ФХ-2021

В.С. Мясниченко¹, П.В. Матренин², Н.Ю. Сдобняков^1
1 ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
² ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет»

Аннотация: Обсуждается проблема предсказания энергии связи для тернарных металлических наночастиц и построение моделей обучения на базе структурных дескрипторов. Были построены регрессионные зависимости удельной межатомной энергии связи для тернарной наносистемы Au–Ag–Cu. Использовался ряд из пяти радиальных признаков, зависящих от попарного межатомного расстояния дескрипторов структуры наночастицы. Для более корректной оценки точности была применена кросс-валидация, далее полученные на валидационных частях выборки результаты усреднялись. Полученная модель ограниченно предсказывает значение удельной межатомной энергии связи внутри группы данных для наночастиц одного состава, а для всей выборки средняя по модулю ошибка составляет 14%. При этом модель практически безошибочно определяет состав наночастицы из нескольких вариантов.Наибольшее значение коэффициента детерминации на всей выборке получено с помощью ансамблевого алгоритма случайный лес. Обнаружена отрицательная корреляция между энергией связи наносплава и положением первого пика радиальной функции распределения для атомов меди.
Ключевые слова: машинное обучение, функция радиального распределения, структурный дескриптор, энергия связи, тернарный наносплав

Ю.А. Малышкин
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: Исследуется асимптотическое поведение максимальной степени вершины в графе предпочтительного присоединения с выбором вершины, основанном как на ее степени, так и на дополнительном параметре (пригодности). Модели предпочтительного присоединения широко используются для моделирования сложных сетей (таких как нейронные сети и т.д.). Они строятся следующим образом. Мы начинаем с двух вершин и ребра между ними. Затем на каждом шаге мы рассматриваем выборку из уже существующих вершин, выбранных с вероятностями, пропорциональными их степеням плюс некоторый параметр β>-1. Затем мы добавляем новую вершину и соединяем ее ребром с вершиной из выборки, на которой достигается максимум произведения ее степени на ее пригодность. Мы доказали, что в зависимости от параметров модели возможны три типа поведения максимальной степени вершины – сублинейное, линейное и порядка n/ lnn, где n – число вершин в графе.
Ключевые слова: сложные сети, случайные графы, предпочтительное присоединение, случайный выбор, пригодность

Ю.А. Кузнецов, М.Н. Лапушкин
ФГБУН «Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук»

Аннотация: Проведен расчет плотности состояний различной толщины 2D -слоев интерметаллида NaAu . 2D-слоев интерметаллида NaAu моделировались суперячейки NaAu (111) 2×2×2. Для монослойного 2D-слоя интерметаллида NaAu установлено наличие запрещенной зоны с шириной 1,87 эВ. Увеличение толщины толщины 2D-слоев интерметаллида NaAu до двух монослоев показал уменьшение ширины запрещенной зоны до 0,81эВ. Дальнейшее увеличение толщины 2D -слоев интерметаллида NaAu приводит к исчезновению запрещенной зоны, что указывает на переход полупроводник – металл для 2D-слоя интерметаллида NaAu толщиной три монослоя. Валентная зона 2D-слоя интерметаллида NaAu сформирована в основном Au 5d электронами, с незначительным вкладом Au 6s и Au 6p электронов. Зона проводимости NaAu образована в основном Au 6p электронами с незначительным вкладом электронов  Na 3s.
Ключевые слова: электронная структура, интерметаллические соединения, 2D -слой, аурид натрия

С.П. Крамынин
Институт физики им. Х.И. Амирханова – обособленного подразделения ФГБУН «Дагестанского федерального исследовательского центра Российской академии наук»

Аннотация: Основываясь на параметрах парного потенциала межатомного взаимодействия Ми–Леннард-Джонса для Pt , и используя RP-модель нанокристалла, изучены температурные, барические и размерные зависимости следующих свойств: модуля упругости, коэффициента теплового расширения, изобарной теплоемкости и поверхностной энергии. Расчет уравнения состояния Pt показал хорошее согласие с экспериментом. Уравнение состояния было рассчитано вдоль пяти изотерм: T=300, 1300, 1500, 1700, 1900 К. Впервые с единых позиций выполнены расчеты температурных зависимостей указанных свойств Pt в диапазоне от 0 K до 1500 K вдоль изобар 0 и 50 ГПа. Расчеты указанных зависимостей проведены как для макро-, так и для нанокристалла кубической формы из 306 атомов. Показано, что при изобарно-изотермическом уменьшении размера нанокристалла Pt происходит уменьшение значений модуля упругости и поверхностной энергии, а значения коэффициента теплового расширения и изобарной теплоемкости увеличиваются на исследуемом интервале температур.
Ключевые слова: платина, нанокристалл, размерные зависимости, уравнение состояния, поверхностная энергия

