VO2+ katkılı Ba(ClO4)2 3H2O ve baz Zn(HCOO)6 4H2O, Cu2+ katkılı CdBa(HCOO)2 2H2O tuzları ve &(alfa)-ışınları ile ışınlanan ((CH3)3NH)2CdCl4 ve ((CH3)3NH)2HgCl4 tuzlarının EPR ile incelenmesi
An EPR investigation of VO2+ doped Ba(ClO4)33H2O and baz Zn(HCOO)64H2O, Ca2+ doped CdBa(HCOO)4 2H2O salts and &(alfa)-irradiated ((CH3)3NH)2 HgCl4 salts
Yazar: ŞEHRİMAN ATALAY
Danışman: DOÇ. DR. İSMET ŞENEL
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 1999
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: EPR = EPR ; Tuz = Salt

Özet:
Bu çalışma iki kısımdan oluşmaktadır. Birinci kısımda, Baryum perklorat trihidrat [Ba(C/04)3.3H20] ve Dibaryum Çinko format tetrahidrat [Ba2Zn(HCOO)6.4H20] tuzlarına V02+ iyonları ve Kadmiyum Baryum format dihidrat [CdBa(HCOO)4.2H20] tuzuna Cu2+ katkılandı ve EPR çalışması yapıldı. İkinci kısımda ise y-ışınlan ile ışınlanan trimetil amonyum Kadmiyum tetraklorür {[(CH3)3NH]2CdCİ4} ve trimetil amonyum Civa tetraklorür {[(CHs^NH^gCU) tuzlannda oluşan kökçe EPR tekniği ile incelenerek belirlendi. V02+ iyonu katkılı Ba(C/04)3.3H20 tek kristalinin EPR çalışması oda sıcaklığında ve sıvı azot sıcaklığında yapıldı. Ba(C/04)3-3H20 tek kristalinin EPR spektrumlarından yapıda V02+ iyonlarına ait dört site gözlendi. Bu site'lardan ikisine ait spektrum çizgilerinin şiddetleri diğer ikisine göre daha şiddetli olduğu gözlendi. Bu gözlenen spektrum çizgileri incelendi ve diğer iki site'a göre şiddetli olan çizgiler substitutional site olarak adlandırıldı. Baryum, altı su ve altı perklorattan gelen oksijen atomu ile çevrelenmiştir. Ba2+ iyonları ile yerdeğiştiren V02+ iyonlarının çevresi yerdeğiştirmeyen diğer Ba2+ iyonları ile aynıdır. Ba(C/04)3.3H20 tek kristalinin kristalografîk çalışmasında birim hücresinde iki molekül vardır. Buna rağmen, Vanadyum iyonu Ba(C/04)î.3H20 tek kristaline hem substitutional hem de interstitial olarak girdiği gözlendi. Sonuç olarak, V02+ iyonu katkılı Ba(C/C>4)3.3H20 tek kristalinde V02+ iyonuna ait kimyasal olarak özdeş fakat manyetik olarak özdeş olmayan iki substitutional site gözlendi. Zayıf şiddette gözlenen ve yönelime bağlı olan diğer iki site'ın ise interstitial site olduğu belirlendi. V02+ iyonu katkılı Ba2Zn(HCOO)6.4H20 tek kristalinin EPR çalışması oda sıcaklığında yapıldı. Yapılan bu çalışmada, farklı site yapısı ve EPR sonuçlan örneğe değişen miktarlarda VOSO4 (Vanadyum (IV)oksit sülfat) ilave edilmesiyle gözlendi. Tek bir site %0.5 oranında VOSO4 ilave edilmesiyle gözlenirken, %1 civarında VOSO4 ilave edilmesiyle üç farklı site gözlendi. Tek site gözlendiği durumda, V02+ iyonu Zn2+ iyonu ile yerdeğiştirirken; üç site gözlediğimiz durumda ise V02+ iyonunun Zn2+ ve Ba2+ iyonları ileII yerdeğiştirdiği sonucuna varıldı. Sonuç olarak Ba2Zn(HCOO)6.4H20 tek kristalinde, V02+ iyonuna ait kimyasal olarak özdeş fakat manyetik olarak özdeş olmayan üç substitutional site gözlendi. Cu2+ katkılı CdBaCHCOO)4.2H20 tek kristali oda sıcaklığında, toz haline getirilen örneği ise 300-1 13K aralığında incelendi. Cu2+ katkılı CdBa(HCOO)4.2H20 tek kristali için yapılan çalışmada, manyetik alan (ac*) düzleminde b ekseni doğrultusunda uygulandığında tek site gözlenirken, manyetik alan (ab) düzleminde c* ekseni doğrultusunda ve (be*) düzleminde a ekseni doğrultusunda uygulandığında Cu2+ iyonlarına ait iki site gözlendi, (ac*) düzleminde tek site gözlenmesi her iki site'm aynı fazda olmasından kaynaklanır. CdBa(HCOO)4.2H20 tek kristali için elde edilen sonuçlardan, yapıda manyetik olarak özdeş olmayan iki Cu2+ iyonu bulunduğu ve Cd2+ iyonu ile yerdeğiştirdiği sonucuna varıldı. Cu2+ katkılı CdBa(HCOO)4.2H20 tek kristalinin toz haline getirilen örneğinin 113-300K aralığında alman spektrumlarından, Cu2+ iyonunun dinamik Jahn-Teller etkisi gösterdiği belirlendi. Cu2+ katkılı CdBa(HCOO)4.2H20 tek kristalinin toz haline getirilen örneği için 113K ve 300K'de kaydedilen spektrumlardan EPR parametreleri belirlendi. Hesaplanan bu parametreler kullanılarak Cu2+ iyonlarının taban durumu dalga fonksiyonları oluşturuldu. [(CH3)3NH]2CdCİ4 tek kristali için EPR spektrumlarının anizotropik, [(CH3)3NH]2HgCİ4 kristali için ise tüm EPR spektrumlarının izotropik olduğu görüldü. [(CH3)3NH]2CdCİ4 ve [(CH3)3NH]2HgCİ4 İcristallerinin y-ışınları ile ışınlanması sonucu oluşan kökçenin, alman EPR spektrumlarından faydalanarak yapılan hesaplama sonucu, trimetil amin kökçesi [(CI^İNT ]olduğu belirlendi.Anahtar Kelimeler: EPR, Jahn-Teller splitting, spin-probe, y-ışını ile ışınlama, Cu2+ iyonu, V02+ iyonu.

