ФХ-2021

Е.Н. Муратова
ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»

Аннотация: Изучение оптических свойств наноразмерных мембран пористого анодного оксида алюминия позволяет значительно расширить области применения данного материала. В работе представлены результаты тепловизионных исследований мембран пористого анодного оксида алюминия с различными структурными параметрами. Построены профили распределения температуры для мембран, полученных в различных электролитах на основе серной, щавелевой и ортофосфорной кислотах. Установлено, что экранирование ИК излучения сильнее (примерно на 30%) проявляется у мембран с меньшим диаметром пор d^s_pore ≈20 нм по сравнению с мембранами, у которых d^l_{por e} ≈нм. Это связано с рассеиванием теплового излучения на неоднородностях структуры, которых значительно больше в мембранах пористого анодного оксида алюминия, полученных на серной кислоте. В качестве источников неоднородности выступают поры малого диаметра, недотравленные области и дефекты. Также, за счет повышенной активности серной кислоты по сравнению с другими используемыми кислотами большее количество анионов встраивается в структуру образца.
Ключевые слова: пористый оксид алюминия, мембраны, диаметр пор, оптические свойства, тепловизизор, ИК излучение

А.В. Матвеев¹, М.Ю. Машуков¹, А.В. Нартова^1,2, Н.Н. Санькова^2,1, А.Г. Окунев^1,2
1 ФГБАОУ ВО «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет»
² ФГБУН «Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук»

Аннотация: Исследование материалов методами микроскопии нередко включает стадию подсчета количества наблюдаемых объектов и определения их статистических параметров, для чего необходимо измерять сотни объектов. В работе описан облачный сервис DLgram01, который позволяет специалистам в области материаловедения, не имеющих навыков программирования, выполнять автоматизированную обработку изображений–определять количество и параметры (площадь, размер) изучаемых объектов. Сервис разработан с использованием новейших достижений в области глубокого машинного обучения, для обучения нейронной сети пользователю необходимо разметить несколько изучаемых объектов. Обучение нейронной сети производится автоматически за несколько минут. Важными особенностями сервиса DLgram01 является возможность корректировать результаты предсказания нейронной сети, а также получение детальной информации о всех распознанных объектах. Использование сервиса позволяет существенно сократить временные затраты на количественный анализ изображений,снизить влияние субъективного фактора, повысить точность анализа и его эргоемкость.
Ключевые слова: микроскопия, распознавание, наночастицы, глубокие нейронные сети, искусственный интеллект

Е.В. Мараева, В.А. Мошников
ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»

Аннотация: Работа посвящена анализу возможности применения метода тепловой десорбции азота для определения размеров наночастиц в композициях на основе гидроксиапатита и оксида цинка, изготовленных в форме таблеток с помощью ручного гидравлического пресса. Исходные порошки гидроксиапатита получены методом химического осаждения с использованием микроволнового излучения. С применением сорбционного метода БЭТ анализируется удельная поверхность порошков, составляющих композиции, до и после прессования, исследуется влияние состава композиций на удельную поверхность. Приводится расчет средних размеров наночастиц в композициях на основе результатов сорбционных измерений в рамках моделей сферических и стержневидных наночастиц. Область применения рассматриваемых материалов – медицина, в том числе использование в адресной доставке лекарств и в костной инженерии в качестве биоактивных покрытий, нанесенных на поверхность металлического биоимплантата.
Ключевые слова: гидроксиапатит, оксид цинка, адсорбция, удельная поверхность

Д.В. Мамаев, С.А. Меркурьев, О.В. Малышкина
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: Авторами получены образцы пьезоэлектрической керамики ниобата калия натрия с концентрацией пор 10,25 и 40 объемных %. Разработана капсульная свёрточная искусственная нейронная сеть для определения процентного содержания пор по изображению. C помощью растрового электронного микроскопа получено обучающее  множество примеров (фотографии поверхности и сколов подготовленных образцов). Разработка и апробация капсульной свёрточной искусственной нейронной сети осуществлена в несколько этапов. На первом проведено ее обучение с помощью метода обратного распространения ошибки. На втором – тестирование на проверочном множестве. На заключительном этапе проведено сравнение полученных результатов с результатами метода сравнения плотности материала. Показано, что данный метод можно использовать для решения задачи определения процентного содержания пор в KNN , поскольку полученные результаты сопоставимы с результатами, полученными другим методом. Установлено, что в образцах, в которых не были специально добавлены поры, также присутствуют поры (порядка 5 %).
Ключевые слова: пьезоэлектрическая керамика, капсульная свёрточная искусственная нейронная сеть, искусственные нейронные сети, содержание пор

