Критерии для наблюдения туннелирования водорода в металлах
В.Б. Выходец, Т.Е. Куренных* 
 ИФМ УрО РАН, г. Екатеринбург, Россия
*) e-mail: kurennykh@imp.uran.ru

Туннелирование наряду с надбарьерными прыжками атомов является одним из двух существующих механизмов миграции атомов в твердых телах. Оба механизма реализуются одновременно при любых температурах, но почти всегда скорость классической диффузии гораздо больше квантовой и только в редких случаях квантовая доминирует.
Данные по квантовой диффузия малочисленны, и она слабо изучена.  Экспериментальные результаты по квантовой диффузии получены только для изотопов водорода в пяти металлах в системах Nb-H, Ta-H, Na-D, In-D и K-D. 
На основе анализа результатов теоретических и экспериментальных исследований сформулированы критерии, которым должны удовлетворять металлы для наблюдения в них туннелирования водорода и методики измерения коэффициентов квантовой диффузии.
Во-первых, должно быть достаточно малым, на уровне 0.15 нм, расстояние между ближайшими равновесными позициями атомов водорода в кристаллической решетке металла.
Во-вторых, условием наблюдения туннелирования является достаточно низкая температура Дебая металла, ниже 350 К.
В-третьих, корректный выбор методики измерения коэффициентов диффузии водорода. Если в районе температуры Дебая коэффициент диффузии водорода по классическому механизму миграции находится на уровне 10-11 м2/с и выше, то целесообразно применять непрямые методики, основанные на эффекте Горского или измерении скорости спин-решеточной релаксации с помощью ЯМР. При более низких значениях коэффициента классической диффузии в районе температуры Дебая металла, для наблюдения квантовой диффузии необходимо применять прямую методику NRAOL или ее же в сочетании с NRA.

Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России для ИФМ УрО РАН