ivdon3@bk.ru
В классических сегнетоэлектриках реальное состояние кристаллов, обусловленное разного типа дефектами, приводит к незначительным эффектам размытия. В системах твердых растворов и сложных оксидов эфти эффекты являются неотъемлемым физическим свойством. Свои особенности размытия фазовых переходов имеются и в сегнетоэлектриках-релаксорах.
Ключевые слова: Фазовые переходы, сегнетоэлектрики, перовскиты, сложные оксиды, сегнетоэлектрики-релаксоры
Предлагается методика оценки величины коэффициента зернограничной диффузии атомов примеси в металлах путем построения графика зависимости отношения глубин объемной и зернограничной диффузий от отношения коэффициентов диффузии атомов примеси в них. Для этого используется численное решение диффузионной задачи Фишера, свободное от упрощений в моделировании процесса ЗГ диффузии, что позволяет применять методику в экспериментах с широким варьированием параметров диффузионного отжига. Приведены примеры использования методики для оценки величин коэффициента зернограничной диффузии меди в поликристаллическом никеле и отношения максимальных глубин диффузии серебра в зерне и межзеренной областях в субмикрокристаллической меди.
Ключевые слова: металлы, субмикрокристаллические и наноструктурированные материалы, зернограничная диффузия, коэффициент диффузии
01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах
В сегнетоэлектриках сложного состава со структурой перовскита не наблюдается четкого фазового перехода. В этой сегнетоэлектриков наблюдается релаксационный характер диэлектрической поляризации в области фазового перехода.
Ключевые слова: Фазовые переходы, сегнетоэлектрики, перовскиты, сложные оксиды, сегнетоэлектрики-релаксоры
Проведено моделирование двумерных сферических кристаллов, состоящих из большого числа частиц. Полученные оболочки проанализированы на основании их геометрической структуры и распределения энергии. Рассмотрены различные типы дефектов, образующихся в состоянии равновесия, и показана неоднозначность существующего метода их интерпретации. Предложен новый способ описания дефектов в плотноупакованных двумерных кристаллах с различной топологией.
Ключевые слова: топологические дефекты, двумерные материалы, сферические кристаллы, топологический заряд
В настоящей работе проведено исследование локальной атомной и электронной структуры наночастиц золота, функционализированных тиол- и аминосодержащими лигандами, в месте образования связи лиганд-наночастица. Исследование наноразмерной атомной структуры проводилось на основе спектроскопии рентгеновского поглощения (XANES) и проведения компьютерного моделирования. В результате анализа экспериментальных данных и компьютерного моделирования было получено, что более крепкое связывание происходит между атомом серы 11-меркаптоундекановой кислоты и поверхностным атомом золота с образованием связи 2.5 Å, и связывание слабее между атомом азота и поверхностным атомом золота с образованием связи 2.3 Å. Дополнительный анализ спектров XANES на основе DFT объясняет природу формирования исследуемой наноразмерной структуры.
Ключевые слова: наноразмерная структура вещества, спектроскопия рентгеновского поглощения, XANES, теория функционала электронной плотности, DFT, функционализация наночастиц
01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Данная работа посвящена исследованию атомной и электронной структуры образцов каолинита (Глуховецкое месторождение) и монтмориллонита (Миллеровское месторождение) методом теории функционала плотности. Проведен анализ применимости существующих обменно-корреляционных потенциалов в приближении локальной плотности (LDA) и обобщенном градиентном приближении (GGA) для адекватного описания физических свойств слоистых алюмосиликатов .Проведено экспериментальное и теоретическое исследование ИК-спектров минералов, а также идентификация наиболее интенсивных полос поглощения, выполненным в приближении ТФП с использованием обменно-корреляционного потенциала PW91. Проведен анализ зонной структуры указанный минералов, который показал, что данные соединения являются прямозонными диэлектриками.
