Развитие новых отраслей техники — квантовых генераторов электромагнитного излучения, вычислительных и управляющих машин предъявило новые требования к техническим материалам. Усложнение радиосхем потребовало их миниатюризации, а следовательно, возникла необходимость в создании материалов, обеспечивающих надежную работу миниатюрных схем. Особую важность приобрело создание материалов, обеспечивающих стабильную работу схем в условиях повышенной радиации. Тугоплавкие окисные соединения находят применение в ряде областей новой техники.

Корунд, силикатные стекла, молибдаты, ванадаты и вольфра-маты применяются в качестве рабочего вещества для ОКГ. Низшие окислы ванадия и полупроводниковые ванадиевофосфатные стекла нашли применение в качестве памятных элементов и микропереключателей. Стеклокристаллические материалы, обладающие высокой устойчивостью к тепловым ударам и хорошими диэлектрическими свойствами в области СВЧ, используются в специальных устройствах. Однако сведения об этом классе соединений недостаточны для строго теоретического описания их свойств и, следовательно, недостаточны для обоснованного целенаправленного синтеза материалов с заранее заданными свойствами.

Необходимость получения более полных данных вызвала потребность в расширении круга методов исследований, проводившихся в ИХС. По инициативе Н. А. Торопова была создана лаборатория, задачей которой стало развитие квантовоэлектронных представлений о тугоплавких окисных соединениях. Лаборатории было поручено наряду с использованием ранее применявшихся методов развивать исследования в области радиоспектроскопии — методами электронного парамагнитного резонанса и ядерного магнитного резонанса. Методы радиоспектроскопии дают информацию о силе и симметрии локальных кристаллических полей, о характере химической связи, о строении электронных уровней парамагнитных ионов, об их валентном состоянии и положении в кристаллической структуре, о наличии слабо связанных электронов.

Эти сведения в сочетании с другими методами исследования позволяют сделать более обоснованные выводы об энергетической схеме и о том, чем определяются свойства реального кристалла. Методы радиоспектроскопии применимы не ко всем веществам. Вещества, имеющие в основной структуре ионы с электронами, могут дать только ограниченную информацию при исследовании методом ЭПР, так как спин-спиновые взаимодействия искажают сигнал и практически делают невозможной интерпретацию спектра.

Надежная интерпретация возможна только при достаточном разведении парамагнитных центров в диамагнитной матрице. ЯМР дает информацию о локальных кристаллических полях в том случае, если ядерный спин атомов основной структуры, как например у 7Li, 23Na, 27А1, 51V. Тогда в спектре ЯМР наблюдаются квадрупольные эффекты, отражающие симметрию и величину градиента кристаллического поля на ядре. Ядра кремния и кислорода ядерного спина не имеют, спин ядра фосфора равен 1/2, и в спектре ЯМР соответствующих соединений квадрупольные эффекты отсутствуют.

Выбор модельных объектов определился спецификой методов радиоспектроскопии. Из окислов переходных элементов были выбраны высшие окислы, в которых ионы переходного элемента не обладают неспаренными d — и 1 — электронами. Ядро 61V при 100%-м содержании этого изотопа имеет ядерный спин, что делает возможным исследование окисла ванадия и соединений типа ванадатов одновременно обоими методами, т. е. получение для них наиболее полной информации.

Ценность информации, получаемой методами радиоспектроскопии, определяется полнотой и надежностью интерпретации эксперимента. Точная интерпретация радиоспектроскопических исследований облегчается исследованиями монокристаллов, причем к качеству монокристаллов предъявляются определенные требования: отсутствие блочности и сложного двойникования. Существенную роль в выборе объекта исследования играет возможность его получения в виде монокристаллов в лаборатории.

Лаборатория располагает двумя методами выращивания кристаллов — спонтанной кристаллизации из собственного расплава и кристаллизации из раствора в легкоплавких слоях. В настоящее время в лаборатории освоен также метод транспортных реакций, при помощи которого будет расширено число возможных объектов исследования. Получение монокристаллов V206, Мо03, Се02 и ванадатов не представляет существенных затруднений.

Второй класс соединений, исследованный в лаборатории, — это каркасные алюмосиликаты и различные формы Si02. Интерпретация спектров ЭПР в стекле и поликристаллических материалах проводилась на основании данных, полученных на монокристаллах этого же класса соединений, природных или синтезированных в лаборатории. Литиевые алюмосиликаты — эвкриптит и сподумен — также являются возможными объектами исследований двумя методами — ЯМР ядер 7Li и 2,А1 и ЭПР радиационных центров и примесных парамагнитных ионов.

Одновременно в лаборатории применялись и другие методы исследования, дающие представления об энергетической структуре вещества: определение электрических свойств, термолюминесценция и, в некоторых случаях, изучение спектров оптического поглощения.