В.В. Измайлов, М.В. Новоселова
ФГБОУ ВО «Тверской государственный технический университет»

Аннотация: Исследована нанотопография некоторых типичных технических поверхностей и экспериментально определены характеристики профиля наношероховатости как случайного процесса – автокорреляционная функция и спектральная плотность. Показано, что для исследованных поверхностей их профилограммы могут рассматриваться как реализации случайного стационарного нормального эргодического процесса. Проведена визуальная проверка нормальности процесса сравнением экспериментальных значений ординат профиля с теоретическими значениями, подчиняющимися нормальному распределению, а также сравнением полигона частот с теоретической функцией плотности вероятности нормального распределения. Количественное подтверждение нормальности процесса выполнено с применением критерия согласия Колмогорова. Показано, что на уровне значимости p=0,05  гипотеза о нормальности случайного процесса (профиля наношероховатости поверхности) не противоречит экспериментальным результатам. Определены интервалы корреляции рассмотренных процессов. Вид автокорреляционных функций и величины интервалов корреляции говорят о случайном характере профиля поверхности: на интервале, равном одному – двум средним значениям шага неровностей профиля его ординаты становятся практически некоррелированными. Графики спектральных плотностей свидетельствуют о том, что профиль поверхности можно рассматривать как широкополосный случайный шум с преобладанием низкочастотных составляющих.
Ключевые слова: поверхность, нанотопография, профильный метод, случайный процесс, нормальное распределение, автокорреляционная функция, спектральная плотность, интервал корреляции

З.В. Шомахов¹, С.С. Налимова², Р.М. Калмыков¹, К. Аубекеров², В.А. Мошников^2
1 ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
² ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»

Аннотация: Слои диоксида олова синтезированы гидротермальным методом из водного раствора SnF₂ . Наночастицы серебра осаждены на поверхность полученных слоев методом фотовосстановления. Проведено исследование морфологии поверхности образцов методом атомно-силовой микроскопии. Размер наночастиц серебра зависит от концентрации раствора AgNO₃, используемого для проведения реакции фотовосстановления. При синтезе из раствора с концентрацией 0,02 М размер полученных наночастиц составляет варьируется от 10 до 100 нм, при увеличении концентрации раствора в два раза размер наночастиц составляет порядка 100 нм. С помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии изучен состав поверхности слоев до и после осаждения наночастиц серебра. При выбранных условиях синтеза формируется слой диоксида олова без посторонних включений, и происходит осаждение металлического серебра. Химический сдвиг пиков олова и кислорода после осаждения наночастиц серебра свидетельствует об обмене электронами между оловом и серебром. Полученные слои представляют интерес для применения в области полупроводниковых адсорбционных газовых сенсоров.
Ключевые слова: диоксид олова, наночастицы серебра, газовые сенсоры, атомно- силовая микроскопия, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

И.Г. Шебзухова¹, Л.П. Арефьева^2
1 ФБГОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
² ФБГОУ ВО «Донской государственный технический университет»

Аннотация: На базе электронно-статистического метода показана связь и проведена оценка поверхностной энергии и работы выхода электрона граней кристаллов лития с учетом дисперсионного, поляризационного и осцилляционного взаимодействия атомов поверхностного слоя. Считалось, что кристаллическая решетка не имеет дефектов. Модифицированы выражения поправок и аналитического соотношения, связывающего работу выхода электрона и поверхностную энергию с учетом типа кристаллической решетки и ориентации граней. Рассчитана работа выхода электрона и поверхностная энергия гладких граней при предельных температурах существования полиморфных фаз лития. Установлено влияние полиморфных превращений и температуры на анизотропию. Температурный коэффициент работы выхода электрона бездефектного кристалла положителен и составляет порядка 0,1–1 мэВ. Результаты расчетов хорошо согласуются с экспериментальными данными для поликристаллов.
Ключевые слова: работа выхода электрона, поверхностная энергия, литий, полиморфизм