Ключевые слова: ТФП, глины, глинистые минералы, слоистые силикаты, атомная и электронная структура, кристаллические системы, ИК-спектр, зонная струкутра, электронная плотность
01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Представлены результаты вычислительных экспериментов по определению характеристик пористой пьезокерамики по методологии, включающей метод эффективных модулей, моделирование представительных объемов по простому случайному методу и по методу Виттена-Сандера, метод конечных элементов для решения статических задач электроупругости для неоднородных композитных сред и учет неоднородности поляризации вблизи пор. Проведено сравнение результатов компьютерного моделирования с известными экспериментальными данными для пористого материала PZT-4 и его аналогов. Сделан вывод, что учет неоднородности поляризации в окрестности пор обеспечивает лучше согласование полученных численных результатов с большим числом известных экспериментальных данных. При этом, для большинства эффективных констант наименьшая погрешность получена на представительных объемах пористого пьезокерамического материала, построенных по методу Виттена-Сандера.
Ключевые слова: пьезокомпозит, пористая пьезокерамика, неоднородная поляризация, математическое моделирование, модели представительных объемов, метод конечных элементов, эффективные модули
01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Наноразмерный диоксид церия CeO2 активированный наночастицами платины известен как перспективный и высокоэффективный материал, применяющийся в катализе, топливных элементах и сенсорах. Один из эффективных современных методов исследования катализаторов - рентгеновская спектроскопия поглощения (XAS), чувствительная к химическому состоянию их активных металлических центров [1,2]. C помощью рентгеновской спектроскопии поглощения в режиме флуоресцентного детектирования линии CeL1 с высоким разрешением была изучена электронная структура Pt-активированных наночастиц диоксида церия CeO2 при разных окислительно-восстановительных условиях. Для детектирования частичного выхода рентгеновской флуоресценции была использована линия эмиссии CeLγ3, что позволило повысить спектральное разрешение. Изучена локальная атомная и электронная структура. Определено, что вакансии кислорода образуются на поверхности наночастиц диоксида церия при восстановлении в 5% CO в атмосфере He. Теоретическое моделирование полученных спектров за CeL1-краем показало хорошее согласие с экспериментом.
Ключевые слова: рентгеновская спектроскопия поглощения, HERFD XAS, катализаторы на основе церия, кислородные вакансии
Проведено исследование локального окружения иона меди Cu(I) в пептиде бета-амилоида при помощи XANES спектроскопии для нескольких моделей активного центра бета-амилоида. Модели центра связывания были получены методом молекулярной механики и при помощи теории функционала электронной плотности в программе ADF. Теоретический анализ спектров рентгеновского поглощения проводился на основе метода конечных разностей, реализованного в программе FDMNES. В результате исследования получены модели подходящие для описания центра связывания иона меди в бета-амилоиде.
Ключевые слова: бета амилоид, центр связывания, болезнь Альцгеймера, метод конечных разностей, Cu(I)
В настоящей работе описана методика in-situ исследования катализаторов с помощью спектроскопии рентгеновского поглощения и измерения концентрации Ce3+ в наночастицах CeO2 в процессе каталитической реакции, основанного на сопоставлении спектра рентгеновского поглощения за Ce L3 краем исследуемого катализатора в ходе каталитического процесса (атмосфера, температура), снятых в режиме «на прохождение» с линейной комбинацией двух независимых компонент, соответствующих иону Ce4+ в структуре CeO2 и иону Ce3+ в теоретической структуре Ce2O3. Рассчитанный весовой коэффициент по описанной методике определяет концентрацию ионов Ce3+ в исследуемом образце в процессе каталитических реакций.
Ключевые слова: in-situ исследования, рентгеновская спектроскопия поглощения, HERFD XAS, катализаторы на основе диоксида церия, наночастицы, концентрация ионов Ce3+
Проводится анализ температурной зависимости частот линий активных в спектрах комбинационного рассеяния перхлората натрия. Проводится теоретико-групповой анализ спектров.
Ключевые слова: Перхлорат натрия, анион, спектры комбинационного рассеяния, фазовые пкереходы
Создан малогабаритный цифровой вольтамперограф для электрохимического анализа водных растворов. Приводится конструкция прибора, чертежи электрохимической ячейки для исследования малых количеств раствора. Электронные схемы собраны на современных прецизионных компонентах. В приборе реализованы методы циклической, нормальной импульсной и дифференциальной импульсной вольтамперометрии. Проведены эксперименты с растворами ионов меди и перекиси водорода для проверки работоспособности и характеристик вольтамперографа. Все реализованные методы дали воспроизводимые результаты, согласующиеся с теорией. Приведены характерные результаты экспериментов с растворами ионов меди.
