Исследование стабильности примесь-гелиевой фазы тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.17 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК даСТИТУТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ХИМИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ

На правах рукописи БОЛТНЕВ Роман Евгеньевич РГб од

2 2 МАЗ 20С1

УДК 541,117.515

ИССЛЕДОВАНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ ПРИМЕСЬ-ГЕЛИЕВОЙ ФАЗЫ

Специальность 01.04.17 - химическая физика, в том числе физика горения и взрыва,

*

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

Черноголовка 2000

Работа выполнена в филиале Института энергетических проблем химической физики РАН

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор Гордон Е.Б.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор Разумов В.Ф. доктор химических наук, профессор Немухин А.В.

на заседании Специализированного Совета Д 003.83.01 при ЙНЭПХФ РАН по адресу: 117829, Москва, Ленинский проспект, 38, корп.2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института химической физики им. H.H.Семёнова РАН

Ведущая организация: Институт физики твёрдого тела РАН

Защита состоится "31" мая 2000 г. в

час.

Автореферат разослан апреля 2000 г.

Учёный секретарь Специализированного Совета Д 003.83.01

кандидат химических наук

£36<f, оз

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы: В последние годы наблюдается постоянно возрастающий интерес к исследованиям примесных атомов, молекул и кластеров в конденсированном гелии. Долгие годы считалось, что гелий в силу своей квантовостн принципиально не подходит в качестве матрицы для спектроскопии, поскольку он не твердеет даже при нулевой температуре вплоть до давления 25 атм. Тем не менее, с начала 70-х годов начался активный поиск методических подходов для внедретга в конденсированный гелий примесных частиц и к настоящему времени используется несколько различных подходов для введения исследуемых частиц в жидкий (включая и капли в сверзвуковых пучках) и твёрдый гелий. На данный момент накоплен значительный объём информации о свойствах многих атомов и молекул в твёрдом, жидком и особенно в каплях "Не и 3Не [1,2,3]. Вопреки ожиданиям, многочисленные экспериментальные данные по спектроскопии показали, что конденсированный гелий не является идеальным окружением для примесных частиц, в том смысле, что их спектры значительно искажены относительно известных для газовой фазы. Помимо изучения влияния конденсированного гелия на свойства введённых в него примесных частиц, большой интерес вызывает и исследование изменения уникальных квантовых свойств самого гелия при введении в него примесных цетров различных типов. Поведение гелиевого окружения примесной частицы качественно определяется знаком химического потенциала ц [2,3]: для частиц с отрицательным ц энергетически выгодно формирование окружения в виде плотного ядра из атомов гелия; для частиц с положительным ц свойствешю образование полости -пузырька.

Одновременно с этим, именно с использованием жидкого гелия связывают теперь перспективы получения новых метастабильных систем, обладающих достаточно высоким удельным импульсом, для использования их в качестве ракетного топлива [4].

Основной целью диссертационной работы было определение стабильности примесь-гелиевой твёрдой фазы (ПГТФ) - нового квантового объекта в физике низких температур. Для достижения этой цели было необходимо провести взаимодополняющие циклы исследований, основанных на различных экспериментальных подходах: 1) определение стехиометрического

коэффициента Б = Ыце/М^ для примесь-гелиевой фазы, образованной примесными центрами различных видов, и влияния на него температуры и давления; 2) определение структуры примесь-гелиевых образцов по результатам дифракционного рассеяния рентгеновского излучения; 3) определение стабильности примесь-гелиевой фазы в зависимости от вида примесного центра и исследования процессов, происходящих при разрушении фазы.

Научная новизна;

1. Впервые стабилизированы гением нанокластеры атомов инертных газов Ые, Кг и молекул N2.

2. Впервые зарегистрированы спектры люминесценции при разрушении примесь-гелиевых образцов, содержащих химически активные атомы, подтвердившие прохождение реакции рекомбинации атомов азота и кислорода. В спектре люминесценции при разрушении ЫгАг-гелиевого образца зарегистрирована линия, не упоминавшаяся в литературе и отнесённая к переход)' ЫО(а4П, у=0) -> ЫО(Х2П, у=12). Зарегистрированный при разрушении Ые-Хе-гелиевого образца спектр эксимерной молекулы ХеО, соответствующий переходу Е'Е-^В'Е, существенно отличается от спектров, известных для матриц инертных газов.

3. Предложен и опробован новый метод одновременного введения в сверхтекучий гелий примесных частиц различных типов из разных источников: газофазной струи и абляционного облака.

Научная и практическая ценность: Разработана и создана экспериментальная методика, позволяющая проводить рештеноструктуркый анализ примесь-гелиевых образцов как в объеме жидкого гелия, так и вне его, а также исследовать влияние температуры, давления и присутствия жидкого гелия на структуру и стабильность образцов.

Создана методика исследования химических процессов в конденсированной фазе при температурах от 1.5 К, обеспечивающая одновременный ввод в сверхтекучий гелий примесных частиц различной природы из разных источников, что существенно увеличивает количество веществ, реакции между которыми могут бьпъ изучены при гелиевых температурах.

Апробащш работы: материалы диссертации докладывались на 5-м

Всесоюзном научном совещании по химии низких температур (Москва, 1991), Japan-Russia joint meeting on quantum effects in chemical reaction. Low temperature Chemistry (Nagoya, Japan, 1992), Международной конференции по химии низких температур (Москва, 1994), XXX Совещании по физике низких температур (Дубна, 1994), Physics and Chemistry of Quantum Solids, Films, Fluids and Clusters (Newport Beach, USA, 1995), the Second International Conference on Low Temperature Chemistry (Kansas City, USA, 1996), International Conference on Quantum Fluids and Solids (Amherst, USA, 1998), International Conference on Physics and Chemistry of Matrix Isolated Species (Plymouth, USA, 1999), 22-nd International Conference on Low Temperature Physics (Helsinki, Finland, 1999). Материалам диссертации опубликовано 14 работ.

Структура и объём диссертации: Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, включает 30 рисунков и 10 таблиц, список литературы из 144 наименований. Объём диссертационной работы - 100 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и сформулированы цели исследования, изложена структура диссертации и приведены основные защищаемые научные пол ожег пи и результаты.

В первой главе проведён анализ литературы, посвящённой как методическим подходам, используемым для введения примесных частиц в конденсированный гелий, так и результатам экспериментальных и теоретических исследований системы "примесный центр - гелиевое окружение". В частности, приведена стандартная пузырьковая модель [5,6], применяемая для описания влияния гелиевого окружения на оптические спектры различных примесных центров, отмечены ее недостатки. Значительное внимание уделено особенностям таких параметров примесных центров, как подвижность и спектральные характеристики, которые могут бьггь качественно предсказаны исходя уже из знака химического потенциала рассматриваемого Петра в конденсированном гелии, так примесные частицы с отрицательным химическим потенциалом имеют в несколько раз (3+6) большую подвижность. Несмотря на слабость взаимодействия гелия с другими частицами, характерной особенностью оптических спектров практически всех исследованных в конденсированном гелии примесных це!ггров являются сильные сдвиг и уширение (~ 1 нм)

эмиссионных линий и ещё большие сдвиги ("синие") и уширения в спектрах поглощения по отношению к их положениям, известным для газовой фазы. Общей особенностью эмиссионных спектров всех примесных атомов металлов является отсутствие переходов из возбуждённых состояний, находящихся вблизи (£ 1.3 эВ) порога ионизации, В то же время для некоторых атомов получены данные о заселении таких состояний и безызлучательной релаксации, происходящей как между ними, так и на низколежащие состояния.

Во второй главе описаны метод получения примесь-гелиевых образцов и экспериментальные методики, использованные для их исследования. Базисная экспериментальная установка состоит из гелиевого криостата с источником атомов, систем вакуумирования, приготовления и подачи газовых смесей, а также регистрации температуры и давления. В зависимости от решаемой задачи изменялись внугрешшя оснастка криостата и система регистрации соответствующих параметров образцов. На рис.1 приведена схема низкотемпературной части установки в геометрии, использованной в цикле по исследованию стехиометрии образцов. В этих экспериментах была использована усовершенствованная методика измерения истинного и видимого объёмов образцов, и определения с помощью масс-спектрометра МХ-1330 полного количества примесных атомов (молекул), содержащихся в образцах.

Примесь-гелиевые образцы приготовлялись методом конденсации атомно-мслекулярных пучков в объём сверхтекучего гелия [7]: поток газообразного гелия (»6* 1019 с"1) с содержанием исследуемых примесных атомов (молекул) от 0.1 до 5 %, проходил через зону безэлектродного высокочастотного разряда, используемого для диссоциации молекулярных примесей, и подавался в гелиевый дьюар через выходное отверстие (диаметр 0.75 мм) источника, формируя узкую струю. На расстоянии « 3 см под отверстием, на поверхности гелия формировалась лунка, а в его объеме происходило накопление образца. При сильных разбавлениях ОТш/1\[не 5 1 %) большая часть атомов, попавших в сверхтекучий гелий, стабилизировалась в его объёме. Температура в дьюаре на этой стадии поддерживалась равной 1.5 + 1.6 К постоянной откачкой паров гелия. Наличие двух полупроводниковых термометров, один из которых обычно находился в непосредственном контакте с образцом, позволяло регистрировать температуру как самого образца, так и вблизи от него.

Рис.1. Схема низкотемпературной часта установки: 1 - азотный дьюар; 2 - гелиевый дьюар; 3 - источник атомов; 4 - стаканчик для накопления образца; 5

- трубка сбора; 6 - боковая трубка; 7 - боковой стакан дня сверхтекучего гелия; 8

- термомеханический насосик для подачи сверхтекучего гелия в стаканчик для накопления образца; 9 - термомеханический насосик для подачи сверхтекучего гелия в боковой стакан; 10 - спай термопары для контроля за температурой жидкого азота в источнике; 11 - кольцевой нагреватель; 12 - термометр трубки сбора; 13 - дроссельное уплотнение на трубке сбора; 14 - термометр боковой трубки; 15 - постоянный магнит на боковой трубке.