Б.М. Хуболов
ФГБОУ ВО «Кабардино- Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»

Аннотация: В работе измерены спектральные зависимости оптической плотности аморфных тонких пленок оксидной натрий-вольфрамовой бронзы тетрагональной структуры состава Na_0,3 WO₃ , конденсированной на стеклянные подложки, термостатированные при температурах 373,473 и 573K, а так же отожженные на воздухе и в вакууме, и электрохромно окрашенных. В качестве исследуемой оптической характеристики была выбрана оптическая плотность D , пропорциональная, как известно, коэффициенту поглощения. Спектральные измерения пленок, осажденных на подложки в диапазоне температур 373,473 и 573K показали однотипность спектральных характеристик, с пиком экситонного поглощения в ближнем ультрафиолете. Полоса минимального поглощения лежит в диапазоне длин волн 400÷460 нм, а примесного поглощения – широкой полосой в области 650÷1000 нм с максимумом в диапазоне 900÷1000 нм. Подобная спектральная характеристика и определяет сине-голубой цвет тонкой пленки на просвет. Изучение оптических свойств тонких пленок натрий-вольфрамовых бронз представляет собой актуальную задачу.
Ключевые слова: натрий-вольфрамовая бронза, тонкая пленка, монокристалл, электрохромный эффект, оптическая плотность, спектральные характеристики

Б.М. Хуболов
ФГБОУ ВО «Кабардино- Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»

Аннотация: Приведён краткий обзор проблемы электрохромизма в неупорядоченных тонких пленках сложных оксидов вольфрама на основе экспериментальных результатов, опубликованных ранее. Рассмотрены проблемы ионно-электронного упорядочения в сложных оксидах вольфрама M_xWO₃(M = Na, K и x=0,3), их взаимосвязь с динамикой процесса электрохромного окрашивания в этих конденсированных системах. Рассмотрены возможные пути решения обозначенных проблем. Отправной точкой нашего похода к исследованию электрохромизма и разработки физических основ технологии электрохромных устройств явился отказ от общепринятого электрохимического рассмотрения этого явления. Мы убеждены в том, что электрохромный эффект является чисто твердотельным эффектом, происходящим в конденсированной системе с сильной электронной корреляцией. Электронная структура твердого тела, имеющаяся на границе раздела твердое тело-электролит в значительной степени, управляет характером и скоростью реакций, которые протекают на его поверхности. В случае окислов роль, которую играет электронная структура особенно сложна. Все изложенное указывает на необходимость рассмотрения влияния глубоких уровней в объеме оксидной вольфрамовой бронзы и на ее поверхности, граничащей с электролитом на процесс электрохромного окрашивания.
Ключевые слова: сложные оксиды вольфрама, электрохромный эффект, оксидная вольфрамовая бронза, тонкая пленка, монокристалл

О.Р. Стародуб, В.М. Воскресенский, 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: Кристалл ниобата лития, являющийся широко используемым и весьма востребованным в настоящее время нелинейно-оптическим материалом, примечателен своей способностью к варьирования широкого спектра сегнетоэлектрических и нелинейно-оптических характеристик в зависимости от типа и концентрации примесного иона, а также от соотношения Li/Nb . На основе разработанного нами подхода к моделированию кластеров в кристалле ниобата лития, в котором рост кластера идёт не элементарными ячейками, а кислородными октаэдрами, проведён сравнительный анализ особенностей внедрения в кристалл примесных ионов иттрия и бора с одинаковым зарядом +3. Показано, что встраивание, вследствие различного ионного радиуса, идёт по двум механизмам: если для металла иттрия действует обычный механизм, когда примесной ион локализуется внутри кислородного октаэдра, то ион неметаллического элемента бора встраивается в тетраэдрические пустоты структуры, а именно в кислородные плоскости, образующие октаэдр. При этом влияние данных примесных ионов на одну из важнейших характеристик ниобата лития оказывается диаметрально противоположным :иттрий усиливает фоторефрактивный эффект, бор – понижает, что необходимо учитывать при направлении целевого использования кристаллов ниобата лития.
Ключевые слова: ниобат лития, моделирование, кластеры, вакансионные модели, дефекты подрешётки, монокристаллы, сегнетоэлектрики