Ключевые слова: вольтамперометрия, вольтамперограф, вольтамперограмма, электрохимическая ячейка, анализ водных растворов
Приводятся значения частот валентных колебаний анионов SCN-, NO2-, NO3-, CℓO4- в расплавленных солях щелочных металлов и их точечные группы симметрии. Наблюдается корреляция частот при увеличении симметрии точечной группы
Ключевые слова: Спектры комбинационного рассеяния света; анионы; расплавленные соли; симметрия точечных групп.
Методом импульсного лазерного напыления изготовлен чувствительный элемент сенсора CO, встроенного в устройство на поверхностных акустических волнах. Для контроля дефектности по кислороду связанных решеток наностержней оксида цинка используется метод фотолюминесценции. Показано, что изменением температуры синтеза наностержней при высоком давлении аргона от 850 до 915 °C можно повышать дефектность наностержней оксида цинка по кислороду, контролируя ее по увеличению отношения интенсивности излучения в видимой области к интенсивности свечения в ультрафиолетовой области спектра, и тем самым повышать чувствительность к CO.
Ключевые слова: ZnO наностержни, фотолюминесценция, сенсор CO
В настоящей работе проведено исследование динамики локальной атомной структуры нового наноструктурированного конденсированного материала для возобновляемых источников тока на основе нанокомпозита 15мас.%V2O5/Fe/LiF в процессе электрохимического цикла зарядки и разрядки на основе рентгеновской дифракции (XRD), спектроскопии рентгеновского поглощения (XANES) и проведения компьютерного моделирования. В результате анализа экспериментальных данных получено, что в процессе первого цикла зарядки происходит трансформация металлического железа, входящего в состав нанокомпозита более чем 50% во фторид железа (II), образовавшиеся свободные ионы лития интеркалируются в структуру аморфного V2O5 с образованием соединения LiVO2.
Ключевые слова: наноструктурированные материалы для возобновляемых источников тока, динамика наноразмерной атомной структуры, XANES
Разработана конструкция ПАВ сенсора CO. Датчик на ПАВ содержит приемопередающий ВШП и отражательный ВШП, который нагружен на импеданс наностержней оксида цинка. В результате Фурье преобразования временной зависимости импульсного отклика отчетливо виден пик отражения ПАВ от ВШП, нагруженного на сопротивление параллельно соединенных ZnO наностержней, величина которого зависит от концентрации CO.
Ключевые слова: ZnO наностержни, устройство на поверхностных акустических волнах, сенсор CO
Разработана комплексная методика, позволяющая проводить анализ параметров наноразмерной атомной и электронной структуры изучаемых материалов одновременно на основе данных трех независимых методов: рентгеновской спектроскопии поглощения (XAFS), рентгеновской дифракции (XRD) и спектроскопии комбинационного рассеяния света (КРС, Raman). Методика применена для исследования наночастиц оксида никеля NiO, которые являются эффективными катализаторами для процесса искусственного фотосинтеза.
Ключевые слова: солнечная энергетика, искусственный фотосинтез, NiO, комбинационное рассеяние, рентгеновская дифракция, XAFS
Проведён анализ современной научно-технической и нормативной литературы по методам расчёта и анализа спектров рентгеновской дифракции, рентгеновского поглощения и комбинационного рассеяния света для анализа структуры материалов водородной энергетики при реалистичных технологических условиях. Обоснованы и выбраны теоретические методы и средства для разработки методики анализа динамики наноразмерной атомной и электронной структуры материалов водородной энергетики. Проведено многомасштабное компьютерное моделирование динамики наноразмерной атомной и электронной структуры материалов водородной энергетики при реалистичных технологических условиях.
Ключевые слова: водородная энергетика, топливные ячейки, комбинационное рассеяние, рентгеновская дифракция, XANES
Построена теоретическая модель аномальной эмиссии электронов при мягком рентгеновском облучении поверхности электретов, объясняющая разный характер корреляции между энергией и интенсивностью эмиссии электронов сегнетоэлектрической керамикой на основе твердого раствора PbTiО3 - СаTiО3 и несегнетоэлектрической керамикой СаTiО3. Показано, что при облучении электрета за счет эмиссии электронов возникает обедненная неравновесными носителями заряда область Шоттки.
