Анотація до роботи:

Гречнєв Г.Є. Електронна структура сполук d- і f- металів: ефекти гібридизації і спінової поляризації. - Рукопис. Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора фіз.-мат. наук за фахом 01.04.07 – фізика твердого тіла.-Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б. І. Вєркіна НАН України, Харків, 2007.

Дисертаційна робота присвячена дослідженню сумісного ефекту гібридизації електронних станів різної симетрії і спінової поляризації у металевих та напівпровідних сполуках d- і f-металів. За допомогою модифікованого методу ЛMTО з включенням зовнішнього магнітного поля було проведено аналіз внесків спінової і орбітальної природи у магнітну сприйнятливість перехідних металів і металевих сполук, пояснено природу аномальних магнітооб’ємних ефектів, проведено приоритетні розрахунки з перших принципів анізотропії магнітної сприйнятливості перехідних металів гексагональної структури, вивчено роль гібридизації у магнітних властивостях гексагональної фази e-Fe, силіцидів та германидів перехідних металів, а також сполук 3d-, 4f- і 5f-металів, що близькі до квантової критичної точки. На основі розрахунків повної енергії, рівнянь стану, особливостей електронних спектрів і магнітних структур основного стану в роботі були досліджені стабільність, структурні, магнітні і електрохімічні властивості літійованих шпінелей 3d-металів, Li_xM₂O₄, можливість їх використання у якості катодів літієвих акумуляторів, прогнозовані стабільність і пружні властивості твердих матеріалів на основі двооксидів перехідних металів, а також вивчені властивості сполук вуглецю (LiC₆ , MC) і боридів (MB₂, MB₆ і MB₁₂).

У дисертаційній роботі узагальнені результати оригінальних досліджень, направлених на вирішення проблеми виявлення механізмів і особливостей ефектів гібридизації і спінової поляризації електронних станів кристалічних твердих тіл, а також проаналізовані прояви особливостей електронної структури в хімічному зв'язку, пружних, магнітних і спектральних властивостях різних класів сполук металів і металоїдів. На основі детальних висновків, зроблених наприкінці кожного розділу дисертації, можна виділити найбільш важливі результати, вперше отримані в роботі:

1. Розроблена методика розрахунків із перших принципів електронних спектрів і термодинамічних характеристик твердих тіл при дії постійного магнітного поля.

2. Встановлено, що у більшості перехідних металів та їх сполук орбітальний внесок Ван-Флека у магнітну сприйнятливість є зіставним із спіновим внеском. Розрахунки наведених зовнішнім полем магнітних моментів при варійованому атомному об'ємі дозволяють описати магнітооб’ємний ефект в цих системах.

3. Проведені пріоритетні розрахунки з перших принципів анізотропії магнітної сприйнятливості гексагональних перехідних металів Dc, які правильно відтворюють як знак, так і порядок величини Dc.

4. Доведено, що основним станом гексагонального заліза е-Fe в умовах виявленої надпровідності під тиском є парамагнітна фаза з істотним обмінним посиленням c. В умовах ядра Землі знак і величина анізотропії Dc може привести до переважної орієнтації кристалітів е-Fe у магнітному полі Землі, що узгоджується із спостережуваною анізотропією сейсмічних хвиль.

5. Встановлено, що для парамагнітних систем поблизу квантової критичної точки модель Стонера дає занижені значення обмінного посилення спінової сприйнятливості. Розрахунки зонної структури цих систем в зовнішньому полі дозволили врахувати неоднорідний розподіл густини спину та наведений орбітальний момент, і коректно відтворити як сумарну експериментальну сприйнятливість, так і магнитооб'ємний ефект.

6. Для сполук МB₂, МB₆ і МB₁₂ встановлена суперпозиція ковалентного, іонного і металевого зв'язку, що пояснює структурні і провідні властивості боридів. Доведено напівпровідниковий характер основного стану гексаборидів CaB₆, SrB₆, BaB₆ і YbB₆.

7. Для двооксидів RuO₂ і OsO₂ продемонстрована можливість реалізації метастабільної фази флюориту з високими значеннями модулів пружності шляхом епітаксиального вирощування на підкладці з відповідними параметрами кристалічної гратки.

8. Чисельні розрахунки в межах теорії функціоналу густини дали можливість добре описати властивості основного стану шпінелей 3d-металів, Li_xM₂O₄, і знайти шляхи поліпшення електрохімічних властивостей літієвих батарей на основі LiMn₂O₄.

9. Властивості основного стану сполук CeCo₂ і CeNi₅ можна пояснити лише за умови гібридизації f-електронів церію з d-станами перехідних металів. З іншого боку, для опису спектрів і властивостей РЗМ сполук RGa₃ і RIn₃ необхідно враховувати 4f-стани як негібридизовані зовнішні оболонки іонного остову R.

10. Для сполук урану UAl₃, UGa₃, USi₃, і UGe₃ доведена адекватність моделі зонних 5f-станів, гібридизованих з p-станами металоїдів. В магнітній сприйнятливості UM₃ домінує позитивний Ван-Флеківський внесок, а спінова поляризація має протилежний знак. Сумарна сприйнятливість контролюється виключно варіаціями міжатомної відстані.

Публікації автора:

1. Гречнев Г. Е. Влияние ультразвука большой мощности на зонную структуру металлов // Физика низких температур. - 1985. - Т. 11, № 1. - С. 102-106.

2. Гречнев Г. Е., Свечкарев И. В. Электронная структура и магнитные свойства интерметал- лического соединения TiCo // Физика низких температур. - 1987. - Т. 13, № 5. - С. 547–551.

3. Скривер Х., Гречнев Г. Е., Круглов В. О., Свечкарев И. В. Электронная структура дигерманида железа // Физика низких температур. 1987. Т. 13, № 7. - С. 765–768.

4. Grechnev G. E., Savchenko N. V., Svechkarev I. V., Lee M. J. , Perz J. M. Conduction- electron g-factors in the noble metals //Phys.Rev. B. 1989. Vol. 39, no. 14. Pp. 9865–9873.

5. Савченко Н. В., Гречнев Г. Е. Анизотропия g-факторов электронов проводимости в молибдене и вольфраме // Физика низких температур. 1989. Т. 15, № 6. С. 656–659.

6. Гречнев Г., Ушакова Н. Зонная структура и стабильность бериллидов переходных металлов со структурой CsCl // Металлофизика. - 1990. - Т. 12, № 2. - С. 6–10.

7. Гречнев Г. Е., Квачантирадзе Г. Г., Папуашвили Н. А., Харебов К. С. Индуцированные полиморфные превращения молибдена при имплантации углерода и азота // Журнал технической физики. - 1991. - Т. 61, № 2. - С. 93–97.

8. Савченко Н. В., Гречнев Г. Е., Свечкарев И. В. Анизотропия g-факторов электронов проводимости в ОЦК переходных металлах ванадии, ниобии, тантале // Физика низких температур. - 1991. - Т. 17, № 7. - С. 859– 871.

9. Grechnev G. E., Kubler J., Svechkarev I. V. Itinerant magnetism and electronic properties of FeGe₂ // J. Phys.: Condens. Matter. - 1991. Vol. 3, no. 37, Pp. 7199–7208.

10. Grechnev G. E., Jarlborg T., Panfilov A. S., Peter M., Svechkarev I. V. The effect of pressure on the electronic structure and magnetic susceptibility of FeSi // Solid State Commun. - 1994. - Vol. 91, no. 10. - Pp. 835–838.

11. Гречнев Г. Е., Свечкарев И. В., Фоменко Ю. В., Хельм А. Электронная структура интерметаллических соединений HoIn₃ и TmGa₃ // Физика низких температур. - 1995. - Т. 21, № 3. - С. 333–335.

