Теплоемкость гидридов высокого давления

Методом дифференциальной сканирующей калориметрии изучена теплоемкость гидрида и дейтерида графита (многослойного графана) с составами, соответственно, CH и CD, и двух гидридов кобальта, Co2H и CoH. Образцы были синтезированы при давлениях несколько ГПа и исследованы при атмосферном давлении в температурном интервале их метастабильной устойчивости – при температурах 120‒673 K в случае соединений графита и 130‒190 K для гидридов кобальта. Динамика решетки каждого гидрида и дейтерида была ранее изучена методом неупругого рассеяния нейтронов (НРН) при гелиевых температурах, что позволило определить плотность g(E) фононных состояний и рассчитать теплоемкость в диапазоне температур 0‒1000 K. Результаты расчета теплоемкости хорошо согласовались с полученными в дипломной работе экспериментальными зависимостями теплоемкости для каждого из исследованных образцов. Это, в частности, свидетельствует о том, что точность экспериментальных спектров g(E) была достаточно высока для расчета температурных зависимостей теплоемкости. До настоящего времени спектры g(E) с точностью, достаточной для таких расчетов, были определены лишь для двух гидридов, AlH3 и MgH2. Измерений теплоемкости гидридов высокого давления ранее не проводилось. Из-за большого количества разнообразных дефектов в графите и его гидриде, кристаллическая модификация «графан II» многослойного графана, сформировавшаяся в гидриде графита, ранее была определена лишь предположительно. Щель шириной около 15 мэВ между акустической и оптической фононными зонами, предсказанная для этой модификации, была хорошо видна в экспериментальном НРН спектре гидрида, а высокая точность спектра была подтверждена калориметрическими измерениями. Таким образом, можно считать доказанным, что гидрид графита имеет структуру «графан II», образованную слоями 2D-графана в «chair» конформации. Фаза «графан II» гидрида графита не испытывает фазовых превращений и не реагирует с водородом при давлениях до 53 ГПа и температурах до 1500 K. Высокая химическая, термическая и барическая устойчивость делает эту экзотическую фазу важной частью системы углерод-водород.