Ключевые слова: Эмиссия, электрет, сегнетоэлектрик, область Шоттки
Рассмотрена конструкция датчика на поверхностных акустических волнах (ПАВ) для измерения параметров газовых и жидких сред, представляющего линию задержки с однонаправленными встречно-штыревыми преобразователями (ВШП). Исследован коэффициент отражения ПАВ от однонаправленного ВШП, нагруженного на изменяющийся импеданс. На зависимости коэффициента отражения от величины сопротивления имеется почти линейный участок при значениях сопротивления более 50 Ом. Разработана новая конструкция и методика получения связанных решеток наностержней оксида цинка, имеющих общее сопротивление в диапазоне 50-250 Ом, которая подключается к отражательному ВШП в качестве нагрузки.
Ключевые слова: пассивные датчики, ZnO нанопровода,поверхностные акустические волны, встречно-штыревой преобразователь.
Ключевые слова:
01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах
Исследовано влияние ряда добавок и технологических параметров на свойства пьезокерамики на основе фазы системы ЦТС. Показано, что использование метода замещения ионов Pb2+ на Bi3+, а ионов Ti4+ и Zr4+ на Fe3+ и Mn4+, а также метода «химической сборки», позволяет получать повысить температуру Кюри керамических образцов на 50 – 170°С. Обсуждены теоретические аспекты данного направления исследования.
Ключевые слова: сегнетоэлектрическая фаза, температура Кюри, керамика, прекурсоры, перовскит, метод твердофазных реакций, метод «химической сборки».
Ключевые слова:
Представлены результаты анализа вычислительных аспектов метода получения спектров XANES за Ru L2,3-краями с помощью интегрирования дипольных матричных элементов перехода с привлечением DFT. Показана сходимость численной процедуры интегрирования для параметров, использованных в ранее опубликованных работах, на примере кристаллов [Ru(NH3)6]3+. Конкретней, доказывается, что можно использовать малую область интегрирования и достаточно большой шаг между точками, что позволяет минимизировать требования к вычислительным мощностям и открывает перспективы использования этого метода для моделирования спектров XANES в рутений–координированных катализаторах расщепления воды для исследований в области солнечной энергетики.
Ключевые слова: RuLedge, XANES, DFT, теория функционала плотности, рентгеновская спектроскопия поглощения, гексоаминорутений, Ru(NH3)6.
Ключевые слова:
Предложен новый метод определения пьезомодуля материала пьезокерамического элемента. Он реализуется в устройствах без элементов памяти и позволяет автоматически сразу после измерений формировать на выходе электрический сигнал, соответствующий пьезомодулю.
Ключевые слова: пьезомодуль, пьезокерамический элемент, активная составляющая проводимости, производная, автоматизированные устройства.
Ключевые слова:
Рассмотрено построение двумерных укладок путём специфического проектирования трёхмерной кубической решётки. При разном выборе области проектирования получены апериодические укладки равных ромбов, обладающие различной локальной симметрией. Среди них – обычная апериодическая укладка, обладающая локальными элементами группы симметрии С6v и хиральная тригональная укладка, построенная аналогично хиральной пентагональной квазикристаллической решётке Пенроуза[1], реализующейся в вирусных капсидах[2].
Ключевые слова: Квазикристалл, квазикристаллическая решётка, двумерный квазикристалл, хиральный квазикристалл.
Ключевые слова:
Методом карботермического синтеза на подложках a-Al2O3 с тонкопленочными подслоями ZnO:Ga, с использованием меди в качестве катализатора роста получены массивы стержней оксида цинка различной морфологии. Установлено, что рост стержней происходит в перпендикулярном к подложке направлении при использовании более тонких (~ 1 нм) слоев катализатора. При увеличении толщины слоя катализатора до 3 нм рост стержней происходит под углом к поверхности со взаимной ориентацией стержней в плоскости поверхности подложки под углами, кратными 60о. Также, продемонстрирована селективность роста массивов стержней ZnO на участках подложки покрытых катализатором.
Ключевые слова: оксид цинка, микро - и наностержни, карботермический метод синтеза, пленочный подслой, катализатор роста.
Ключевые слова: