ФХ-2021

А.А. Крылов, А.И. Иванова, В.Г. Алексеев, М.А. Феофанова, Н.В. Баранова
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: Методом растровой электронной микроскопии исследована морфология поверхности пленок полупроводниковых полимеров: полианилина, поли-о-толуидина, поли-α-нафтиламина. Пленки получены электрохимическим синтезом из подкисленных минеральными кислотами растворов их мономеров методом циклической вольтамперометрии. Пленки сформированы на платиновых подложках, сделанных по принципу биметаллических пластинок. Процессы обратимого окисления и восстановления полученных пленок осуществляли с применением электрического тока в водных растворах соляной кислоты, что приводило к допированию полимеров хлорид анионами. Показано, что поверхность пленок полианилина и поли-о-толуидина имеет схожую структуру, состоящую из многочисленных сферических зерен размером от 1 до 5 мкм. Поверхность пленок поли-α-нафтиламина существенно отличается и состоит из дендронов и крупных пор. При этом, во всех случаях наблюдаемые надмолекулярные образования для пленок в окисленном состоянии имеют несколько больший размер, чем для пленок в восстановленном состоянии, что обусловлено изменением конформации макромолекул.
Ключевые слова: полупроводниковые полимеры, полианилин, поли-о-толуидин, поли-α- нафтиламин, электрохимический актуатор, растровая электронная микроскопия

А.А. Кравцов^1,2, И.С. Чикулина², Д.С. Вакалов², О.М. Чапура², С.О. Крандиевский², О.В. Девицкий^1,2, В.А. Лапин^1,2
1 ФГБУН «Федеральный исследовательский центр Южный научный центр Российской академии наук»
² ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»

Аннотация: В работе впервые было исследовано влияние наночастиц серебра на люминесценцию иттрий-алюминиевого граната, легированного церием. С помощью метода химического восстановления был синтезирован золь с размером наночастиц серебра ≈100 нм. Керамический порошок люминофора иттрий-алюминиевого граната, легированного церием, был получен методом двухстадийного осаждения в уротропин. Золь наночастиц серебра в концентрациях от 0,125 до 0,1 мл вводили в порошок- прекурсор перед прокаливанием. Было показано, что при данном способе введения наночастиц серебра интенсивность фотолюминесценции возрастала по сравнению с эталоном. Оптимальной концентрацией в рамках исследования являлась концентрация 0,25 мл. При данной концентрации увеличение интенсивности фотолюминесценции на длине волны 540 нм составило порядка 10%. Проведенные исследования показали, что наночастицы серебра могут с успехом применяться для увеличения яркости люминофора иттрий-алюминиевого граната, легированного церием, без искажения и ухудшения спектральных характеристик.
Ключевые слова: наночастицы серебра, керамический порошок, люминесценция, иттрий-алюминиевый гранат, легированный церием, оптические свойства

М.Н. Коваленко¹, Н.А. Алексеенко², Л.В. Маркова², Л.С. Рутковская¹, А.П. Зажогин¹, М.П. Патапович^3
1 Белорусский государственный университет
² ГНУ «Институт порошковой металлургии имени академика О.В. Романа»
³ УО «Белорусская государственная академия связи»

Аннотация: Проведено исследование процессов образования смешанных нанопорошков Al , оксидов меди и алюминия, прекурсоров для получения нанокерамик типа CuAlO₂ и CuAl₂O₄ при воздействии сдвоенных лазерных импульсов энергией 53 мДж и между импульсным интервалом 10 мкс на мишень, состоящую из пластинок алюминия марки АД1 и меди марки М2, склеенных между собой и помещенную в закрытую стеклянную прямоугольную кювету. Установлено, что последовательное воздействие серий сдвоенных лазерных на мишень из алюминия, а затем на мишень из меди приводит к многократному увеличению выхода субоксидов AlO, ионов и атомов алюминия и меди в лазерном факеле, направляемом на подложку, при напылении пленок, по сравнению с воздействием одиночными лазерными импульсами. Изучены процессы, происходящие на поверхности подложки при напылении пленок. Показана возможность получения прекурсоров для получения нанокерамик типа CuAl₂O₄ и CuAlO₂ .
Ключевые слова: оксидированные нанопорошки Al , Al2O3 , субоксиды AlO, оксиды меди, CuAl2O4 , CuAlO2 , импульсное лазерное распыление, лазерная плазма, лазерная искровая спектрометрия

Е.С. Карташинская
ГУ «Институт физико-органической химии и углехимии им. Л.М. Литвиненко»

