Автор: norAdmin

П.А. Ракунов, М.Б. Ляхова, Е.М. Семенова, А.Ю. Карпенков
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: В настоящей работе представлены результаты экспериментальных исследований магнитных свойств и процессов перемагничивания серии сплавов Sm–Gd–Zr–Co–Cu–Fe. Исследуемые образцы были подвергнуты термическим обработкам по специальным режимам, что позволило добиться формирования определенной наноструктуры, влияющей на гистерезисные свойства материала ипозволяющей достичь высококоэрцитивного состояния. По данным магнитных измерений, выполненных методом вибрационного магнитометра, построены петли гистерезиса, зависимости намагниченности насыщения, коэрцитивной силы от химического состава, определены величины температурного коэффициента изменения намагниченности в зависимости от относительного содержания Sm и Gd. Показано, что замещение части атомов самария на атомы гадолиния увеличивает роль механизма необратимого вращения вектора спонтанной намагниченности в процессе перемагничивания образцов. Применение исследуемых образцов в различных устройствах предъявляет повышенные требования к стабильности их магнитных свойств при высоких температурах. Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что наибольшей коэрцитивной силой обладают соединения с содержанием гадолиния x=0,5, наилучшей температурной стабильностью обладают соединения с концентрацией гадолиния в диапазоне х=0,5-0,6.
Ключевые слова: редкоземельные интерметаллиды, магнитотвердые материалы, гистерезис, коэрцитивная сила, намагниченность, процессы перемагничивания

А.Ю. Саломатина^1,2, А.Ю. Федотов¹, О.Ю. Северюхина¹, Ф.А. Виноградов^2
1 ФГБУН «Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН»
² ФГБОУ ВО «Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова»

Аннотация: В данной работе проведен сравнительный анализ характеристик, преимуществ и недостатков пяти различных типов магниторезистивной оперативной памяти. Так же проведена работа по подбору оптимальной математической модели для исследования состава и структуры материалов для устройств спинтроники. Представлен обзор комбинированной математической модели, состоящей из методамолекулярной динамики и модели спиновой динамики частиц с потенциалом межатомного взаимодействия основанном на модифицированном методе погруженного атома. Так же в работе показан анализ моделирования магнитных свойств двухслойной пленки из кобальта и железа в условиях равномерного внешнего магнитного поля. Слой железа характеризовался образованием скирмионов, а в нанопленках кобальта были обнаружены области с различными магнитными доменами. Было обнаружено, что общая намагниченность системы Co-Fe низкая из-за отсутствия приоритетного направления магнитного момента. Была произведено сравнение нормы намагниченности отдельно кобальта, железа разной толщины и системы Co-Fe в целом.
Ключевые слова: спинтроника, магниторезистивная оперативная память, математическое моделирование, молекулярная динамика, спиновая динамика, модифицированный метод погруженного атома, LAMMPS, скирмионы

Н.В. Сидоров¹, Л.А. Бобрева^1,2, М.Н. Палатников¹, А.Ю. Пятышев³, М.К. Тарабрин⁴, А.А. Бушунов^4
1 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук»
² ФГАОУ ВО «Мурманский арктический университет»
³ ФГБУН «Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук»
⁴ Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Аннотация: Методом спектроскопии ИК-поглощения в области валентных колебаний ОН⁻-групп исследованы кристаллы LiNbO₃:Cu (0,005 мас.%), LiNbO₃:Cu (0,015 мас.%), LiNbO₃:Cu (0,022 мас.%), LiNbO₃:Cu (0,042 мас.%), LiNbO₃:Cu (0,46 мас.%), выращенные методом Чохральского по технологии прямого легирования шихты конгруэнтного состава. Обнаружено, что регистрируемые полосы поглощения винфракрасном спектре в диапазоне частот 3469-3490 см^-1 связанны c отклонением состава кристалла LiNbO₃:Cu от стехиометрического, вследствие дефицита катионов Li⁺ в его структуре. Вхождение легирующей примеси Cu²⁺ приводит к разупорядочению катионной подрешетки и заметной деформации кислородных октаэдров, за счет увеличением длин связи О–О. При этом в ИК-спектре регистрируется новая полоса поглощения с частотой 3487 см^-1, соответствующая комплексному дефекту V_Li-ОН. Расчет объемной концентрации ОН^—-групп показал наибольшее значение для кристаллов LiNbO₃:Cu (0,005 мас.%), LiNbO₃:Cu (0,015 мас.%) LiNbO₃:Cu (0,022 мас.%). Данные изменения происходят вследствие одновременного формирования в структуре кристалла двух видов комплексных дефектов: Cu_Li⁺-ОН-Cu_Nb^3- и V_Li-ОН. Изменение механизма вхождения легирующей примеси в структуру кристалла LiNbO₃:Cu (0,042 мас.%) приводит к уменьшению концентрации ОН^—-групп.
Ключевые слова: ниобат лития, фоторефрактивная примесь, точечные дефекты, комплексные дефекты, ИК-спектроскопия

