Направление: 011200 Физика
Профиль: 23 Электроника наносистем
Руководитель программы: д. ф.-м. н., проф. А.С. Шулаков
Кафедра электроники твердого тела
Научный руководитель: д. ф.-м. н., проф. А.А. Павлычев
Рецензент: д. ф.-м. н., проф. А.С. Виноградов

Анализ спектрального распределения сил осцилляторов рентгеновских переходов вблизи резонанса формы в молекулах и кластерах
Кан Елена Ивановна

Экспериментальные и теоретические исследования рентгеновских спектров непрерывного поглощения молекул, кластеров и твердых тел показывают, что спектральный ход коэффициента поглощения вблизи порогов ионизации внутренних электронных оболочек определяется, прежде всего, резонансами формы (РФ) и многоэлектронными возбуждениями. РФ – один из наиболее интригующих процессов рентгеновской спектроскопии, на изучение которого в последние десятилетия были затрачены огромные усилия. РФ связывают с захватом фотоэлектрона, образовавшегося в результате фотоотрыва от внутренней электронной оболочки, потенциальным барьером конечного радиуса и последующим туннелированием этого фотоэлектрона сквозь барьер в непрерывный спектр.
Спектральное распределение плотности сил осцилляторов (ПСО) рентгеновских переходов вблизи РФ изучено мало, даже для простых молекул. Трудности их исследования обусловлены рядом причин. В первую очередь необходимо отметить, что время жизни этих квазистационарных состояний определяется не столько временем жизни дырки на внутреннем уровне, сколько временем захвата (удержания) фотоэлектрона потенциальным барьером. Последнее существенно зависит от кинетической энергии фотоэлектрона. Это приводит к заметной ширине и асимметрии профиля квазистационарных состояний в РСП и, как следствие, неприменимости традиционных методов анализа резонансов, расположенных до порога ионизации, и основанных на использование функции Войта. Кроме того, известно, что РФ сопровождается появлением: 1) колебательных возбуждений, интенсивность которых демонстрирует выраженное не-франк-кондоновское распределение и 2) искажений профиля в результате корреляций в движении фотоэлектрона и валентных электронов (так называемые PEVE-корреляции). Эти PEVE-корреляции вызывают энергетический сдвиг резонанса, аномальный ход сечения поглощения вблизи порогов неупругого рассеяния фотоэлектрона и различие сечений фотоотрыва и фотоионизации в окрестности РФ.
В данной работе было проведено систематическое теоретическое исследование спектрального распределения ПСО рентгеновских переходов вблизи РФ. В рамках квазиатомного приближения было определено аналитическое выражение для такого распределения в виде свертки трех функций: 1) распределения Гаусса, для учета экспериментального уширения, 2) симметричного распределения Лоренца, отвечающего за время жизни остовной вакансии, 3) асимметричного распределения Лоренца с шириной, соответствующей времени захвата фотоэлектрона. Найденное распределение было успешно использовано для аппроксимации eg и t2g резонансов формы в S 2p спектрах поглощения молекул и кластеров SF6 и определения их спектроскопических характеристик, таких как, энергетическое положение, ширина, асимметрия. Кроме того, был проанализирован корреляционный сателлит, отвечающий за неупругое рассеяние и проявляющийся в фотоэлектронных спектрах вблизи eg резонанса, а также выделен колебательный пик, положение которого дало информацию о направлении изменения (удлинение или сокращение) длины связи в ионизованной молекуле.
Для анализа сильных колебательных и многоэлектронных эффектов были рассмотрены σ* РФ в O 1s и C 1s спектрах ионизации молекулы СО. Для их анализа в рамках концепции оптического потенциала и VDFN-модели был разработан самосогласованный подход, основанный на модельном распределении. Был вычислен мнимый потенциал, отвечающий самозахвату фотоэлектрона, определены вероятности возбуждения электронов валентных оболочек вследствие PEVE-корреляций, рассчитана разность сечений ионизации и образования вакансиию Применение такого подхода также позволило полностью разрешить колебательную структуру σ* РФ, имеющую явное не-франк-кондоновское распределение интенсивностей.

Список публикаций
1. R. Flesch, E. Serdaroglu, X.O. Brykalova, E.I. Kan, E.S. Klyushina, Yu.S. Krivosenko, A.A. Pavlychev, E. Rühl. Gas-to-cluster effects in S 2p-excited SF6 // J. Chem. Phys. V 138 (2013) P.144302.
2. Y.I. Kan, X.O. Brykalova, Y.S. Krivosenko, and A.A. Pavlychev. Spin-doublet and vibration resolution of broad shape resonance bands in X-ray absorption and core-level photoemission from molecules // in Proceedings of the International Workshop on High-resolution Spectroscopy of Isolated Species: The Present and Future (HRSIS2012), St. Aubin, France, 14–15 September 2012, P. PO12.
3. Y.I. Kan. Model distribution of oscillator strength for X-ray transitions near and far from the edge // Abstracts of the International Student Conference "Science and Progress", St. Petersburg, November 14-18, 2011. St. Petersburg State University, St. Petersburg, 2011, P. 102.
4. Y.I. Kan, A.A. Pavlychev. Shape resonance and self-trapping phenomena in C K-shell absorption and photoemission spectra of CO // in Proceedings of the 38th International Conference on Vacuum Ultraviolet and X-ray Physics (VUVX-2013), Hefei, China (in print).