12. Grechnev G. E., Panfilov A. S., Svechkarev I. V., Buschow K. H. J., Czopnik A. Conduction electron mediated exchange coupling in heavy rare-earth metal compounds RM and RM₃ // J. Alloys Compounds. - 1995. - Vol. 226, no. 1-2. - Pp. 107–112.

13. Brommer P. E., Grechnev G. E., Franse J. J. M., Panfilov A. S., Pushkar Y. Y., Svechkarev I. V. The pressure effect on the enhanced itinerant paramagnetism of Ni₃Al and TiCo compounds // J. Phys.: Condens. Matter. 1995. Vol. 7, no. 16. -Pp. 3173–3180.

14. Grechnev G. E., Panfilov A. S., Svechkarev I. V., Kaczorowski D., Czopnik A., Troc R. Effect of pressure on magnetic properties of U(Ga_1-xSn_x)3 alloys // J. Magn. Magn. Mater. - 1996. - Vol. 157–158. - Pp. 702–703.

15. Buschow K. H. J., Grechnev G. E., Hjelm A., Kasamatsu Y., Panfilov A. S., Svechkarev I. V. Exchange coupling in GdM compounds // J. Alloys Compounds. 1996. Vol. 244, no. 1. - Pp. 113–120.

16. Grechnev G. E., Panfilov A. S., Savchenko N. V., Svechkarev I. V., Czopnik A., Hackemer A. Magnetovolume effect in paramagnetic alloys of CeIn_3-xSn_x // J. Magn. Magn. Mater. - 1996. - Vol. 157–158, no. 1. - Pp. 677–678.

17. Grechnev G. E., Panfilov A. S., Svechkarev I. V. Pressure effect on the itinerant mag-netism of MnSi and FeSi //J.Magn.Magn.Mater. 1996. Vol. 157–158, no.2. Pp. 711–712.

18. Гречнев Г. Е., Ушакова Н. В., Кервалишвили П. Д., Квачантирадзе Г. Г., Харебов К. Электронная структура диборидов 3-d металлов // Физика низких температур. 1997. Т. 23, № 3. С. 296–299.

19. Grechnev G. E., Delin A., Eriksson O., Johansson B., Panfilov A. S., Svechkarev I. V., Kaczorowski D. Pressure effect on magnetic properties of UGa₃ //Acta Phys. Polon. 1997. Vol. 92, no. 2. Pp. 331–333.

20. Buschow K. H. J., Grechnev G. E., Hjelm A., Kasamatsu Y., Panfilov A. S., Svechkarev I. V. Exchange coupling in GdM compounds // Acta Phys. Polon. 1997. - Vol. 92, no. 2. - Pp. 267–270.

21. Grechnev G. E., Desnenko V. A., Panfilov A. S., Svechkarev I. V., Brommer P. E., Franse J. J. M., Kayzel F. Pressure effect on electronic structure and magnetic properties of RNi₅ // Physica B. - 1997. - Vol. 237–238, no. 2. - Pp. 532–533.

22. Buschow K. H. J., Grechnev G. E., Hjelm A., Kasamatsu Y., Panfilov A. S., Svechkarev I. V. Magnetic properties of GdM compounds: d-electrons role // Physica B. - 1997. - Vol. 237–238, no. 2. - Pp. 570–571.

23. Grechnev G. E., Panfilov A. S., Svechkarev I. V., Czopnik A., Suski W., Hackemer A. Effect of pressure on the magnetic susceptibility of CeIn_3-xSn_x alloys // J. Phys.: Condens. Matter. - 1997. - Vol. 9, no. 32. - Pp. 6921– 6930.

24. Grechnev G. E., Panfilov A. S., Delin A., Eriksson O., Johansson B., Wills J. M., Svechkarev I. V. Atomic volume effect on electronic structure and magnetic properties of UGa₃ compound // Itinerant Electron Magnetism, NATO Science series. - Amsterdam: Kluwer Academic Publishers, 1998. - Vol. 55. - Pp. 323–335.