О.В. Малышкина, К.В. Пацуев, А.И. Иванова, М. Али
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: Авторами исследовано влияние температуры синтеза ниобата натрия, на состояние поляризации в образцах керамики чистого ниобата натрия и модифицированного литием. Проведено сравнительное исследование структуры и пироэлектрических свойств полученных образцов. Показано, что введение в качестве модификатора лития приводит к существенному изменению структуры в глубине образцов керамики на основе ниобата натрия. Если в глубине образцов чистого ни ниобата натрия, как и на поверхности, различаются отдельные зерна, то центральная часть керамики ниобата натрия-лития представляет собой сплошной массив, в котором отдельные зерна не наблюдаются. Во всех образцах, кроме чистого ниобата натрия, синтезированного двойным синтезом (первый при 650 °C, второй при 700 °C), установлено существование градиента поляризации по толщине образцов, направленного от стороны, соответствующей положительному концу вектора поляризации к стороне, соответствующей отрицательному концу вектора поляризации.
Ключевые слова: пьезоэлектрическая керамика, бессвинцовые материалы, пироэлектрический эффект, спонтанная поляризация, структура зерен

В.В. Малашенко^1,2, Т.И. Малашенко^3,4
1 ГУ «Донецкий физико-технический институт имени А.А. Галкина»
² ГОУ ВПО «Донецкий национальный университет»
³ ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет»
⁴ Донецкий национальный университет экономики и торговли им. Туган-Барановского

Аннотация: Теоретически проанализирована высокоскоростная деформация сплавов, содержащих зоны Гинье-Престона, в условиях высокоэнергетических внешних воздействий. Анализ выполнен в рамках теории динамического взаимодействия структурных дефектов. Исследуемый механизм диссипации заключается в необратимом переходе энергии внешних воздействий в энергию дислокационных колебаний. Получено аналитическое выражение динамического предела текучести с учетом всех структурных дефектов, содержащихся в сплаве. Показано, что в условиях высокоэнергетических внешних воздействий наноразмерные дефекты влияют на характер зависимости механических свойств от концентрации атомов второго компонента.  Зависимость динамического предела текучести от концентрации атомов второго компонента становится немонотонной и имеет минимум. Выполнены численные оценки концентрации, при которой предел текучести становится минимальным. При таком значении концентрации происходит переход от доминирования торможения дислокации зонами Гинье-Престона к доминированию торможения атомами второго компонента.
Ключевые слова: высокоскоростная деформация, дислокации, зоны Гинье-Престона, точечные дефекты, наноматериалы

В.А. Лапин^1,2, А.А. Кравцов^1,2, Д.С. Кулешов¹, Ф.Ф. Малявин^1
1 ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»

Аннотация: В работе исследована возможность улучшения качества гетероэпитаксиальных структур Ge/Si с буферным слоем. Показано, что при использовании подготовительного слоя, состоящего из наноостровков,  зарощенных низкотемпературным буферным слоем, возможно проявление так называемого эффекта аннигиляции дислокаций несоответствия в объеме буферного слоя  Buf, что  значительно улучшает приборное качество получаемых структур. Представлена зависимость морфологии поверхности слоя чистого Ge на буфере от времени роста наноостровков в интерфейсе Si /Buf . Выявлены оптимальные технологические параметры роста наноостровков для получения слоя Ge с минимальной значением шероховатости. Наилучших результатов удалось достичь при времени осаждения наноостровков 2 мин. При этом была достигнута минимальное значение шероховатости поверхности, равное 78 нм. Показано, что при дальнейшем увеличении размеров наноостровков, процесс аннигиляции дефектов замедляется, и рост низкотемпературного буферного слоя сменяется трехмерным островковым ростом, что увеличивает перепады рельефа поверхности выращиваемого слоя.
Ключевые слова: гетероэпитаксия, молекулярно-лучевая эпитаксия, дислокации несоответствия, буферный слой, аннигиляция дефектов