Специально для проведения экспериментов по дифракции рентгеновского излучения на образцах примесь-гелиевой фазы была разработана и изготовлена специальная низкотемпературная вставка для приготовления

образцов непосредственно внутри гелиевого рентгеновского криостата в Брукхевенской Национальной лаборатории США.

Для регистрации процессов, сопровождающих разогрев и разрушение примесь-гелиевых образцов, на основе пргоменного спектрографа ИСП-51 была собрана методика фоторегистрации спектров в диапазоне от 390 до 650 нм.

Третья глава посвящена исследованиям изменения стехиометрии примесь-гелиевых образцов в процессе их разогрева вне жидкого гелия, анализу полученных результатов и изложению модели, качественно их объясняющих.

Если в результате предшествующих экспериментов, полученные значения стехиометрических коэффициентов азот- и неон-гелиевых образцов находились в пределах от 12 до 17, а для аргон- и криптон-гелиевых 30 + 60 [8], то в результате усовершенствования методики измерений удалось установить, что элементный состав образцов примесь-гелиевой фазы не является постоянной величиной, а с момента приготовления образца изменяется под влиянием таких факторов как температура, давление и контакт с жидком гелием.

Большинство экспериментов было выполнено с конденсацией образцов из "холодных" (не подвергнутых действию ВЧ разряда) газовых смесей для устранения влияния на стабильность образцов энергоёмких частиц. Учитывая высокую пористость примесь-гелиевых образцов (на поры приходится до 80% объема), наблюдение проводилось как за их истинным (определяемым по объёму вытесняемого образцом жидкого гелия), так и за их видимым объёмом (по геометрическим размерам, оцениваемым из видеозаписи), продолжительность же такого наблюдения была существенно увеличена: измерения объёмов производились по нескольку раз для каждого образца. Ряд образцов выдерживался вне жидкого гелия при постоянной температуре для получеши информации об их стабильности в таких условиях.

После окончания наблюдения за изменением объёмов образца его разрушали быстрым разогревом в стаканчике. На рис.1 показан этап сбора газообразных продуктов разрушения образца.

Полученные значения стехиометрического коэффициента для неон-гелиевых образцов были равны 16 + 55, для аргон-гелиевых - 24 60, для криптон-гелиевых - 26 + 58 и для азот-гелиевых - 13 -5- 28. В рамках модели примесь-гелиевой твёрдой фазы как фазы смёрзшихся примесь-гелиевых

кластеров [9] можно заключить, что эти кластеры имеют одну-две заполнешые гелиевые оболочки, окружающие тяжёлые примесные центры. Этот вывод был подтверждён обнаруженным двустадийным характером разрушают примесь-гелиевых образцов. Первая, медленная стадия, сопровождается интенсивным испарением гелия из вторых, слабосвязанных оболочек, что в отсутствие слияния примесных центров приводит к сохранению постоянной температуры образца (Т » 1.7 К) при постоянном росте температуры вне его. Вторая, быстрая стадия, характеризуется резким испарением гелия из первых, сильносвязанных оболочек, сопровождающимся ассоциацией примесных центров и тепловыделениями, а также скачкообразным уменьшением объёма образца. Было установлено, что диапазоны температур, в которых происходит разрушение примесь-гелиевых образцов, определяются типом примесного центра: чем легче частица, тем при более низкой температуре начинаются процессы разрушения.

На образцах, конденсированных из газовых струй, подвергнутых действию ВЧ разряда, было установлено, что повышеше внешнего давления увеличивает их стабильность. Из всех изученных образцов, конденсированных из "холодных" газовых смесей, только неон-гелиевые разрушались взрывным образом с интенсивным тепловыделением.

В четвёртой главе представлены результаты цикла экспериментов по рентгеноструктурным исследованиям примесь-гелиевых образцов и модель, объясняющая особенности полученных дифрактограмм.

В данном цикле были исследованы исключительно образцы, полученные конденсацией "холодных" смесей, поскольку геометрические ограничения на диаметр источника не позволили разместить в нём электроды для ВЧ разряда. Содержание примесных частиц в конденсируемых смесях было равным 0.5 % или 1 %. Были исследованы как монопримесные, так и смешанные образцы. Схема проведения эксперимента приведена на рис.2. Накопление образцов в течение 10 + 20 минут производилось при обычных условиях: Т » 1.5 К, поток »6* 1019 с"1.

Рис.2. Схема проведения эксперимента: 1 - рабочий канал криостата; 2 -окна для решгеновского излучения; 3 - бериллиевый стакан; 4'- выходное отверстие источника; 5 - гелиевая газовая струя; 6 - термомеханический насос. Система показана во время приготовления образца. Для снятия дифрактограмм стакан с образцом опускался в зону прохождения рентгеновского излучения.

На рис.3 показаны характерные дифрактограммы неон-гелиевого образца, при различных температурах. Для дифрактограмм примесь-гелиевых образцов, погруженных в жидкий гелий помимо интенсивного малоуглового рассеяния и пика (пиков), соответствующему постоянной кристаллической решётки примесного вещества, характерно наличие широкого пика с максимумом на 2© = 13° - структурного фактора жидкого гелия.

Как показали специальные эксперименты, неон-содержащие образцы остаются стабильными в жидком гелии при 1.5 К в течение многих часов. В то же время, повышение температуры гелия с 1.5 до 4.2 К приводит к росту интенсивности дифракционных пиков от кластеров неона, что указывает на структурные перестройки в конденсате. Удаление жидкого гелия из стаканчика с образцом даже при Т = 1.5 К также приводит к сильному росту кластерного пика, а повышение температуры до 3-5 К вызывает образование микрокристаллитов неона, сигнал от которых практически в дальнейшем не изменяется и пропадает при 19 К.

1.0

10.41

I

0.2

0 2 4 6 8 110 12 14

ка

Рис.3. Дифрактограммы неон-содержащего образца при различных температурах. На вставке приведен экспериментальный скан для неон-содержащего образца, погружённого в жидкий гелий. На основном рисунке с шпал от жидкого гелия (когда он присутствует) вычтен, к - вектор рассеяния, а -постоянная решётки твёрдого неона. Результаты, полученные при разных температурах, смещены по оси у.

Положение обнаружишь;« гипсов соответствует положению пиков в решётке кристаллического неона, но их ширина указывает на малый размер неоновых кластеров в образце. Для определения размера и плотности неоновых фрагментов в образцах были проведены численные расчёты дифрактограмм от кластеров конечного размера. Предполагалось, что кластеры из 1000+5000 атомов имеют структурные характеристики объёмного неона, т.е. гранецентрированную кубическую (ГЦК) решетку, но содержат дефекты двойникования. Дифракционная картина была усреднена по различным положениям дефектов в кластере. Интенсивность в направлении вектора

рассеяния к была рассчитана, используя уравнение рассеяния Дебая [10]:

где rnm - расстояние между m-м и n-м атомами, a f(k) - атомный формфактор неона.

Лучшее согласие с экспериментальной кривой было получено для кластеров, содержащих « 5000 атомов (диаметр » 60 А). Рассчитанные дифрактограммы показаны штриховыми линиями на рис.4, они хорошо описывают экспериментальные результаты (показанные сплошными линиями), если число дефектов уменьшается с увеличением температуры, при неизменном размере кластера. Малоугловое рассеяния на углах меньших 2© = 3° воспроизводится в этих расчетах также хорошо.

Учет дефектов в ГЦК структуре необходим для получения соответствия экспериментальным результатам: дефекты двойникования приводят к асимметричному уширению линий без их смещения относительно положений, соответствующим кристаллической структуре [11].

Точечная линия на рис.4 соответствует рассчитанной дифрактограмме идеального кластера ГЦК структуры, содержащего 450 атомов. Именно такое число атомов необходимо для получения соответствия наблюдаемой в эксперименте ширине пика (200). Видно, что расчетная кривая не воспроизводит наблюдаемые в эксперименте соотношения шггенсивностей дифракционных максимумов от плоскостей (200) и (111). Стоит отметить, что при наличии дефектов нет прямого соответствия между шириной дифракционных пиков и размером кластера.

Таким образом, модель кластеров одинакового размера « 60 А, имеющих дефекты, которые отжигаются с увеличением температуры от 1.5 до 4.2 К, описывает форму экспериментальных дифрактограмм от Ne-содержащего образца. Полидисперсность не учтена, но отклонение размера кластеров на величину большую 20 А от указанного среднего размера уже не дает соответствия с экспериментом.

ка

Рис.4. Сравнение экспериментальных и расчётных дифрактограмм неон-содержащих образцов. Экспериментальные дифрактограммы образцов, находящихся в жидком гелии при различных температурах, показаны сплошными линиями (сигнал от жидкого гелия вычгген, интенсивности пиков масштабированы к 1). Средняя кривая получена сразу после увеличения температуры до 4.2 К. Верхняя кривая получена через 30 мин. Штриховыми линиями на нижней, средней и верхней кривых приведены результаты расчётов, полученные для кластеров кубической формы (дая сферических кластеров получены подобные результаты) из 4590 атомов с семью, пятью и тремя плоскостями двойшпсования, соответственно. Точечная линия отвечает идеальному ГЦК кластеру из 450 атомов.