М.В. Старицын¹, В.П. Пронин², И.И. Хинич², А.Н. Крушельницкий², С.В. Сенкевич^2,3, Е.Ю. Каптелов³, И.С. Пронин^3
1 НИЦ «Курчатовский институт» - ЦНИИ КМ «Прометей»
² ФГБОУ ВО «Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена»
³ ФГБУН «Физико- технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук»

Аннотация: В работе приводятся результаты исследования микроструктуры сферолитовых островков в тонких пленках цирконата-титаната свинца, отличающиеся либо неоднородным радиальным разворотом кристаллической решетки (радиально-лучистая микроструктура), либо однородным разворотом,позволяющим регистрировать Кикучи-линии электронного каналирования. Тонкие пленки цирконата-титаната свинца были получены двухстадийным методом высокочастотного магнетронного распыления керамической мишени: осаждением на «холодную» платинированные подложки кремния и ситалла с последующим высокотемпературным отжигом для получения островков перовскитовой фазы, окруженной матрицей низкотемпературной фазы пирохлора. Для исследования поперечного среза была приготовлена ламель, исследование микроструктуры которой показало, что разворот кристаллической решетки в перовскитовом сферолите происходит равномерно по всей толщине, а не является проявлением приповерхностных эффектов. Было выявлено, что скорость разворота кристаллической решетки в сферолитах с радиально-лучистой структурой приблизительно в два раза меньше, чем в сферолитах с радиально-однородным разворотом; предложена модель поступательного разворота кристаллической решетки с образованием дислокаций и частичной релаксации механических напряжений; предположено, что скорость разворота решетки ограничивается пределом упругости материала тонкой пленки. Показано, что Кикучи изображения в сферолитовых островках, состоящих из кристаллических зерен, формируются при однородной ростовой текстуре и ориентационной корреляции зерен в плоскости пленки. Проведен анализ и расшифровка Кикучи линий электронного каналирования, что позволяет определять ориентацию плоскостей кристаллической решетки и ростовых осей в тонких пленках.
Ключевые слова: тонкие пленки цирконата-титаната свинца, сферолиты, радиально- лучистая микроструктура, электронное Кикучи каналирование

Н.А. Теплякова, Н.В. Сидоров, М.Н. Палатников
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук»

Аннотация: Обсуждаются основные причины появления в спектрах комбинационного рассеяния света кристаллов ниобата лития «лишней» линии с частотой 737 см^-1: наличие кластеров (микроструктур), строение которых отличается от строения кристаллической матрицы; наличие микровключений примесных фаз других ниобатов лития (LiNb₃O₈ and Li₃NbO₄); сильный ангармонизм некоторых фундаментальныхколебаний спектра комбинационного рассеяния света, приводящий к появлению «лишних» линий. Показано, что появление линии с частотой 737см^-1 в спектре комбинационного рассеяния света нельзя однозначно связать с существованием в структуре легированных кристаллов областей с пониженнойсимметрией, появляющихся в результате неравномерного вхождения примеси в кристалл, а также спроявлением фоторефрактивного эффекта. Результаты исследования особенностей дефектной структуры, величины стехиометрии, оптической однородности и фоторефрактивного эффекта подтверждают связь линии с частотой 737 см^-1 с наличием дефектов Nb_Li в структуре кристалла ниобата лития.
Ключевые слова: ниобат лития, кристалл, дефекты, кластеры, спектроскопия комбинационного рассеяния света, ангармонизм фундаментальных колебаний, лишние линии