25. Pluzhnikov V. B., Czopnik A., Grechnev G. E., Savchenko N. V., Suski W. Band structure and fermi surface of TmGa₃ // Phys. Rev. B. - 1999. - Vol. 59, no. 12. - Pp. 7893–7900.

26. Pluzhnikov V. B., Czopnik A., Grechnev G. E. Fermi surface of ErGa₃ // J. Phys.: Condens. Matter. - 1999. - Vol. 11, no. 23. - Pp. 4507–4516.

27. Grechnev G. E., Panfilov A. S., Svechkarev I. V., Delin A., Johansson B., Wills J. M., Eriksson O. Magnetovolume effect in UGa₃ // J. Magn. Magn. Mater. - 1999. - Vol. 192, no. 1. - Pp. 137–147.

28. Pluzhnikov V. B., Czopnik A., Grechnev G. E., Eriksson O., Fomenko Y. V. Effect of pressure on the Fermi surface and electronic structure of ErGa₃ // Физика низких температур. - 1999. - Т. 25, № 8–9. - С. 894–902.

29. Grechnev G. E., Hugosson H. W., Ahuja R., Eriksson O. Structural evolution and hardness of transition metal dioxides at high pressure // Физика и техника высоких давлений. - 2000. - Т. 10, № 4. - С. 100–105.

30. Grechnev G. E., Panfilov A. S., Svechkarev I. V., Kaczorowski D., Hackemer A., Eriksson O. Magnetovolume effect in UX₃ (X=Si,Ge,Ga) compounds // Materials Science Forum. - 2001. - Vol. 373–376, no. 1. Pp. 653–656.

31. Panfilov A. S., Grechnev G. E., Svechkarev I. V., Sugawara H., Sato H., Eriksson O. Effect of pressure on the magnetic susceptibility of CeCo₂ // Physica B. - 2002. Vol. 319, no. 1-4. - P. 268–276.

32. Baranovskiy A. E., Grechnev G. E., Panfilov A. S., Svechkarev I. V., Eriksson O. Pressure effect on electronic structure and magnetic properties of RM₂ compounds // Физика и техника высоких давлений. - 2002. - Т. 12, № 4. - С. 19–24.

33. Grechnev G. E., Ahuja R., Johansson B., Eriksson O. Electronic structure, magnetic, and cohesive properties of Li_xMn₂O₄: Theory // Phys. Rev. B. - 2002. - Vol. 65, no. 17. - Pp. 174408/1–7.

34. Hugosson H. W., Grechnev G. E., Ahuja R., Helmersson U., Eriksson O. Stabilization of potential superhard RuO₂ phases: A theoretical study // Phys. Rev. B. 2002. - Vol. 66, no. 17. - Pp. 174111/1–7.

35. Grechnev G. E., Panfilov A. S., Svechkarev I. V., Czopnik A., Kaczorowski D., Hackemer A., Eriksson O. Pressure effect on magnetic properties of UX₃ compounds // Физика и техника высоких давлений. - 2002. - Т. 12, № 4.-С. 9–18.

36. Grechnev G. E., Ahuja R., Eriksson O. Magnetic susceptibility of НСР iron and seismic anisotropy of the Earth’s core // Физика и техника высоких давлений. - 2003. - Т. 13, № 1. - с.14–18.

37. Барановский А. Е., Гречнев Г. Е., Микитик Г. П., Свечкарев И. В. Аномальный диамагнетизм в соединениях CaPb₃ и YbPb₃ // Физика низких температур. - 2003. - Т. 29, № 4. - С. 473–476.

38. Grechnev G. E., Ahuja R., Johansson B., Eriksson O. Electronic structure and magnetic properties of lithium manganese spinels // J. Magn. Magn. Mater.-2003. - Vol. 258-259, no. 1. - Pp. 287–289.