Для N2- и Кг-гелиевых образцов, которые были получены в тех же условиях, что и неон-гелиевые образцы, дифрактограммы очень похожи на неоновые: широкие пики, соответствующие кластерам примесных частиц, и интенсивное малоугловое рассеяние. Поэтому естественно предположить, что и в этом случае в гелии формируются образцы, имеющие структуру и плотность такие же, как у ^-гелиевых образцов. Однако, поведение этак образцов отличается большей температурной стабильностью. После увеличения кластерных пиков при удалении жидкого гелия из ячейки структура Из-гелиевых

образцов не изменяется и фактически остается стабильной до температуры 13 К. При более высокой температуре образуются микрокристаллиты азота. Дифракционная картина для Кг-гелиевых кластеров остаётся неизменной до температуры « 20 К. На основании проведенного анализа можно утверждать, что получены макроскопические образцы со структурным элементом » 60 А, стабильные вне жидкого гелия в значительном температурном диапазоне. По аналогии с Ие-гелиевыми образцамй мы считаем, что средняя плотность примесных атомов в таких образцах вне жидкости - Ю20 см'3.

Дважды, в экспериментах с неон- и криптон-гелиевыми образцами в сверхтекучем гелии, сразу после их приготовления удалось получить дифрактограммы, представляющие собой слабый сигнал во всём диапазоне регистрации с подъёмом на малых углах. Подобные спектры могут быть приписаны аморфной фазе из хаотично расположенных частиц, представляющими собой как одиночные атомы, их димеры и тримеры, так и значительно более крупные (диаметр которых может достигать б нм [12]) кластеры.

При исследовании смешанных образцов были обнаружены только пики от моночастичных кластеров. При удалении жидкого гелия из ячейки также наблюдается рост моночастичных кластеров.

В пятой главе представлены результаты исследования спектров люминесценции, наблюдаемой при разрушении примесь-гелиевых образцов, полученных конденсацией газовых смесей, прошедших зону ВЧ разряда. Возможность стабилизации химически активных частиц в матрице отвердевшего гелия позволяет не только производить исследование их свойств в слабовозмущающем гелиевом окружении, но и изучать процессы с их участием, на скорость которых можно влиять изменением температуры от 1.5 до 8 К.

Обзорные спектры люминесценции, сопровождающей разрушение примесь-гелиевых образцов, были получены методом фоторегистрации. На рис.5 показан спектр, полученный при разрушении азот-гелиевого образца. Корректность обработки получаемых на фотоплёнке денсктограмм была проверена по форме и положению спектра Р-группы атома кислорода (соответствует электронному переходу 0('8) -> О('О)), приведённому на вставке (спектр был зарегистрирован системой многоканальной оптической регистрации,

при разрушении аналогичного азот-гелиевого образца). Наличие кислорода в образцах объясняется тем, что он (как и азот) присутствует в качестве примеси ~ 10'3 % в используемом для приготовления газовых смесей гелии. Для образцов, полученных конденсацией смесей [N2]/[He]=l/100 и [N2]/[Ne]/[He]=1/100/10000, зарегистрированы спектры, в которых присутствуют только а-группа атома азота (соответствует электронному переходу N(JD) -> N(4S)) и Р-группа атома кислорода, а'-группа атома азота (соответствует электронному переходу атома азота, сопровождаемому одновременным колебательным возбуждением соседней молекулы азота в основном состоянии N(2D) + N2(X'S+g, v=0) -» N(4S) + N2(X'E+g, v=I)) наблюдалась только в случае азот-гелиевого образца.

Рис.5. Обзорный спектр люминесценции при разрушении образца, конденсированного из газовой смеси [М3]/[Не]=1/100, после определения относительных интенсивностей зарегистрированных полос. На вставке приведен спектр Р-группы атома кислорода при разрушении аналогичного образца, полученный с использованием прибора МОРС-4.

Главной особенностью спектров люминесценции при разрушении образцов, полученных конденсацией газовых смесей [Кг]/[Аг]/[Не] = 1/100/10000 и [М2]/[Кг]/[Не] = 1/20/2000 является присутствие М-полос молекулы N0,

соответствующих переходу Ш(а4П) ЫО(Х2П). На рис.6 показана денситограмма спектра люминесценции при разрушении аргон-гелиевого образца. Полоса в области 580 нм была приписана переходу NO(a4n, v=0) -> не наблюдавшемуся ранее.

1.&

1.4

1.21

i 1.0

I

g

0.8

т

| ©-в

о

0.4.

0.2

Рис.6. Денситограмма спектра люминесценции при разрушении образца, полученного конденсацией газовой смеси [N2]/[Ar]/[He] = 1/100/10000. Стрелками указаны реперы, по которым выполнена калибровка спектра по длинам волн.

Спектры люминесценции, зарегистрированные при разрушении аргон-и криптон-гелиевых образцов, однозначно указывают не только на сам факт прохождения реакции рекомбинации, но и на среду, в которой это происходит: положения М-полос NO совпадают с известными из литературы данными по люминесценции NO в матрицах Ar и Кг. Наиболее вероятный вариант образования NO в возбуждённом состоянии - рекомбинация атомов азота и

" длина волны, А

кислорода, стабилизированных в примесь-гелиевой фазе.

Температуры, при которых наблюдались максимумы люминесценции в данном экспериментальном цикле, -13-14 К дня азотсодержащих и 16-18 К для криптонсодержащих образцов, хорошо согласуются с температурами, определенными в экспериментах по ренттеноструктурному анализу, при которых начинается внутренняя перестройка образцов - нанокластеры объединяются в микрокристаллиты - 13 и 20 К соответственно. Таким образом, возможно выбором нейтральной частицы, формирующей примесь-гелиевую фазу, изменять eö стабильность и, соответственно, температурный диапазон протекания химических реакций между стабилизированными в ней частицами.

В спектре люминесценции, полученном при разрушении ксенон-содержащего образца, была зарегистрирована система полос, соответствующая переходу E'S -» В'Е молекулы ХеО*.

С целью расширешш крута примесных центров, взаимодействие • которых как с гелиевым окружением, так и между собой могло бы быть исследовано, была проведена модернизация экспериментальной установки, в результате которой стало возможным производить соконденсацию примесных частиц различных типов из разных источников. Дополнительным методом введения была выбрано лазерное распыление металлов в объеме НеП. Для этого было использована основная гармоника (X = 1064 нм) твердотельного лазера ЛТИПЧ-5, работающего в режиме модуляции добротности (г & 20 не, энергия импульса » 20 мДж) с частотой следования импульсов 12.5 Гц. Излучение фокусировалось короткофокусной линзой (f » 70 мм) на поверхность металлической мишени, зафиксированной в объёме сверхтекучего гелия вблизи места вхождения газовой струи из источника. Таким образом удалось создавать макроскопические образцы объемом 0.5-1 см3, содержащих в качестве примесных центров частицы, вводимые как из газовой фазы, так и из абляционного облака.

В заключении сформулированы основные выводы и результаты диссертации:

1. Определен элементный состав примесь-гелиевой фазы, полученной введением атомов Ne, Ar, Kr, Хе, N и молекул N2 в качестве примесных частиц в объём сверхтекучего гелия. Измеренный стехиометрии еский коэффициент S =

NHyN,m » 1 не является фиксированной величиной, а уменьшается при разогреве образца и удалении его из жидкого гелия. Полученные большие величины стехиометрического коэффициента существенно превышают значения, следующие из модели вандерваальсового кластера с одной гелиевой оболочки вокруг примесного центра.

2. Исследованы характеристики процесса разрушения примесь-гелиевой фазы. Образцы фазы, погружённые в жидкий гелий, стабильны. Удаление образцов из жидкого гелия, их выдержка при низком давлении паров гелия 10 Topp) и разогрев от 1.5 до 8 К вызывают разрушение, сопровождающееся значительным уменьшением их объёма. Повышение давления увеличивает стабильность фазы. Температура начала процесса уменьшения объёма образца определяется типом примесной частицы. Окончательное разрушение образцов происходит при Т 2 8 К. Присутствие высоких концентраций химически активных частиц в примесь-гелиевых образцах приводит к взрывному разрушению при разогреве.

3. Установлено, что процесс разрушения фазы вне жидкого гелия происходит в две стадии. Первая, медленная эндотермическая стадия соответствует испарению слабосвязанных атомов гелия из вторых координационных сфер вокруг примесных центров. Вторая, быстрая экзотермическая стадия - разрушению первых координационных сфер с одновременной ассоциацией примесных центров.

4. Методом рентгеноструктурного анализа показано, что примесь-гелиевая фаза, образующаяся в объёме сверхтекучего гелия при Т = 1.5 К введением тяжелых примесных частиц - Ne, N2, Кг имеет рентгеноаморфную структуру. Исследована временная и температурная стабильность структуры примесь-гелиевых образцов, находящихся в среде жидкого и газообразного гелия. Образцы, находясь в НеП при Т ~ 1.5 К, сохраняют структуру неизменной в течение шогах часов. Повышение темпёратуры гелия от 1.5 К до 4.2 К не изменяет структуры N2- и Kr-гелиевых образцов, а Ne-гелиевая фаза при этом разрушается - наблюдается рост нанокластеров из атомов Ne. Удаление жидкого гелия из ячейки с примесь-гелиевыми образцами всегда приводит к разрушению фазы и образованию пористых наноструктур из примесных частиц.

5. Введением примесных частиц в НеП получены наноструктурные

материалы из атомов инертных газов - Ne, Кг и молекул N2 со средней плотностью примесных частиц ~ Ю20 см"3, стабилыше и вне жидкого гелия. Структурным блоком наноматериалов являются стабилизированные в гелиевых "шубах" кластеры из атомов примесных частиц с характерным размером ~ 60 А. Ne-содержащие наноструктурные материалы стабильны при разогреве до температуры Т ~ 5 К, ^-содержащие - до ~ 13 К, Кг-содержащие - до 20 К.

6. Впервые зарегистрированы спектры люминесценции в диапазоне от 390 до 650 нм при взрывном разрушении образцов примесь-гелиевой фазы, содержащих стабилизированные атомы азота и кислорода. Особенностями зарегистрированных спектров являются: интенсивные а-группа атома азота и Р-группа атома кислорода при разрушении примесь-гелиевых образцов любого состава; М-полосы молекулы N0 в случае Ar-гелиевых и Kr-гелиевых образцов; полосы эксиплексов КЮ и ХеО в случае Кг- и Хе-гелиевых образцов. Доказано протекание химических реакций с участием атомов N и О при разрушении примесь-гелиевой фазы.

7. Разработана и создана экспериментальная методика, позволяющая расширить круг исследуемых частиц в матрице отвердевшего гелия. Выполнены первые эксперименты по соконденсации в объёме сверхтекучего' гелия примесных частиц из разных источников - газовой струи и абляционного облака при лазерном распылении твёрдой мишени.

Публикации: Материалы диссертации представлены в работах

1. Р.Е.Болтнев, Е.Б.Гордон, И.Н.Круншнская, А.А.Пельменев, Е.А.Попов, О.Ф.Пугачев, В.В.Хмеленко, Методика определения стехиометрии примесь-гелиевых комплексов, образующихся в сверхтекучем гелии. 5-е Всесоюзное научное совещание по химии низких температур. МГУ, Москва. Тезисы докладов, сс. 69-70.

2. Р.Е.Болтнев, Е.Б.Гордон, И.Н.Круншнская, А.А.Пельменев, Е.А.Попов, О.Ф.Пугачев, В.В.Хмеленко, Определение элементного состава примесь-гелиевой твердой фазы. ФНТ ]8, 819-825 (1992).

3. R.E.Boltnev, E.B.Gordon, V.V.Khmelenko, I.N.Krushinskaya, A.A.Pelmenev, E.A.Popov, O.F.Pugachev, A.F.Shestakov, Measurements of element composition and study of stability of impurity-helium solid phase. The Japan-Russia joint meeting on quantum effects in chemical reaction. Low temperature Chemistry.

Nagoya University, Japan, 1992. Abstracts, pp 42-43.

4. Р.Е.Болтнев, Е.Б.Гордон, И.Н.Крушинская, А.А.Пельменев, Е.А.Попов, О.Ф.Пугачев, В.В.Хмеленко, Исследование стабильности и элементарного состава примесь-гелиевой твёрдой фазы с примесными центрами N2, Ne, Ar, Кг, Хе. XXX Совещание по физике низких температур. Дубна, 1994. Тезисы докладов, часть 2, сс 9-10.

5. R.E.Boltnev, E.B.Gordon, V.V.Khmelenko, I.N.Krushinskaya, M.V.Martynenko, A.A.Pelmenev, E.A.Popov, Experimental approach to creation and investigation of ciyosystems in solid helium ad in cold gas-phase jet. International Conference on Low Temperature Chemistry. Moscow, 1994. Abstracts, pp95-96.

6. R.E.Boltnev, E.B.Gordon, V.V.Khmelenko, IN.Krushinskaya, M.V.Martynenko, A.A.Pelmenev, E.A.Popov, A.F.Shestakov, Luminescence of nitrogen and neon atoms isolated in solid helium. Chem. Phys. 189» 367-382 (1994).

7. R.E.Boltnev, E.B.Gordon, V.V.Khmelenko, M.V.Martynenko, A.A.Pelmenev, E.A.Popov, A.F.Shestakov, Impurity-helium solid phase - the novel quantum object. Conference on the Physics and Chemistry of Quantum Solids, Films, Fluids and Clusters. Newport Beach, California, USA, 1995. Abstracts, p.8.

8. R.E.Boltnev, E.B.Gordon, V.V.Khmelenko, I.N.Krushinskaya, M.V.Martynenko, A.A.Pelmenev, E.A.Popov, D.Yu.Stolyarov, Method for investigation of chemical reactions in quantum matrix of solidified helium. The Second International Conference on Low Temperature Chemistry. 4-9 August, 1996. University of Missouri-Kansas City, Kansas City, Missouri, USA. Proceedings, ppl63-164.

9. Р.Е.Болтнев, Е.Б.Гордон, И.Н.Крушинская, М.В.Мартыненко, А.А.Пельменёв,

Е.А.Попов, В.В.Хмеленко, А.Ф.Шестаков, Исследование разрушения примесь-гелиевой твёрдой фазы. ФНТ 23,753-766 (1997).

10. V.Kiryukhin, B.Keimer, R.E.Boltnev, V.V.Khmelenko, E.B.Gordon, Inert-Gas Solids withNanoscale Porosity. Phys. Rev. Lett. 79,1774-1777 (1997).

11. R.E.Boltnev, V.V.Khmelenko, LN.Krushinskaya, A.A.Pelmenev, D.Yu.Stolyarov, Spectroscopic investigation of the Explosion of Impurity-Helium Solids. The International Conference on Quantum Fluids and Solids. June 9-14, 1998. University of Massachusetts, Amherst, MA, USA. Abstracts, 9P31.

12. R.E.Boltnev, I.N.Krushinskaya, A.A.Pelmenev, D.Yu.Stolyarov, V.V.Khmelenko, The thermoluminescence spectra obtained on the destruction of impurity-helium

solid phase samples. Chem. Phys. Lett. 305. 217-224 (1999).

13. R.E.Boltiiev, V.V.Khmelenko, I.N.Krushinskaya, A.A.Pelmenev, D.Yu.Stolyarov, Spectroscopic investigation of the Explosion of Impurity-Helium Solids. Physics and Chemistry of Matrix Isolated species, July 11-16, 1999. Plymouth State College, USA.

14. V.Kiryukhin, B.Keimer, R.E.Boltnev, V.V.Khmelenko, E.B.Gordon, X-ray scattering from impurity-helium solids. ХХП International Conference on Low Temperature Physics. August 4-11,1999, Espoo and Helsinki, Finland. Abstracts, p.166.

ЛИТЕРАТУРА

1. B.Tabbert, H.Gunther and G.zuPutlitz, Optica! investigation of impurities in superfluid 4He. J. Low Temp. Phys. 109, 653-707 (1997).

2. J.P.Toennies and A.F.Vilesov, Spectroscopy of atoms and molecules in liquid helium. Annu. Rev. Phys. Chem. 49, 1-41 (1998).

3. S.I.Kanorsky and A.Weis, Optical and magneto-optical spectroscopy of point defects in condensed helium. Adv. in atomic, molecular and optical physics 38,87-120 (1997).

4. B.Palaszewski, L.S.Ianovski and P.Carrick, Propellant technologies: far-reaching benefits for aeronautical and space-vehicle propulsion. J. of Propulsion and Power 14, 641-648(1998).

5. K.Hiroike, N.R.Kestner, S.A.Rice, and J.Jortner, Study of the Properties of an Excess Electron in Liquid Helium. П. A Refined Description of Configuration Changes in the Liquid. J. Chem. Phys. 43, p.2625 (1965).

6. A.P.Hickman, W.Steets, and N.F.Lane, Nature of excited helium atoms in liquid helium: A theoretical model. Phys. Rev. В 12,3705-3717(1975).

7. Е.Б.Гордон, Л.П.Межов-Деглш, О.Ф.Пугачёв, Стабилизация атомов азота в сверхтекучем гелии. Письма в ЖЭТФ 19,103-106 (1974).

8. E.B.Gordon, V.V.Khmelenko, A.A.Pelmenev, E.A.Popov, O.F.Pugachev and A.F.Shestakov, Metastable impurity-helium solid phase. Experimental and theoretical evidence. Chem. Phys. 170,411426 (1993).

9. E.B.Gordon, V.V.Khmelenko, A.A.Pelmenev, E.A.Popov and O.F.Pugachev, Impurity-helium van der Waals crystals. Chem. Phys. Lett. 155,301-304 (1989).

10. B.E.Warren, X-ray Diffraction. - Addison-Wesley, Reading, MA, 1969.

11. В.И.Иверонова, Г.П.Ревкевич, Теория рассеяния рентгеновских лучей. М.,

tofl-BoMTY, 1978.

12. R.Biiringer, H.Gleiter, H.-P.Klein and P.Marquardt, Nanocrystalline materials. An approach to a novel solid structure with gas-like disorder? Phys. Lett. A 102, 365-369 (1984).

Введение.

1. Обзор литературы.

1.1. Методы получения примесных частиц в объёме конденсированного гелия

1.2. Экспериментальные и теоретические исследования компексов, образуемых примесными частицами в конденсированном гелии.

1.2.1. Стандартная пузырьковая модель.

1.2 2. Влияние фазового перехода гелия жидкость - твёрдое тело на свойства примесных частиц.

1.2.3. Многочастичные примесные комплексы в конденсированном гелии

2. Экспериментальная методика.

2.1. Метод конденсации атомно-молекулярных пучков в объём Hell.

2.2. Установка для стехиометрических измерений состава образцов ПГТФ

2.3. Установка для проведения рентгеноструктурных исследований образцов

2.4. Система регистрации спектров люминесценции при разрушении образцов примесь-гелиевой фазы.

3. Исследование изменения элементного состава образцов ПГТФ.

3.1. Определение стехиометрии образцов ПГТФ.

3.2. Изменение стехиометрии образцов ПГТФ в процессе их разрушения.

3.3. Модель двухслойной оболочки из атомов гелия вокруг примесной частицы

3.4. Влияние внешнего давления на стабильность примесь-гелиевой фазы

4. Рентгеноструктурные исследования образцов.

4.1. Исследования монопримесных образцов.

4.1.1. Неон-гелиевые образцы.

4.1.2. Азот-гелиевые образцы.

4.1.3. Криптон-гелиевые образцы.

4.2. Исследование образцов, полученных введением двух примесей в объём Hell

4.2.1. Ие-Ы2-гелиевые образцы.