А.А. Утоплов¹, Н.В. Пруцакова², А.В. Рудская¹, А.В. Назаренко³, М.В. Белокобыльский¹, Ю.В. Кабиров^1
1 ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет»
² ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет»
³ ФГБУН «Федеральный исследовательский центр Южный научный центр РАН»

Аннотация: Синтезированы и исследованы электрические, структурные и магниторезистивные свойства керамических композитов с различным массовым соотношением компонентов:(Cu₂O+CuO)_x/(La_0,7Sr_0,3Mn_O3)_1-x, (x = 0,17; 0,22; 0,33; 0,43; 0,48; 0,53; 0,58; 0,63; 0,68; 0,72; 0,77; 0,82; 0,86; 0,91; 0,99), а также Ag_y/(La_0,7Sr_0,3MnO₃)_1-y, (y = 0; 0,02; 0,06; 0,08; 0,10; 0,12; 0,25; 0,50). Синтез композитов с оксидами меди проведен по оригинальной технологии приготовления образцов сиспользованием дисперсной меди и заранее приготовленного ферромагнитного оксида со структурой перовскита манганита La_0,7Sr_0,3MnO₃ с отжигом при 1000-1050°C. Прессованные смеси с содержанием меди менее 45% массовых отжигались при температуре 1050°C. При более высоких содержаниях меди отжиг выполнен при 1000°C. Составы с наночастицами серебра приготовлены методом восстановления из нитрата серебра. Показано, что в синтезированных композитных составах с массовым соотношениемкомпонентов (Cu₂O+CuO)_0,43/(La_0,7Sr_0,3MnO₃)_0,57 наблюдаются наивысшие значения магниторезистивности порядка 7% в постоянном магнитном поле 14 кЭ при комнатной температуре. При этом максимум магниторезистивности коррелирует с особой областью изменения зависимости электрического сопротивления от соотношения компонентов в этих составах. В составе Ag_0,08/(LSMO)_0,92 значения магниторезистивности достигают 5,5%.
Ключевые слова: керамические композиты, магниторезистивность, манганит лантана-стронция, оксиды меди, наночастицы серебра, перколяция

А.М. Апеков¹, И.Г. Шебзухова², Л.А. Хамукова^1
1 «Северо-Кавказский центр математических исследований» Северо-Кавказский федеральный университет»
² ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»

Аннотация: Понимание энергетических характеристик на границе металл-органическое вещество имеет большое значение для разработки техники и технологий в различных отраслях промышленного производства. В этой связи наблюдается большой интерес к изучению процессов, протекающих на данной границе раздела. Особо стоит выделить бурный рост работ по исследованию свойств металл-органических каркасных структур, что связано с возможностью синтезировать данные структуры с необходимыми свойствами, благодаря варьированию длины органической молекулы, соединяющей атомы металлов или их оксидов, а также подбору элементного состава. В данной работе получены значения межфазной энергии на границах граней кристалла алюминия с органическими жидкостями в рамках электронно-статистического метода с учетом поляризации металлических ионов и молекул органической жидкости, а также дисперсионного взаимодействия ячеек Вигнера-Зейтца на поверхности раздела. Получена зависимость межфазной энергии и поправок к межфазной энергии от диэлектрической проницаемости жидкости и ориентации металлического кристалла. Установлено, что дисперсионная поправка вноситположительный вклад, а поляризационная – снижает межфазную энергию.
Ключевые слова: межфазная энергия, поляризационная поправка, дисперсионная поправка, электронно-статистический метод, неполярная органическая жидкость, алюминий

В.О. Белавин, Ю.В. Брылкин, С.В. Залетаев, А.Л. Кусов, В.В. Павликов, А.А. Потапов, В.А. Царькова
АО «Центральный научно-исследовательский институт машиностроения»