Аннотация: Предложен метод оценки площади A_c , приходящейся на молекулу монослоя ПАВ, вначале перехода от жидко-растянутой к жидко-конденсированной фазе на основе двух теоретических моделей. Термодинамическая модель поведения дифильных монослоев с учетом неидеальности энтропии смешения позволяет оценить величину энергий Гиббса кластеризации ПАВ на основе Π-А-изотерм, полученных при различных температурах. С другой стороны квантово-химический подход также дает возможность рассчитать данный термодинамический параметр и оценить структурные особенности получаемых монослоев. Величины энергий Гиббса кластеризации малых ассоциатов ПАВ и геометрических параметров элементарных ячеек монослоев были рассчитаны ранее с помощью квантово-химического полуэмпирического метода РМ3 для восьми классов дифильных соединений: насыщенные и этоксилированные спирты, насыщенные и цис-моноеновые карбоновые кислоты, α-гидрокси- и α -аминокислоты, N -ацилпроизводные аланина и диалкилзамещенные меламина. Эти параметры были использованы в термодинамической модели с учетом неидеальности энтропии смешения для расчета величин A_c . Оцененные значения A_c адекватно отражают экспериментальную температурную зависимость для рассматриваемого фазового перехода: с ростом температуры площадь, приходящаяся на молекулу ПАВ фиксированной длины цепи, уменьшается, и, наоборот, с ростом длины цепи ПАВ при фиксированной температуре величина A_c увеличивается. Это позволяет использовать предложенный подход в прогностических целях.
Ключевые слова: дифильный монослой, энергия Гиббса кластеризации, элементарная ячейка, фазовый переход, термодинамическая модель

Р.М. Калмыков, А.М. Кармоков, З.В. Шомахов, А.Х. Дышекова
ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»

Аннотация: В работе проведены электронно-микроскопические исследования полупроводниковых соединений на основе PbTe с примесями дисперсных фаз CdSe . Как показали результаты исследования, в исходном нелегированном соединении PbTe содержание атомов свинца составляет около 63,8 вес%, а содержание теллура составляет 36,2 вес%, т.е. соответствует стехиометрическому составу. Согласно изображениям электронного микроскопа, эти компоненты равномерно распределены по площади. Результаты исследования также показали, что образующиеся новые фазы имеют размеры зерен от 90 нм до 2 мкм. Полученные значения параметра решетки для соединения теллурида свинца и сингония хорошо согласуются с литературными данными. Структура образующихся фаз имеет такую же симметрию, как и исходное нелегированное соединение PbTe , гранецентрированную кубическую решетку с классом симметрии Fm3m . В молекулах новых образующихся фаз, в которых преобладают содержания элементов Cd и Se, обнаружено изменение сингонии кристаллической решетки.
Ключевые слова: теллурид свинца, селенид кадмия, наноразмерные структуры, параметр решетки, фазовые изменения

А.И. Иванова, К.А. Мариничева, С.А. Третьяков, А.М. Иванов, С.В. Молчанов, И.А. Каплунов
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: Проведены исследования оптического пропускания в диапазоне длин волн 2—14 мкм монокристаллов германия, легированных донорными и акцепторными примесями (удельное сопротивление германия 1—3 Ом·см), в интервале температур от 86К до 523К. Рассчитаны значения коэффициентов ослабления α для исследуемых кристаллов; минимальные значения коэффициентов ослабления (0,0015—0,0231 см-1) в интервале температур от 86К до 323К характерны для монокристаллов германия, легированных сурьмой, в диапазоне 2—11 мкм. Исследования показали, что низкие значения α и коэффициента пропускания τ на длине волны 3,39 мкм для кристаллов Ge:Sb и Ge:Bi позволяют применять эти низкоомные кристаллы германия для газовых гелий-неоновых лазеров при температурах от 86К до 323К. Исследованы температурные изменения геометрии поверхности кристалла на наноразмерном уровне. Показано, что нагрев кристаллического германия приводит к увеличению диффузного отражения излучения от поверхности. Сделан вывод о возможности использования низкоомных кристаллов германия, легированных сурьмой, в качестве элементов инфракрасной оптики в интервале температур 86—373К.
Ключевые слова: монокристаллы германия, температурная стабильность, оптическое пропускание, коэффициент ослабления, нанорельеф поверхности, диффузное отражение

А.И. Иванова¹, А.Д. Зигерт¹, С.А. Третьяков¹, Е.М. Семенова¹, Э.Т. Дильмиева², А.Ю. Карпенков¹, Е.В. Барабанова¹, Н.Ю. Сдобняков^1
1 ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
² Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН

Аннотация: В работе представлены результаты исследований микро- и наноструктуры поверхности быстрозакаленных лент сплавов Гейслера (Ni₅₇Mn₂₁Al₂₂, Ni₅₇Mn₂₁Al₁₉Si₃, Ni₄₀Co₁₀Mn₃₄Al₁₆) методами сканирующей электронной и атомно-силовой микроскопии. Рассмотрено влияние химического состава на размер, геометрию границ и структуру зерен. Показано, что все исследуемые образцы обладают наноразмерным мартенситным рельефом, определены его параметры. Установлено, что поперечное сечение лент представлено кристаллическими зернами разной формы и размера, что обусловлено отличием скоростей охлаждения по краям и в центре ленты. Проведено элементное картирование поверхности поперечного сечения лент с помощью рентгеновского энергодисперсионного спектрометра, установлено равномерное распределение химических элементов в образцах. Показано, что легирование лент состава Ni₅₇Mn₂₁Al₂₂ кобальтом вызывает изменение микроморфологии поверхности и оказывает значительное влияние на ход полевых зависимостей намагниченности и доменную структуру образцов.
Ключевые слова: сплавы Гейслера, структурное превращение, быстрозакаленные ленты, микроструктура поверхности, мартенситный рельеф

Д.В. Иванов¹, А.С. Антонов^1,2, Е.М. Семенова¹, А.И. Иванова¹, В.А. Анофриев¹, Н.Ю. Сдобняков
¹ ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
² ФГБОУ ВО «Тверская государственная сельскохозяйственная академия»

Аннотация: В работе исследуется морфология рельефа наноразмерных пленок платины на поверхности слюды с помощью сканирующего зондового (в режиме атомного-силового) и туннельного микроскопов. Пленки платины исследовались непосредственно после их получения на установке магнетронного напыления, а также после отжига в муфельной печи в воздушной атмосфере. Отжиг позволял установить возможные диапазоны изменения фрактальной размерности и высотных параметров, соответствующие деградации нанорельефа. Получены значения фрактальной размерности для пленок разной толщины при двух альтернативных методах исследования на разных исходных масштабах образцов: на основе данных атомно-силового микроскопа – c D=2,17÷2,38 и сканирующего туннельного микроскопа – c D=2,28÷2,50 в зависимости от последовательности напыления слоев и отжига пленок. Выбор последовательности операций магнетронного напыления и отжига и внешних условий позволяют формулировать рекомендации по развитию технологии «выращивания» структур с заданной морфологией поверхности.
Ключевые слова: сканирующая зондовая микроскопия, режим атомно-силового микроскопа, сканирующая туннельная микроскопия, магнетронное напыление, отжиг, нанорельеф, параметры шероховатости, фрактальная размерность, пленки платины

В.И. Иванов, С.А. Пячин
ФГБОУ ВО «Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

Аннотация: На основе стационарного решения уравнения диффузии изучена сепарация наночастиц в прозрачной полидисперсной водной суспензии с различными типами распределений по размерам под действием силы светового давления, возникающей в поле лазерного излучения интенсивностью 0,5—500 кВт/см². Установлено, что на дно кюветы преимущественно будут осаждаться частицы радиусом более 100 нм, а концентрация более мелких наночастиц во всем объеме суспензии останется без изменений. В случае симметричного начальное распределения наночастиц по размерам воздействие интенсивного светового пучка на суспензию приводит к нарушению симметрии кривой функции распределения, а также смещению максимума в область меньших размеров частиц на облучаемой поверхности. Если начальное распределение по размерам имеет несимметричный характер, исходное одномодовое распределение частиц по размерам трансформируется в двумодовое. Данная методика может быть использована для выделения
Ключевые слова: лазерное излучение, полидисперсная среда, наночастицы, осаждение, сепарация

А.Д. Зигерт, Г.Г. Дунаева, Н.Ю. Сдобняков
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: В данной работе с использованием комплекса экспериментальных методик и специализированного программного обеспечения исследуются магнитные висмутсодержащие феррит-гранатовые пленки, выращенные на подложках из гадолиний-галлиевого граната. Методом оптической магнитометрии получены предельные петли магнитного гистерезиса для дефектных и бездефектных участков висмутсодержащих феррит-гранатовых пленок. Установлено, что вдали от дефектов петля демонстрирует бескоэрцитивное поведение в пределах погрешности. Для случая перемагничивания вблизи дефекта появляется коэрцитивное состояние с H_cI ~ 1 Э. Для разных участков предельной петли магнитного гистерезиса определена фрактальная размерность. Полученные значения лежат в диапазоне D_L=1,35÷1,46 для произвольного участка пленки и D_L=1,37÷1,54 для участка с дефектами. Определены типичные морфологические характеристики поверхности висмутсодержащей феррит- гранатовой пленки. Полученные результаты позволяют для эпитаксиальных висмутсодержащих магнитных пленок феррит-граната прогнозировать взаимосвязь между значением намагниченности и значением фрактальной размерности.
Ключевые слова: магнитные пленки, феррит-гранат, объемные дефекты, доменная структура, коэрцитивная сила, фрактальная размерность, нанорельеф