4.2.2. Кг-Ые-гелиевые образцы.

4.3. Обсуждение результатов.

4.3.1. Новые материалы из нанокластеров атомов инертных газов и молекул азота.

4.3.2. Изменение кластерных пиков. Характер разрушения примесь-гелиевой фазы.'.

4.3.3. Анализ результатов исследования смешанных образцов.

4.4. Выводы.

5. Химические реакции между примесными частицами, стабилизированными в отвердевшем гелии.

5.1. Спектры люминесценции при разрушении образцов ПГТФ.

5.1.1. Образцы, конденсированные из смесей [N2]/[Не] и [Ы2]/[Не]/[Не].

5.1.2. Образцы, конденсированные из смесей [Ы2]/[Аг]/[Не] и [Ы2]/[Кг]/[Не]

5.1.3. Образцы, содержащие Хе.

5.1.4. Выводы.!.

5.2. Соконденсация примесных частиц различных типов в объёме жидкого гелия.

Исследование примесных частиц и процессов, происходящих с их участием в конденсированном гелии, в последние годы вызывает всё возрастающий интерес в мире. Этому способствуют как интерес к фундаментальным исследованиям уникальных свойств жидкого гелия и решению вполне конкретных прикладных задач, так и недавние успехи в создании новых методов введения примесных частиц в объём конденсированного гелия. К настоящему времени разработаны и успешно применяются несколько взаимно дополняющих имплантационных методик, использующих различные подходы [1,2,3,4,5]. Помимо исследований, связанных с изучением влияния конденсированного гелия на свойства введённых в него частиц, изучается и изменение свойств самого гелия при введении в него примесных центров, а также использование таких центров как микрозондов, по которым можно судить о состоянии гелиевого окружения (подобный подход уже использован для определения наличия сверхтекучести в малых гелиевых кластерах п ~ 103"3 [6]). Ещё относительно недавно считалось, что гелий не пригоден для матричной изоляции из-за того, что он остаётся жидким даже при температуре О К и давлении меньшем 25 атм. Тем не менее оказалось, что в ряде случаев ясидкий гелий может быть успешно использован в этих целях: несмотря на то, что введённые в жидкий гелий примеси слипаются за счёт их взаимной диффузии, стационарная концентрация мономерных частиц в ряде случаев (например, атомы щелочных металлов) бывает достаточной для проведения спектроскопических исследований [3,7,8]. Оригинальным способом изоляции примесных частиц является помещение их в раздельно летящие холодные гелиевые капли [5,6]. При таком способе изоляции чувствительность масс-спектральной регистрации результата оптического воздействия достаточна для спектроскопического исследования помещённых в жидкий гелий молекул [9]. С началом применения лазерного распыления металлических мишеней в объёме твёрдого гелия и эта среда стала широко использоваться как матричное вещество. Более того, наличие в доступной для экспериментаторов области на фазовой диаграмме гелия двух различных фаз твёрдого гелия предоставляет возможность незначительным изменением приложенного давления менять симметрию гелиевого окружения примесной частицы [10]. В зависимости от решаемых задач в качестве примесных частиц могут быть использованы совершенно различные объекты - от элементарной частицы (электрон, позитрон) до больших молекул и кластеров. При этом нанокластеры можно рассматривать как промежуточное звено при переходе в область исследований свойств уже самого коденсированного гелия в ограниченной геометрии. В конденсированном гелии предполагается проведение работ и по определению характеристик самих примесных частиц. Например, обсуждается эксперимент по определению верхней границы постоянного электрического дипольного момента атома Сэ [11].

На протяжении уже нескольких десятилетий не ослабевает интерес к низким температурам с точки зрения создания и хранения энергоёмких метастабильных систем [12,13], который был инициирован наблюдениями интенсивного свечения при конденсации активного азота при 4.2 К [14]. Стабилизация радикалов в криогенных матрицах привлекательна высокой удельной энергией, выделяющейся при рекомбинации лёгких атомов и ряда свободных радикалов, что теоретически допускает создание ракетных двигателей с большим удельным импульсом на основе простых систем. Однако, только в последние годы конденсированный гелий стал рассматриваться как возможная матрица для стабилизации реакционноспособных частиц [15]. В принципе, стабилизация высоких концентраций атомов или свободных радикалов может быть осуществлена за счёт использования низких температур в комбинации с сильными магнитными полями [16], тем не менее, на практике, в конденсированной фазе это ещё не было осуществлено. Известно, что в большинстве случаев даже слабого вандерваальсового взаимодействия примесных центров с гелиевым окружением достаточно для того, чтобы эффективное давление в первом слое гелиевых атомов было существенно выше чем давление затвердевания объёмного гелия [17,18]. Можно предположить, что при встрече такие однослойные "твёрдые" кластеры должны слипаться образуя метастабильную твёрдую фазу. Действительно, в ряде экспериментальных работ, выполненных в низкотемпературной группе лаборатории квантовых систем

ФИнЭПХФ РАН, были получены результаты, указывающие на существование необычной твёрдой фазы, состоящей главным из атомов гелия, связанных с примесными частицами вандерваальсовым взаимодействием. В образцах такой фазы были достигнуты необычайно высокие относительные концентрации атомов азота [М]/[№] > 10 % [19,20]. В связи с этим, были начаты работы по изучению состава, строения и стабильности нового квантового объекта. Первые результаты по определению элементного состава, полученные для атомов и молекул азота, атомов неона, аргона, подтвердили, что новая фаза, названная примесь-гелиевой твёрдой фазой (ПГТФ), действительно состоит более чем на 90 % из атомов гелия [21]. Детальные спектроскопические исследования стабилизированных в ПГТФ атомов азота позволили определить, что центрами вандерваальсовых гелиевых кластеров являются не только одиночные атомы (молекулы) азота, но и комплексы из нескольких примесных частиц [22]. Были определены и температурные диапазоны существования ПГТФ как метастабильного объекта, но оставались неопределёнными такие принципиальные свойства как структура образцов ПГТФ и характер разрушения ПГТФ: сохраняется ли постоянным элементный состав образцов вплоть до их разрушения или возможны его изменения в процессе разогрева?

Помимо возможности получения этим способом метастабильных и энергоёмких систем, нельзя оставлять без внимания и такие направления, как криосинтез новых химических соединений и наблюдение необычных коллективных эффектов. Таким образом, исследование свойств метастабильных примесь-гелиевых систем имеет как фундаментальное, так и возможно прикладное значение. В качестве основного методического подхода для получения таких систем было использовано введение атомно-молекулярного пучка в сверхтекучий гелий [23].

Целью диссертационной работы являлось исследование стабильности примесь-гелиевой фазы - нового квантового объекта в физике низких температур. Для этого было необходимо провести взаимодополняющие циклы исследований, основанных на различных экспериментальных подходах: 1) определение стехиометрического коэффициента Б = ТЧне/^щ для примесь-гелиевой фазы, образованной примесными центрами различных видов, и влияния на него температуры; 2) определение структуры примесь-гелиевых образцов по дифракции рентгеновского излучения; 3) исследование стабильности примесь-гелиевой фазы в зависимости от вида примесного центра и внешнего давления, и процессов, происходящих при разрушении фазы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы. В первой главе производится обзор литературы, посвященной экспериментальным и теоретическим исследованиям примесных частиц в объёме конденсированного гелия. Перечислены возможные методы их имплантации и исследования в конденсированном гелии. Во второй главе описан использованный в работе метод формирования в сверхтекучем гелии примесь-гелиевых образцов и методики определения их стехиометрии, проведения рентгеноструктурного анализа; регистрации оптических спектров. В третьей главе приведены результаты по определению стехиометрии и исследованию стабильности образцов ПГТФ. В четвёртой главе описаны результаты по рентгеноструктурному анализу примесь-гелиевых образцов. Пятая глава посвящена спектроскопическому исследованию процессов, происходящих на стадии разрушения примесь-гелиевых образцов при их разогреве. Представлен новый методический подход для стабилизации в конденсированном гелии примесных центров различных типов. В заключении сформулированы основные выводы и результаты диссертации.

Основные выводы и результаты диссертационной работы могут быть сформулированы следующим образом:

1. Определён элементный состав примесь-гелиевой фазы, полученной введением атомов Ne, Ar, Kr, Хе, N и молекул N2 в качестве примесных частиц в объём сверхтекучего гелия. Измеренный стехиометрический коэффициент S = NHe/Nim » 1 не является фиксированной величиной, а уменьшается при разогреве образца и удалении его из жидкого гелия. Полученные большие величины стехиометрического коэффициента существенно превышают значения, следующие из модели вандерваальсового кластера с одной гелиевой оболочки вокруг примесного центра.

2. Исследованы характеристики процесса разрушения примесь-гелиевой фазы. Образцы фазы, погружённые в жидкий гелий, стабильны. Удаление образцов из жидкого гелия, их выдержка при низком давлении паров гелия (-10 Topp) и разогрев от 1.5 до 8 К вызывают разрушение, сопровождающееся значительным уменьшением их объёма. Повышение давления увеличивает стабильность фазы. Температура начала процесса уменьшения объёма образца определяется типом примесной частицы. Окончательное разрушение образцов происходит при Т > 8 К. Присутствие высоких концентраций химически активных частиц в примесь-гелиевых образцах приводит к взрывному разрушению при разогреве.

3. Установлено, что процесс разрушения фазы вне жидкого гелия происходит в две стадии. Первая, медленная эндотермическая стадия соответствует испарению слабосвязанных атомов гелия из вторых координационных сфер вокруг примесных центров. Вторая, быстрая экзотермическая стадия - разрушению первых координационных сфер с одновременной ассоциацией примесных центров.