Аннотация: Приводятся результаты исследования поверхности стальных дисков до и после трения. Рассматриваются проблемы оценки площади контакта пар трения и приводятся результаты поиска универсального критерия количественной оценки поверхности изучаемых пар трения. С использованием оптической и сканирующей туннельной микроскопии проводится изучение рельефа поверхности на микро- инаноуровне. В работе предложен подход к определению площади контакта между телами на основе теории фракталов. Такой подход позволяет описывать теплопередачу между телами (кондуктивный теплообмен на контакте и лучистый в порах) определить зависимость силы трения от приложенной внешней силы. Предлагаемая методика количественной оценки структуры поверхности на микро- и наноуровне с помощью теории фракталов позволит повысить точность расчёта тепловых режимов космических аппаратов, а также параметров узлов трения в них, что, в свою очередь положительноскажется на надёжности и долговечности разрабатываемых космических аппаратов. Дальнейшим продолжением работы станет совершенствование методов и средств изучения трибологических свойств робототехнических изделий, работающих в условиях факторов космического пространства, а также валидация численного моделирования трения и теплообмена между подвижными узлами по результатамэкспериментов.
Ключевые слова: трибология, тепловые режимы, робототехника, поверхность стали, микроскопия, фрактальный анализ, пара трения

И.Н. Беляева¹, Н.И. Корсунов¹, Н.А. Чеканов¹, А.Н. Чеканов^2
1 ФГАОУ ВО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет»
² ФГКОУ ВО «Белгородский юридический институт МВД РФ им. И.Д. Путилина»

Аннотация: В работе исследованы квантовые характеристики широко используемого полупроводника арсенида галлия в современной перспективной области микроэлектроники. Для уровней энергии в треугольной потенциальной яме получены аналитические выражения с применением нулей функции Эйри. Кроме того, методом степенных рядов решено соответствующее уравнение Шрёдингера с этой потенциальной функцией и вычислены, как энергетический спектр нижних уровней, так и соответствующие волновые функции. Обнаружено удовлетворительное согласие значений энергетических уровней, полученных в обоих подходах, но отмечена перспективность расчетов квантовых характеристик непосредственно по уравнению Шрёдингера. Решение уравнения Шрёдингера ищется в виде линейной комбинации двух линейно независимых решений в виде степенных рядов. Коэффициенты этой линейной комбинации зависят от полной энергии как параметра. Учет граничных условий на границе отрезка интегрирования приводят к линейной алгебраической системе уравнений для этих коэффициентов. Нетривиальные решения этой системы определяют, как спектр энергий, так и соответствующие волновые функции. Из-зарезкой зависимости уровней энергии от вида волновых функций необходим тщательный выбор граничных точек, а также числа членов в рядах волновых функций. Оптимальные значения указанных подгоночных параметров позволяют получить значения уровней энергии с высокой желаемой точностью.
Ключевые слова: гетероструктуры, компьютерное моделирование, уравнение Шрёдингера, арсенид галлия, энергетический спектр, волновые функции, метод степенных рядов, функция Эйри

Д.О. Голов, Н.А. Петров, А.Н. Цирулев
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: В последнее десятилетие вариационные квантовые алгоритмы реализованы на современных квантовыхвычислителях и успешно решают практические задачи оптимизации, квантовой химии и машинного обучения. В работе предложен новый вариационный квантовый алгоритм по схеме Монте-Карло, использующий случайный выбор генераторов унитарного преобразования с оптимизацией целевого функционала посредством алгоритма отжига или Метрополиса-Гастингса. Состояния квантовой системы в форме оператора плотности и ее модельный гамильтониан представлены разложениями в  базисе Паули. В алгоритме зависимость состояния системы от варьируемых параметров заменена случайным выбором генератора Паули, определяющего унитарное преобразование состояния. Эффективность алгоритма отжига непосредственно связана с равновероятным выбором перехода от одного состояния к другому, поэтому в работе используется компромисный вариант равномерного распределения выборки операторов из группы SU(2)ⁿ – прямого произведения групп SU(2), где n – число кубитов в системе. Случайный выбор однокубитного оператора по мере Хаара на SU(2) выполняется в координатах Хопфа на многообразии группы (трехмерной сфере). Результаты тестирования алгоритма показывают, что он может быть эффективен для малоразмерных систем.
Ключевые слова: вариационный квантовый алгоритм, алгоритм отжига, унитарное преобразование, базис Паули, разложение гамильтониана, равномерное распределение случайной величины на трехмерной сфере, координаты Хопфа