39. Baranovskiy A. E., Grechnev G. E., Svechkarev I. V., Eriksson O. Electronic structure and magnetic properties of GdM₂ // J. Magn. Magn. Mater. - 2003. - Vol. 258-259, no. 2. - Pp. 520–522.

40. Grechnev G.E., Ahuja R., Eriksson O. Magnetic susceptibility of hcp metals and seismic anisotropy of Earth inner core//Phys. Rev. B. 2003. Vol.68, no.6. Pp. 64414/1–8.

41. Гречнев Г. Е. Электронная структура и магнитные свойства шпинелей LiM₂O₄ // Известия РАН (Сер. физич). - 2004. - Т. 68, № 5. - С. 674– 76.

42. Baranovskiy A. E., Grechnev G. E., Svechkarev I. V., Czopnik A. Peculiarites of diamagnetic susceptibility in RM₃ compounds and alloys // Czech. J. Phys. 2004. - Vol. 54, no. 11. - Pp. 355–358.

43. Baranovskiy A. E., Grechnev G. E., Panfilov A. S., Svechkarev I. V. Electronic structure and magnetic properties of rare-earth RM₂ and RM₃ compounds // Функцiональнi матерiали. - 2004. - Т. 11, № 3. - С. 533–536.

44. Baranovskiy A. E., Grechnev G. E., Panfilov A. S., Svechkarev I. V., Hackemer A., Solyga M., Czopnik A. Pressure effects on magnetic properties and electronic structure of GdIn_3-xSn_x alloys // Czech. J. Phys. - 2004. - Vol. 54, no. 11. - Pp. 351–354.

45. Grechnev G. E., Panfilov A. S., Svechkarev I. V., Czopnik A., Hackemer A., Kaczorowski D., Eriksson O. Pressure effect on magnetic properties of UX₃ (X=Al, Ga, In, Si, Ge) compounds // Czech. J. Phys. - 2004. - Vol. 54, no. 11. - Pp. 359–362.

46. Grechnev G. E., Panfilov A. S., Baranovskiy A. E., Logosha A. V., Svechkarev I. V. Pressure effect on magnetic susceptibility and exchange interactions in GdM_x (x=1,2,3,5) systems // Физика и техника высоких давлений. - 2004. - Т. 14, № 4. - С. 68–75.

47. Pluzhnikov V. B., Grechnev G. E., Czopnik A., Eriksson O. Pressure effect on the Fermi surface and electronic structure of LuGa₃ and TmGa₃ // Физика низких температур. - 2005. - Т. 31, № 3/4. - С. 412–421.

48. Baranovskiy A. E., Grechnev G. E., Logosha A. V., Svechkarev I.V., Filippov V. B., Shitsevalova N., Zogal O., Eriksson O. Electronic structure and magnetic properties of semiconducting and metallic borides//Phys. Stat. Solidi(c). 2006. Vol.3, no.1. Pp.229–232.

49. Барановский А. Е., Гречнев Г. Е., Свечкарев И. В. Особенности электронного спектра и аномальный магнетизм в соединениях YbPb₃, YbSn₃, CaPb₃, CaSn₃ // Физика низких температур. - 2006. - Т. 32, № 8/9. - С. 1119–1128.

50. Гречнев Г. Е., Логоша А. В., Свечкарев И. В., Кучин А. Г., Куликов Ю. А., Korzhavyi P. A., Eriksson O. Электронная структура и магнитные свойства сплавов RNi_5-xCu_x (R =Y, La, Ce) //Физика низких температур. 2006. Т.32, №12. С.1498–1506.

51. Grechnev G. E., Baranovskiy A. E., Logosha A.V., Panfilov A. S., Fil V. D., Ignatova T. V., Shitsevalova N. Y., Eriksson O. Pressure effect on electronic structure and magnetic properties of MB₆ and MB₁₂ borides // Физика и техника высоких давлений. - 2006. - Т. 17, № 1. - С. 59–66.