4. Методом рентгеноструктурного анализа показано, что примесь-гелиевая фаза, образующаяся в объёме сверхтекучего гелия при Т = 1.5 К введением тяжелых примесных частиц - Ne, N2, Кг имеет рентгеноаморфную структуру. Исследована временная и температурная стабильность структуры примесь-гелиевых образцов, находящихся в среде жидкого и газообразного гелия. Образцы, находясь в Hell при Т ~ 1.5 К, сохраняют структуру неизменной в течение многих часов. Повышение температуры гелия от 1.5 К до 4.2 К не изменяет структуры N2- и Kr-гелиевых образцов, а Ne-гелиевая фаза при этом разрушается - наблюдается рост нанокластеров из атомов №. Удаление жидкого гелия из ячейки с примесь-гелиевыми образцами всегда приводит к разрушению фазы и образованию пористых наноструктур из примесных частиц.

5. Введением примесных частиц в НеП получены наноструктурные материалы из атомов инертных газов - Кг и молекул N2 со средней

2,0 3 плотностью примесных частиц ~ 10 см", стабильные и вне жидкого гелия. Структурным блоком наноматериалов являются стабилизированные в гелиевых "шубах" кластеры из атомов примесных частиц с характерным размером ~ 60 А. Ме-содержащие наноструктур ные материалы стабильны при разогреве до температуры Т ~ 5 К, ^-содержащие - до ~ 13 К, Кг-содержащие - до 20 К.

6. Впервые зарегистрированы спектры люминесценции в диапазоне от 390 до 650 нм при взрывном разрушении образцов примесь-гелиевой фазы, содержащих стабилизированные атомы азота и кислорода. Особенностями зарегистрированных спектров являются: интенсивные а-группа атома азота и (3-группа атома кислорода при разрушении примесь-гелиевых образцов любого состава; М-полосы молекулы N0 в случае Аг-гелиевых и Кг-гелиевых образцов; полосы эксиплексов КгО и ХеО в случае Кг- и Хе-гелиевых образцов. Доказано протекание химических реакций с участием атомов N и О при разрушении примесь-гелиевой фазы.

7. Разработана и создана экспериментальная методика, позволяющая расширить круг исследуемых частиц в матрице отвердевшего гелия. Выполнены первые эксперименты по соконденсации в объёме сверхтекучего гелия примесных частиц из разных источников - газовой струи и абляционного облака при лазерном распылении твёрдой мишени.

В заключение выражаю благодарность научному руководителю Е.Б. Гордону за помощь и поддержку при выполнении работы и при обсуждении экспериментальных результатов.

Я очень благодарен В.В. Хмеленко за помощь и активное содействие в работе на всех её этапах и плодотворные дискуссии при постановке и проведении экспериментов, обсуждении результатов.

Я благодарен А.А. Пельменёву, Е.А. Попову и И.Н. Крушинской за большую помощь в проведении экспериментов, а также при обработке и обсуждении результатов.

Я признателен С.П. Лазуткину, воплотившему в реальность все конструкторские замыслы по улучшению экспериментальных установок, А.Ф. Шестакову за плодотворные дискуссии по обсуждению результатов, Д.Ю. Столярову и А. П. Харитонову за помощь в проведении экспериментов и обработке результатов, а также Б. Кеймеру и В. Кирюхину, сотрудникам Принстонского университета (США) за совместную работу по исследованию структуры примесь-гелиевых образцов.

Заключение

1. M.Himbert, A.Lezama, and J.Dupont-Roc, Laser excitation of Ba' ions in liquid helium. J. Physique 46, 2009-2014 (1985).

2. H.Bauer, M.Beau, B.Friendl, C.Marchand, K.Miltner, and H.J.Reyher, Implantation of atoms into liquid He for the purpose of impurity spectroscopy. Phys. Lett. A 137. 217-224(1989).

3. A.Fujisaki, K.Sano, T.Kinoshita, Y.Takahashi, and T.Yabuzaki, Implantation of neutral atoms into liquid helium by laser sputtering. Phys. Rev. Lett. 71, 1039-10421993).

4. M.Arndt, S.I.Kanorsky, A.Weis, and T.W.Hansch, Can paramagnetic atoms in superfluid helium be used to search for permanent electric dipole moments? Phys.1.tt. A174, 298-303 (1993).

5. S.Goyal, D.L.Schutt and G.Scoles, Vibrational Spectroscopy of Sulfur Hexafluoride Attached to Helium Clusters. Phys. Rev. Lett. 64, 933-936 (1992).

6. J.P.Toennies and A.F.Vilesov, Spectroscopy of atoms and molecules in liquid helium. Annu. Rev. Phys. Chem. 49, 1-41 (1998).

7. B.Tabbert, M.R.Beau, J.Fischer, G.zuPutlitz, and H.Schreck, Investigation of impurities in superfluid helium by optical spectroscopy. Physica В 194-196, 731-7321994).

8. Q.Hui, J.L.Persson, J.H.M.Beijersbergen, M.Takami, Spectroscopy and dynamics of neutral atoms in superfluid helium. Z. Phys. В 98, 353-357 (1995).

9. Hartmann M., Miller R.E., Toennies J.P. and Vilesov A. Rotationally Resolved Spectroscopy of SF6 in Liquid Helium Clusters: A Molecular Probe of Cluster Temperature. Phys. Rev. Lett. 75, 1566-1569 (1995).

10. S.Lang, M.Arndt, T.W.Hansch, S.Kanorsky, S.Lucke, S.B.Ross and A.Weis, Local field effects in the spectroscopy of Cs atoms trapped in solid 4He. ФНТ22, 171-173 (1996).

11. A.Weis, S.Kanorsky, M.Arndt, T.W.Hansch, Spin physics m solid helim: experimental results and applications. Z. Phys. В 98, 359-362 (1995).

12. А.Басс, Г.Бройда, Образование и стабилизация свободных радикалов. М. Изд. Иностр. Лит. 1962.

13. M.E.Fajardo, S.Tam, T.L.Thomson, M.E.Cordonnier, Spectroscopy and reactive dynamics of atoms trapped in molecular hydrogen matrices. Chem. Phys. 189, 351365 (1994).

14. H.P.Broida, J.R.Pellam, Phosphorescence of atoms and molecules of solid nitrogen at 4.2 K. Phys. Rev. 95, 845-846 (1954).

15. B.Palaszewski, L.S.Ianovski and P.Carrick, Propellant technologies: far-reaching benefits for aeronautical and space-vehicle propulsion. J. of Propulsion and Power 14, 641-648 (1998).

16. D.G.Fried, T.C.Killian, L.Willmaim, D.Landhuis, S.C.Moss, D.Kleppner and T.j.Greytak, Bose-Einstein condensation of atomic hydrogen. Phys. Rev. Lett. 8L 3811-3814 (1998).

17. R.N.Barnett and K.B.Whaley, Molecules in helium clusters: SF6He>j. J. Chem. Phys. 99, 9730-9744 (1993).

18. E.Dalfovo, Atomic and molecular impurities in 4He clusters. Z. Phys. D 29, 61-66 (1994).

19. Е.Б.Гордон, А.А.Пельменёв, Е.А.Попов, О.Ф.Пугачёв, В.В.Хмеленко, О возможности существования примесь-гелиевых вандерваальсовских кристаллов. ФНТ 15, 86-88 (1989).

20. E.B.Gordon, V.V.Khmelenko, A.A.Pelmenev, E.A.Popov and O.F.Pugachev, Impurity-helimn van der Waals crystals. Chem. Phys. Lett. 155, 301-304 (1989).

21. Р.Е.Болтнев, Е.Б.Гордон, И.Н.Крушинская, А.А.Пельменёв, Е.А.Попов, О.Ф.Пугачёв, В.В.Хмеленко, Определение. элементного состава примесь-гелиевой твёрдой фазы. 18, 819-825 (1992).

22. Е.Б.Гордон, Л.П.Межов-Деглин, О.Ф.Пугачёв, Стабилизация атомов азота в сверхтекучем гелии. Письма в ЖЭТФ 19, 103-106 (1974).

23. H.Froehlich, Theory of Dielectrics. Oxford University Press, Oxford (1949).

24. A.N.Gerritsen and J.Koolhaas, Physica 10, p.49 (1943).

25. A.N.Gerritsen, Physica 14, p.407 (1948).

26. K.W.Schwarz, Charge-carrier mobilities in liquid helium at the vapor pressure. Phys. Rev. A 6, 837-844 (1972).

27. D.A.L.Paul and R.L.Graham, Phys. Rev. 106, p. 16 (1957).

28. P.V.E.McClintock, Phys. Lett. A 29, p.453 (1969).

29. A.Phillips and P.V.E.McClintock, Phil. Trans, of the Royal Soc. 278, p.271 (1975).

30. P.Savich and A.Shalnikov, Coagulation of fog in the liquid helium II. J. Phys. USSR 10, p.299 (1946).

31. J.Jortner, L.Meyer, S.A.Rice, and E.G.Wilson, Energy transfer phenomena in liquid helium. Phys. Rev. Lett. 12, 415-416 (1964).

32. C.M.Surko, R.E.Packard, G.J.Dick, and F.Reif, Spectroscopic study of the luminescence of liquid helium in the vacuum ultraviolet. Phys. Rev. Lett. 24, 657659 (1970).

33. G.G.Ihas and T.M.Sanders Jr., Phys. Lett. A 31, p.502 (1970).

34. W.W.Johnson and W.I.Glaberson, Positive impurity ions in Hell. Phys. Rev. Lett. 29, 214-217(1972).

35. W.I.Glaberson and W.W.Johnson, Impurity ions in liquid helium. J. Low Temp. Phys. 20, p.313 (1975).

36. E.B.Gordon, V.V.Khmelenko, A.A.Pelmenev, E.A.Popov, O.F.Pugachev, A.F.Shestakov, Metastable impurity-helium solid phase. Experimental and theoretical evidence. Chem. Phys. 170,411-426 (1993).

