Elektronenparamagnetresonanzmessungen am di-〈001〉-geteilten interstitiellen Zentrum (R1) im Diamanten

Elektronenparamagnetresonanz (EPR) Studien in elektronisch bestrahltem Diamanten, der mit 5 % ^13C angereichert ist, haben zur Identifizierung des di-〈001〉-geteilten interstitiellen Zentrums geführt. Es ist die isotopische Anreicherung und die daraus resultierende Beobachtung der ^13C hyperfeinen Satelliten, die es ermöglicht haben, die Struktur mehr als 30 Jahre nach der Entdeckung des Zentrums zu bestimmen. Die Analyse der ^13C hyperfeinen Kopplungen durch eine einfache Molekülorbitalkalkulation zeigt, dass das Zentrum als Biradikal betrachtet werden kann, das aus zwei ungepaarten Elektronen besteht, die jeweils hauptsächlich in einem nichtbindenden 2p-Orbital auf verschiedenen Kohlenstoffatomen lokalisiert sind. Die Austauschwechselwirkung zwischen diesen Elektronen führt zu einem Spin-Triplet-Grundzustand, der gut vom Singulett-excited Zustand getrennt ist. Die im EPR beobachtete Nullfeldspaltung ist dipolarer Natur und weist zusammen mit der Verteilung der ungepaarten Elektronenkonzentration darauf hin, dass die Kohlenstoffatome mit den nichtbindenden 2p-Orbitalen um etwa 2,2 getrennt sind. Das Zentrum hat ₇-Symmetrie. Die Bildung des di-〈001〉-geteilten Interstitials durch Bestrahlung bei Raumtemperatur bestätigt, dass das Interstitial bei dieser Temperatur mobil ist. Die Identifizierung dieses Zentrums deutet auf eine 〈001〉-geteilte interstitielle Konfiguration für das Kohlenstoff-Selbstinterstitial hin, einen grundlegenden Defekt, der bisher der direkten Detektion entgangen ist. 1996 Die American Physical Society.