52. Baranovskiy A. E., Grechnev G. E., Fil V. D., Ignatova T. V., Logosha A. V., Panfilov A. S., Svechkarev I. V., Shitsevalova N. Y., Filippov V. B., Eriksson O. Electronic structure, bulk and magnetic properties of MB₆ and MB₁₂ borides // J. Alloys Compounds. - 2007. - Vol. 442, no. 1–2. - Pp. 228–230.

53. Grechnev G., Logosha A., Panfilov A., Svechkarev I., Musil O., Svoboda P. Magnetovolume effect in CeNi_5-xCu_x alloys // Физика и техника высоких давлений. - 2007. - Т. 17, № 1. - С. 59–66.

54. Kontrym-Sznajd G., Samsel-Czekala M., Grechnev G. E., Sormann H. Fermi surface of ErGa₃ // Physica Status Solidi (C). - 2007. - Vol. 4, no. 9. - Pp. 3879–3882.

55. Grechnev G. E., Ahuja R., Eriksson O., Guo J. Electronic structure and optical spectra of novel rechargeable lithium batteries // Proceedings SPIE -The International Society for Optical Engineering. Bellingham, WA98227, USA: SPIE, 2004. Vol. 5507. - Pp. 35–44.

56. Савченко Н. В., Гречнев Г. Е. g-факторы электронов проводимости некоторых ГЦК переходных металлов // Депонировано ВИНИТИ. 1989. № 3956-В89. - С. 1–45.

57. Grechnev G., Logosha A., Panfilov A., Svechkarev I., Musil O., Svoboda P. Magnetovolume effect in CeNi_5-xCu_x alloys // arXiv:Cond-mat/0611325. 2006. Pp. 1–5.

58. Grechnev G. E., Savchenko N. V., Svechkarev I. V. Conduction electron g-factors in transition metals // Proceedings of International Conference Physics in Ukraine, Contributed papers. Kiev: Bogolyubov Inst. Theor. Phys., 1993. Vol. 1. - Pp. 119–122.

59. Гречнев Г.Е., Панфилов А. С., Пушкарь Ю. Я., Свечкарев И. В. Влияние давления на обменно-усиленный зонный парамагнетизм: соединение Ni₃Al // “Воздействие высоких давлений на материалы”, Сборник научных трудов. - Киев: Изд. Ин-та проблем материаловедения НАНУ, 1993. - С. 118–127.

60. Grechnev G. E., Korzhavyi P. A., Eriksson O., Johansson B., Svechkarev I. V. Itinerant magnetism in RNi_5-xCu_x (R= Y, Pr, Gd) alloys // Proceedings of Moscow Inter-national Symposium on Magnetism. Moscow State University, 1999. Vol. 2. Pp. 74–78.

61. Grechnev G. E. Electronic structure and magnetic properties of LiM₂O₄ spinels // Сборник трудов международного симпозиума ODPO-2003. - Ростовский университет, 2003. Т. 2. С. 77–80.

62. Grechnev G. E. Optical spectra of RB₆ and RB₁₂ // 17th International Conference on Spectroscopy of Molecules and Crystals, Abstracts. - Kiev: National Taras Shevchenko State University, 2005. - Vol. 1. - Pp. 97–99.

63. Гречнев Г. Е. Электронное строение и термодинамические характеристики диборидов 3d-металлов // 5 Всес. конф. по кристаллохимии интермет. соединен., Тезисы докл. - Львов: Изд. Львовс. ун-та, 1989. - С. 153–154.

64. Grechnev G. E., Baranovskiy A. E., Logosha A. V., Shitsevalova N., Svechkarev I. V., Eriksson O. Electronic structure and properties of semiconducting and metallic borides // Moscow International Symposium on Magnetism, Abstracts. - M.: Moscow State University, 2005. - Vol. 1. Pp. 530–531.