Д.С. Кулешов, А.В. Блинов, А.А. Блинова, М.А. Ясная, Д.Г. Маглакелидзе, О.К. Вишницкая
ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»

Аннотация: На первом этапе были синтезированы объекты исследования – диоксид кремния методом Штобера, где в качестве прекурсора использовали тетраэтоксисилан, и нанокомпозит ZnO–Au золь-гель методом с использованием в качестве прекурсора 2–водного ацетата цинка. На втором этапе, микроструктуру и морфологию полученных образцов исследовали методом растровой электронной микроскопии на сканирующем электронном микроскопе «MIRA-LMH» фирмы «Tescan» с применением как классического детектора вторичных электронов, так и дополнительных детекторов – внутрилинзового детектора вторичных электронов и детектора отраженных электронов. В результате исследований установлено, что при использовании детектора вторичных электронов получаются изображения с топографическим контрастом и практически без шумов. При использовании внутрилинзового детектора вторичных электронов создаются изображения только материального контраста, без влияния рельефа поверхности. Также использование данного детектора позволило получить высококачественные изображения с большим разрешением на расстоянии от образца 5 мм. При использовании детектора отраженных электронов с рабочим расстоянием до образца 8 мм и увеличении разрешающей способности микроскопа, полученные изображения имеют низкий контраст границ, но представляют композиционную информацию с высокой чувствительностью. Таким образом, установлено, что внутрилинзовый детектор вторичных электронов, с рабочим расстоянием до образца 5 мм, является оптимальным для получения четких изображений микроструктры поверхности наноматериалов при многократном увеличении.
Ключевые слова: диоксид кремния, нанокомпозит ZnO–Au, сканирующая электронная микроскопия, детекторы, микроструктура

Ю.В. Кузнецова
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: Предложена методика, оптимизирующая метод контактной силовой спектроскопии. С помощью макроязыка, интегрированного в программное обеспечение NOVA установки сканирующего зондового микроскопа Solver P47, был разработан алгоритм, позволяющий анализировать силовые кривые, не покидая его основного интерфейса. Апробация метода выполнена на образцах синтезированного полимера, поскольку одним из важнейших механических свойств, определяющим их спектр областей применения, является упругость. В работе получены локальные значения модуля Юнга на поверхности полимера методом контактной силовой спектроскопии c применением скрипта YUNG, разработанного с помощью макроязыка, интегрированного в программу управления сканирующего зондового микроскопа. Показано, что применение скрипта YUNG позволяет оптимизировать метод контактной силовой спектроскопии по поиску показателя степени γ, выбору модели для расчета силы взаимодействия для дальнейшего определения локального модуля Юнга.
Ключевые слова: атомно-силовая микроскопия, метод контактной атомно-силовой спектроскопии, модуль Юнга, модуль упругости, задача Герца

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

Аннотация: Получена тонкая пленка интерметаллида Li_xAu_y при комнатной температуре при напылении атомов Li на слой адсорбированного золота на поверхности вольфрама. Исследованы процессы электронно-стимулированной десорбции (ЭСД) атомов Li с поверхности  Li_xAu_y. Показано, что ЭСД атомов Li может наблюлаться только в том случае, когда напылено не менее одного монослоя атомов Li и с Au . Зависимость выхода ЭСД атомов Li от количества напыленного Li и Au имеет максимум при напылении двух монослоев атомов Li на Au. Полученные результаты свидетельствуют о формировании  Li_xAu_y различной стехиометрии: от  Li_xAu_y с дефицитом атомов лития до LiAu при напылении двух монослоев атомов Li . В энергетическом распределении по кинетическим энергиям десорбирующихся атомов Li обнаружено два пика: высокоэнергетический и низкоэнергетический. Первый из них связан с десорбцией атомов Li из Li_xAu_y, а второй в десорбцией атомов Li из верхнего монослоя атомов Li .
Ключевые слова: электронно-стимулированная десорбция, адсорбция, литий, золото, интерметаллические соединения