37. Е.Б.Гордон, А.А.Пельменев, О.Ф.Пугачев, В.В.Хмеленко, ЭПР исследования атомов, стабилизированных в сверхтекучем гелии. I. Методика. Спектры ЭПР атомов азота. ФНТ 8, 601-607 (1982).

38. E.B.Gordon, A.A.Pelmenev, O.F.Pugachev, V.V.Khmelenko, Active nitrogen luminescence studies at liquid helium temperatures. Chem. Phys. 61, 35-41 (1981).

39. Е.Б.Гордон, А.А.Пельменев, О.Ф.Пугачев, В.В.Хмеленко, ЭПР исследования атомов, стабилизированных в сверхтекучем гелии. II. Спектры ЭПР атомов водорода и дейтерия. ФНТ 11, 563-571 (1985).

40. H.Bauer, M.Hausmann, R.Mayer, H.J.Reyher, E.Weber, and A.Winnacker, Implantation of impurity ions into Hell for optical spectroscopy purposes. Phys. Lett. A 110, 279-282(1985).

41. S.I.Kanorsky, M.Arndt, R.Dziewior, A.Weis and T.Hansch, Optical spectroscopy of atoms trapped in solid helium. Phys. Rev. В 49, 3645-3647 (1994).

42. Y.Takahashi, K.Sano, T.Kinoshita and T.Yabuzaki, Spectroscopy of alkali atoms and molecules in superfluid helium. Phys. Rev. Lett. 71, 1035-1038 (1993).

43. J.L.Persson, Q.Hui, M.Nakamura and M.Takami, Optical spectra of metal dimers and trimers in superfluid helium. Phys. Rev. A 52, 2011-2015 (1995).

44. F.Stienkemeier, J.Higgins, W.E.Emst, G.Scoles, Spectroscopy of alkali atoms and molecules attached to liquid helium clusters. Z. Phys. В 98, 413-416 (1995).

45. M.Hartmann, RE.Miller, J.P.Toennies, and A.F.Vilesov, Rotationally resolved spectroscopy of SF6 m liquid helium clusiers: a molecular probe of cluster temperature. Phys. Rev. Lett. 75, 1566-1569 (1995).

46. M.Hartmann, F.Mielke, J.P.Toennies, A.F.Vilesov, and G.Benedek, Direct spectroscopic observation of elementary excitations in superfluid He droplets. Phys. Rev. Lett. 76, 4560-4563 (1996).

47. J.Harms, M.Hartmann, W.Schollkopf, J.P.Toennies, and A.F.Vilesov, Proceedings of the 15th Int. Conf. on Atomic Physics, Amsterdam August 5-9, 1996.

48. D.A.L.Paul and R.L.Graham, Annihilation of positrons in liquid helium. Phys. Rev. 106. 16-18 (1957).

49. J.Wackerle and R.Stump, Annihilation of positrons in liquid helium. Phys. Rev. 106. 18-20 (1957).

50. R.A.Ferrell, Long lifetime of positronium in liquid helium. Phys. Rev. 108, 167-168 (1957).

51. R.L.Williams, Can. Phys. 35, p. 134 (1957).

52. L.Meyer and F.Reif, Mobilities of helium ions in liquid helium. Phys. Rev. 110, 279-280 (1958).

53. K.R.Atkins, Ions in Liquid Helium. Phys. Rev. JJ6, 1339-1343 (1959).

54. H.Haberland, B.v.Issendorff, R.Frochtenicht, J.P.Toennies, Absorption spectrscopy and photodissociation dynamics of small helium cluster ions. J. Chem. Phys. 102. 8773-8779 (1995).

55. C.G.Kuper, Theory of negative ions in liquid helium. Phys. Rev. 122, 1007-1011 (1961).

56. B.Burdick, Negative ions in liquid helium II. Phys. Rev. Lett. 14, 11-13 (1965).

57. R.C.Clark, Phys. Lett. 16, p.42 (1965).

58. J.Jortner, N.R.Kestner, S.A.Rice, and M.H.Cohen, Study of the Properties of an Excess Electron in Liquid Helium. I. The Nature of the Electron-Helium Interactions. J. Chem. Phys. 43, 2614-2625 (1965).

59. K.Hiroike, N.R.Kestner, S.A.Rice, and J.Jortner, Study of the Properties of an Excess Electron in Liquid Helium. II. A Refined Description of Configuration Changes in the Liquid. J. Chem. Phys. 43, p.2625 (1965).

60. W.T.Sommer, Liquid helium as a barrier to electrons. Phys. Rev. Lett. 12, 271-273 (1964).

61. M.A.Wolf and G.W.Rayfield, Energy of negative ions in liquid helium by photoelectric injection. Phys. Rev. Lett. 15, 235-237 (1965).

62. A.J.Dahm and T.M.Sanders, Relaxation time, effective mass and structure of ions in liquid helium. Phys. Rev. Lett. 17, 126-130 (1966).

63. J.Poitrenaud and F.I.B.Williams, Precise measurement of the effective mass of positive and negative charge carriers in liquid helium II. Phys. Rev. Lett. 29, 1230-1232(1972), 32, p. 1213 (1974).

64. M.V.Cole, R.A.Bachman, Structure of positive impurity ions in liquid helium. Phys. Rev. B 15, 1388-94 (1977).

65. M.V.Cole, F.Toigo, Structural transition for positive impurity ions in fluids. Phys. Rev. B 17, 2054-2056 (1978).

66. H.Guenther, M.Foerste, G.zuPutlitz, Th.Schumaher, Ions in superfluid helium: mesurement of the roton limited mobility. Fiz. Nizk. Temp. 22, 189-193 (1996).

67. M.Foerste, H.Guenther, O.Riediger, J.Wiebe, G.zuPutlitz, Ions and atoms in superfluid helium (4He): IV. Temperature dependence of the mpbility of alkali earth ions. Z. Phys. B 104, 317-322 (1997).

68. I.A.Fomin, JET? Lett. 6, p. 196 (1967).

69. B.DuVall and V.Celli, Phys. Lett. A 26, p.524 (1968).

70. W.B.Fowler and D.L.Dexter, Electronic Bubble States in Liquid Helium. Phys. Rev. 176, 337-343 (1968).

71. J.A.Northby and T.M.Sanders Jr., Photoejection of electrons from bubble states in liquid helium. Phys. Rev. Lett. 18, 1184-1186 (1967).

72. T.Miyakawa and D.L.Dexter, Interpretation of photoejection experiments and the well depth of electronic bubbles in liquid helium. Phys. Rev. A1, 513-518 (1970).

73. C.C.Grimes and G.Adams, Infrared spectrum of the electron bubble in liquid helium. Phys. Rev. Lett. 41, 6366-6371 (1990).

74. A.Ya.Parshin and S.V.Pereverzev, Sov. Phys. JETP Lett. 52, p.282 (1990).

75. C.C.Grimes and G.Adams, Infrared-absorption spectrum of electron bubble in liquid helium. Phys. Rev. B 45, 2305-2310 (1992).

76. B.P.Lerner, M.B.Chadwick, and I.M.Sokolov, J. Low Temp. Phys. 90, p.319 (1993).

77. A.P.Hickman and N.F.Lane, Localized excited states of helium in liquid helium. Phys. Rev. Lett. 26, 1216-1219 (1971).

78. J.P.Hansen and E.L.Pollock, Liquid helium configuration around a metastable excited helium atom. Phys. Rev. A 5, p.2214 (1972).

79. J.C.Hill, O.Heybey, G.K.Walters, Evidence of metastable atomic and molecular bubble states in electron-bombarded superfluid liquid helium. Phys. Rev. Lett. 18, 1213-1216 (1972).

80. J.W.Keto, M.Stockton and W.A.Fitzsimmons,. Dynamics of atomic and molecular metastable states produced in electron-bombarded superfluid helium. Phys. Rev. Lett. 28, 792-795 (1972).

81. W.A.Fitzsimmons, Atomic Physics, vol.3, E.J.Smith (ed.), Plenum Press, New York1973).

82. J.W.Keto, F.J.Soley, M.Stockton and W.A.Fitzsimmons, Dynamic properties of neutral excitations produced in electron-bombarded superfluid helium. 1. The He(JS) and He2(a3I) atomic and molecular metastable states. Phys. Rev. A 10, 872-8861974).

83. J.W.Keto, F.J.Soley, M.Stockton and W.A.Fitzsimmons, Dynamic properties of neutral excitations produced in electron-bombarded superfluid helium. II. Afterglow fluorescence of excited helium molecules. Phys. Rev. A10, 887-896 (1974).

84. F.J.Soley and W.A.Fitzsimmons, Pressure shift and quenching of atomic and molecular states produced in electron-borbarded liquid helium. Phys. Rev. Lett. 32, 988-991 (1974).

85. W.Steets, A.P.Hickman, and N.F.Lane, Chem. Phys. Lett. 28, p.31 (1974).

86. P.H.Zimmermann, J.F.Reichert, and A.J.Dahm, Study of the electron spin resonance of negative ions field emitted into liquid helium. Phys. Rev. В15, 2630-2650 (1977).

87. В.Б.Ельцов, А.Л.Паршин, И.А.Тодощенко, Оптические спектры триплетных молекул 4Не2* в сверхтекучем гелии в магнитном поле. ЖЭТФ 108, 1657-1667 (1995).

88. A.V.Konovalov and G.V.Shlyapnikov, Sov. Phys. JETP, 73, p.286 (1991).

89. Д.Б.Копелиович, А.Я.Паршин, С.В.Переверзев, Спектральные свойства и динамика эксимерных молекул Не2* в кристаллах 4Не. ЖЭТФ 96, 1122-1136 (1989).