Abstract:
This study consists of two parts. In the first paıt, EPR study of V02+ ion doped Barium perchlorate trihydrate [Ba(C/04)3.3H20] and Dibarium Zinc format tetrahydrate [Ba2Zn(HC00)6.4H20] salts and Cu2+ doped Cadmium Barium format dihydrate [CdBa(HC00)4.2H20] salt were undertaken. In the second part of the study, the radicals formed by y-irradiated [(CH3)3NH]2CdCİ4 and [(CH3)3NH]2HgCl4 salts were detennined by EPR techniqueEPR study of V02+ doped Ba(C/04)3.3H20 single crystal was carried out both at room temperature and at liquid nitrogen temperature. Four sites belong to V02+ ions were observed in the EPR spectrum of the Ba(C/04)3-3H20 single crystal. Of these sites, two sites appeared to be more intense than the other two. These two intensive sites were called substitutional sites. Barium ion was surrounded by 12 oxygen atoms, originating from 6 water and six perchlorate molecules. The environment of the V02+ ions replaced with Ba2+ ions is the same with that of Ba2+ ions. There are two molecules in the unit celi of Ba(C/04)3.3H20 single crystal. Although this fact, it was observed that V02+ ion entered the Ba(C/04)3.3H20 single crystal either substitutionally or interstitionally. In the V02r doped Ba(C/04)3.3H20 single crystal, two substitutional sites which are chemically identical but magnetically not identical were observed. The weaker and orientation depended the other two sites were determined to be interstitial sites.The EPR study of V02+ doped Ba2Zn(HC00)6.4H20 single crystal was performed at room temperature, different site structure was obtained by changing the amount of VOSO4 to the sample. Single site was observed when the addition rate is around 0.5% VOSO4 while it was three when the addition rate is increased to about 1%. It was concluded that in the single site case, V02+ ion replaces with Zn2+ ion while V02+ ion replaces with Ba2+ and Zn2+ ions in the three site case. As a result, in the Ba2Zn(HC00)6.4H20 single crystal, chemically identical and magnetically not identical three substituonal site originating from V02+ ion were observed.EPR study of Cu2+ doped CdBaCHC00)4.2H20 single crystal at room temperature and the powder in the temperature range of 300 K to 113 K were carried out. The result for the single crystal was that single site appears when the magnetic field is along the b-axis in the ac* plane while two sites observed when the magnetic field is along the c*-axis in ab plane and along the a-axis in the bc* plane. The reason for observing the single site in ac* plane is that the both site is in the same phase. From the EPR results obtained for CdBa(HCOO)4.2H20 single crystal, a conclusion was drawn that there are magnetically two unequal Cu2+ ions which replaced with Cd2+ ions in the complex. The temperature varied spectra of Cu2+ doped CdBa(HC00)4.2H20 powder sample in the range of 113 K-300 K it was determined that Cu2+ ion shows dynamic Jahn-Teller efFect. The EPR parameters were obtained from the spectra and using these parameters ground state wave function of Cu2+ was constructed.The spectrum obtained for [(CHs^NH^CdCU single crystal was shown to be anisotropic while at the spectra obtained for [(CHj^NHIîHgCU single crystal was shown to be isotropic. The radical formed by y-irradiated [(CHs^NHfeCdCLj and [(CH3)3]SIH]2HgCİ4 single crystal was determined to be trimethylamine [(CH3)3N+ ].Key Words: EPR, Jahn-Teller splitting, spin-probe, y-irradiation, Cu2+ ion, V02+ ion.