بررسی اثر ناخالصی هیدروژن در طیف elnes ساختار نانو کریستال n-diamond

عنصر کربن شامل آلوتروپ های گرافیت، الماس و کرباین است. اخیراً در آزمایش های مختلفی ساختاری بلوری از عنصر کربن مشاهده شده که با دیگر ساختارهای کربنی متفاوت است. در مورد نوع ساختار این فاز جدید کربنی که n-diamond نامیده شده اتفاق نظر وجود ندارد. اولین بار ژارکوف و پالاتنیک پیشنهاد کردند که این فاز، یک ساختار fcc از کربن است. از آنجایی که ساختار n-diamond یک ساختار فراپایدار است، موریتا و همکارانش پایداری ساختار fcc کربن پیشنهادی برای n-diamondرا مورد بررسی قرار دادند و با توجه به عدم پایداری ساختار fcc کربن در تغییر شکل تتراگونال و تریگونال به این نتیجه رسیدند که fcc کربن یک ساختار ناپایدار است، بنابراین نمی تواند ساختار بلوری n-diamond باشد. در ادامه دیگر محققان، ساختارهای مختلفی از جمله ساختاری تتراگونال به نام گلیتر، ساختاررومبوهدرال و... پیشنهاد کردند که با بررسی هایی که توسط دادستانی و همکارانش با محاسبه طیف اتلاف انرژی الکترون در نزدیک لبه(elnes) و مقایسه آن با elnes تجربی n-diamond و عدم تطبیق آنها با هم، به این نتیجه رسیدند که هیچ کدام از این ساختارها نمی تواند ساختار n-diamond باشد. اما فرضیه ی دیگر در مورد ساختار n-diamond ، احتمال حضور هیدروژن در ساختار fcc است. به دلیل اینکه بسیاری از روش های تولید n-diamond در حضور هیدروژن یا متان صورت گرفته است،کاولی و همکارانش پیشنهاد کردند که بسیار محتمل است که ساختار n-diamond تنها شامل اتم کربن نبوده و در بعضی از جایگاه های آن اتم هیدروژن قرار داشته باشد. بنابراین ساختارهایی به صورت fcc-chx برای n-diamond پیشنهاد کردند. بر این اساس موریتا و همکارانش به بررسی پایداری پنج ساختار fcc-chx به نام های c2h (کاپرایت)،ch (سولفید روی مکعبی)،ch (سنگ نمک)، ch2 (فلورایت)،ch2 (پیریت با u=0/15) و ch2 ( پیریت با u=0/35 ) پرداختند که در نهایت تنها ساختار پایدار از این بین، ساختار ch2 ( پیریت با u=0/35 ) به دست آمد. برای شناخت بیشتر این ترکیب در این مطالعه طیف اتلاف انرژی الکترون در نزدیک لبه ساختار ch2( پیریت با u=0/35 ) محاسبه و با طیف اندازه گیری شده به صورت تجربی برایn-diamond که توسط کونیاشین و همکاران گزارش شده بود مقایسه گردید که تطابق نزدیکی میان این دو حاصل شد. بنابراین احتمال حضور هیدروژن در فاز جدید کربنی(n-diamond) دور از انتظار نیست. این کار به صورت محاسباتی و با استفاده از کد محاسباتی wien2k که مبتنی بر نظریه تابعی چگالی(dft) است و با استفاده از روش امواج تخت بهبود یافته خطی با پتانسیل کامل (fp-lapw) انجام گرفته است.