. B, vol. 20, pp. 4908–4911, (1979).
[26]. J. J. Rehr et al., "EXAFS: theory and approaches," Int. Tables Crystallogr., pp. 71–79, (2024).
[27]. T. Yokoyama, K. Kobayashi, T. Ohta, A. Ugawa, "Anharmonic interatomic potentials of diatomic and linear triatomic molecules studied by extended X-ray absorption fine structure," Phys. Rev. B, vol. 53, no. 10, pp. 6111–6122, (1996).
[28]. J. M. Tranquada, R. Ingalls, "Extended x-ray-absorption fine-structure study of anharmonicity in CuBr," Phys. Rev. B, vol. 28, no. 6, pp. 3520–3528, (1983).
[29]. N. W. Ashcroft, N. D. Mermin, "Solid State Physics," Holt, Rinehart & Winston, New York, (1976).
[30]. I. V. Pirog, T. I. Nedoseikina, "Study of effective pair potentials in cubic metals," Physica B, vol. 334, pp. 123–129, (2003).