90. V.Staemmler, Z. Phys. D 22, 721 (1992).

91. W.D.Sands, C.RBieler, K.C.Janda, Spectroscopy and dynamics of He2Cl2: A quantum liquid cluster? J. Chem. Phys. 95, 729-734 (1991).

92. J.L.Persson, Q.Hui, Z.L.Jakubek, M.Nakamura and M.Takami, Formation of AgHe2 exciplex in liquid helium. Phys. Rev. Lett. 76, 1501-04 (1996).

93. A.P.Hickman, W.Steets, and N.F.Lane, Nature of excited helium atoms in liquid helium: A theoretical model. Phys. Rev. £ 12, 3705-3717 (1975).

94. H.Bauer, M.Beau, B.Friedl, C.Marchand, K.Miltner and H.J.Reyher, Phys. Lett. A 146, p. 134 (1990).

95. V.Celli, M.H.Cohen, and M.J.Zuckeiman, Phys. Rev. 173, p.253 (1968).

96. А.Голов, Л.П.Межов-Деглин, Измерение спектра поглощения ИК излучения отрицательными зарядами в твёрдом гелии. Письма в ЖЭТФ, 56, 527-531 (1992).

97. A.Golov, Spectroscopic study of injected electron in solid helium. Z. Phys. В 98, 363-366 (1995).

98. D.L.Dexter and W.B.Fowler, Phys. Rev. 183, p.307 (1969).

99. P.Leiderer, Ions at helium interfaces. Z. Phys. В 98, 303-308 (1995).

100. M.R.Beau, J.Fischer, G.zuPutlitz, H.J.Reyher, and H.Schreck, Proc. 14te Int. Conf. On Coherent and Nonlinear Optics (IC0N091), St Petersburg, Russia (1991).

101. T.Yabuzaki, T.Kinoshita, K.Fukuda, Y.Takahashi, Laser spectroscopy and optical pumping of alkali atoms in superfluid helium. Z. Phys. В 98, 367-369 (1995).

102. B.Tabbert, H.Gunther and G.zuPutlitz, Optical investigation of impurities in superfluid 4He. J. Low Temp. Phys. 109, 653-707 (1997).

103. J.C.Miller and L.Andrews, J Chem. Phys. 69, 2054-20 (1978).

104. A.Bartelt, J.D.Close, F.Federmann, N.Quaas, and J.P.Toennies, Cold metal clusters: helium droplets as a nanoscale cryostat. Phys. Rev. Lett. 77, 3525-3528 (1996).

105. M.Lewerenz, B.Schilling, and J.P.Toennies, Successive capture and coagulation of atoms and molecules to small clusters in large liquid helium clusters. J. Chem. Phys. 102, 8191-8207(1995).

106. A.Scheidemann, B.Schilling, and J.P.Toennies, Anomalies in the reaction of He" with SF6 embedded in large helium-4 clusters. J. Phys. Chem. 97, 2128-2138 (1993).

107. Р.Е.Болтнев, Е.Б.Гордон, И.Н.Крушинская, М.В.Мартыненко, А.А.Пельменёв, Е.А.Попов, В.В.Хмеленко, А.Ф.Шестаков, Исследование разрушения примесь-гелиевой твёрдой фазы, ФНТ 23, 753-766 (1997).

108. R.E.Boltnev, E.B.Gordon, V.V.Khmelenko, J.N.Krushinskaya, M.V.Martynenko, A.A.Pelmenev, E.A.Popov, A.F.Shestakov, Luminescence of nitrogen and neon atoms isolated in solid helium, Chem. Phys. 189, 367-382 (1994).

109. А.Н.Зайдель, Г.В.Островская, Ю.И.Островский, Техника и практика спектроскопии. Изд. «Наука», Москва, 1976.

110. M.Peyron and H.P.Broida, Spectra emitted from solid nitrogen condensed at very low temperatures from a gas discharge, J. Chem. Phys. 30, 139-150 (1959).

111. А.А.Радциг, Б.М.Смирнов, Параметры атомов и атомных ионов. М., Энергоатомиздат, 1986.

112. K.E.Kurten, M.L.Ristig, Atomic impurities in liquid helium. Phys. Rev. В 27, 5479-5485 (1983).

113. A.D.B.Woods and R.A.Cowley, Structure and excitations of liquid helium. Rep. Prog. Phys. 36, 1135-1231 (1973).

114. G.Torchet, J.Farges, M.F. de Feraudy and B.Raoult, Electron Diffraction Studies of Clusters Produced in a Free Jet Expantion. The Chemical Physics of Atomic and Molecular Clusters, edited by G.Scoles (North-Holland, New York, 1990) 513-542.

115. J.Farges, M.F. de Feraudy, B.Raoult and G.Torchet, Noncrystalline structure of argon clusters. 1. Polycosahedral structure of ArN clusters, 20<N<50. J. Chem. Phys. 78, 5067-5080 (1983).

116. S.Goyal, D.L.Shutt and G.Scoles, Noble gas clusters as matrices for infrared spectroscopy. From small clusters to the bulk-matrix limit: SF6Arn, SF6Krn and SF6Xen with 100 < n < 10000. J. Chem. Phys. 102, 2302-2314 (1995).

117. S.Kakar, O.Bjorneholm, J.Weigelt, A.R.B. de Castro, L.Troger, R.Frahm and T.Moller, Size-dependent K-edge EXAFS study of the structure of free Ar clusters. Phys. Rev. Lett. 78, 1675-1678 (1997).

118. B.E.Warren, X-ray Diffraction. Addison-Wesley, Reading, MA, 1969.

119. В.И.Иверонова, Г.П.Ревкевич, Теория рассеяния рентгеновских лучей. М., Изд-во МГУ, 1978.

120. E.Cheng, G.Oim and M.W.Cole, State of the 4He film at monolayer completion. J. Low Temp. Phys. 74, 519-528 (1989).

121. G.Ihm, M.W.Cole, F.Toigo and G.Scoles, Systematic trends in van der Waals interactions. Atom-Atom and Atom-Surface cases. J. Chem. Phys. 87, 3995-3999 (1987).

122. Rare Gas Solids. Edited by M.L.Klein and J.A.Venables Academic Press, New York, 1977.-p. 1216.

123. O.F.Hagena and W.Obert, Cluster formation in expanding supersonic jets: effect of pressure, temperature, nozzle size and test gas. J. Chem. Phys. 56, 1793-1802 (1972).

124. C.E.Klots, Temperatures of evaporating clusters. Nature (London) 327, p.222 (1987).

125. R.Birringer, H.Gleiter, H.-P.Klein and P.Marquardt, Nanocrystalline materials. An approach to a novel solid structure with gas-like disorder? Phys. Lett. A 102. 365369(1984).

126. J.Yoon and M.H.W.Chan, Superfluif transition of 4He in porous gold. Phys. Rev. Lett. 78, 4801-4804 (1997).

127. K.Matsimoto, J.V.Porto, L.Pollack, E.N.Smith, T.L.Ho and J.M.Parpia, Quantum-3phase transition of He in aerogel at nonzero pressure. Phys. Rev. Lett. 79, 253-256 (1997).

128. R.E.Boltnev, I.N.Krushinskaya, A.A.Pelmenev, D.Yu.Stolyarov, V.V.Khmelenko, The thermoluminescence spectra obtained on the destruction of impurity-helium solid phase samples. Chem. Phys. Lett. 305, 217-224 (1999).

129. H.P.Broida and M.Peyron, Emission spectra of N2, 02, and NO molecules trapped in solid matrices. J. Chem. Phys. 32, 1068-1071 (1960).

130. R.P.Frosch and G.W.Robinson, Emission spectrum of NO in solid rare gases: The lifetime of the a4n state and the spectrum of the a4II —» X2n transitions. J. Chem. Phys. 41, 367-374 (1964).

131. J.Goodman and L.E.Brus, Weak isotope effect in the condensed phase vibrational relaxation of a nonhydride molecule: NO(a4II). J. Chem. Phys. 69, 1853-1857 (1978).

132. L.J.Schoen and H.P.Broida, Spectra emitted from rare gas-oxygen solids during electron bombardment. J. Chem. Phys. 32, 1184-1193 (1960).

133. J.Eloranta, K.Vaskonen, H.Hakkanen, T.Kiljunen, and H.Kunttu, 193 nm photodynamics of NO in rare gas matrices: Fluorescence, thermoluminescence, and photodissociation. J. Chem. Phys. 109, 7784-7792 (1998).

134. R.A.Ruehrein, J.S.Hashman and J.W.Edwards, Chemical reactions of free radicals at low temperature. J. Phys. Chem. 64, 1317-1322 (1960).

135. L.G.Piper, L.M.Cowles, and W.T.Pawlins, State-to state excitation of NO(A2I", v'=0,1,2) by N2(A3LU+, v'=0, 1,2). J. Chem. Phys. 85, 3369-3378 (1986).

136. C.D.Cooper, G.C.Cobb, and E.L.Tolnas, Visible spectra of XeO and KrO. J. Moi. Spectrosc. 7, 223-230 (1961).

137. Topics in Applied Physics v.30 "Excimer lasers", Edited by Ch.K.Rhodes, Springer-Verlag, Berlin, 1979.

138. D.L.Cunningham and K.C.Clark, Rates of collision-induced emission from metastable 0(*S) atoms. J. Chem. Phys. 61, 1118-1124 (1974).

139. J.Goodman, J.C.Tully, V.E.Bondybey, and L.E.Brus, Excited state spectroscopy, subpicosecond predissociation, and solvation of diatomic XeO in solid rare gas hosts. J. Chem. Phys. 66, 4802-4810 (1977).

140. V.Kiryukhin, B.Keimer, RE.Boltnev, V.V.Khmelenko, E.B.Gordon, Inert-Gas Solids with Nanoscale Porosity. Phys. Rev. Lett. 79, 1774-1777 (1997).