ФХ-2022

Е.В. Мараева¹, С. Токмеилова¹, Д.Р. Сагитова¹, И.Е. Кононова¹, В.А. Мошников¹, С.А. Скорникова^2
1 ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»
² ФГБОУ ВО Иркутский национальный исследовательский технический университет

Аннотация: В работе рассматривается серия цеолитных материалов, применяемых в качестве катализаторов. Так как формирование мезопористости в микропористой матрице является одним из методов повышения эффективности цеолитных материалов в катализе, необходим контроль параметров их пористой структуры. Изучено влияние постсинтетической обработки растворами кислот и щелочей на удельную поверхность цеолитов типа BEA. Методом низкотемпературной (при 77 К) адсорбции паров азота определена внешняя удельная поверхность (без учёта микропор) и объем микропор в
образцах на приборе Sorbi. Показано, что модифицирование цеолита типа BEA концентрированными минеральными кислотами приводит и к снижению объема микропор, и к снижению удельной поверхности. Вместе с тем, методом рентгенофазового анализа установлено, что обработка концентрированными кислотами не приводит к разрушению кристаллической структуры цеолитов. В случае обработки растворами щелочи у образцов возрастает удельная поверхность и резко снижается
объем микропор.
Ключевые слова: цеолиты, тип ВЕА, иерархия, мезопоры, микропоры, адсорбция, удельная поверхность

Н.И. Непша, А.Д. Веселов, К.Г. Савина, С.С. Богданов, А.Ю. Колосов, В.С. Мясниченко, Н.Ю. Сдобняков
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: В данной работе методом молекулярной динамики с использованием многочастичного EAM-потенциала исследованы биметаллические наночастицы Cu-Ag пяти стехиометрических составов различного размера. Установлены закономерности структурообразования, описаны их характерные особенности. В частности, в составах с 10, 70 и 90 ат.% содержанием Cu после охлаждения расплавов образуются характерные структуры ГЦК с пересекающимися плоскостями атомов ГПУ фазы. В составах 30 и 50 ат.% Cu доля распознанных фаз не превышает 20% от общего числа атомов. Выявлена тенденция к образованию структуры ядро-оболочка в составах с высоким содержанием меди, в то время как в наносплаве с преобладанием серебра формируется так называемая луковичная структура. С использованием калорических кривых потенциальной части внутренней энергии определены температуры плавления и кристаллизации. Установлено, что концентрационные зависимости температуры плавления биметаллических наночастиц Cu-Ag имеют минимум, отвечающий эквиатомному составу, для всех исследованных размеров. Для температуры кристаллизации как концентрационные зависимости, так и размерные выражены слабее, но также эквиатомному составу для всех размеров соответствует минимальное значение температуры кристаллизации. C увеличением размера биметаллических наночастиц Cu-Ag наблюдается слабый рост температуры кристаллизации.
Ключевые слова: метод молекулярной динамики, LAMMPS, EAM-потенциал, метод сопоставления полиэдрических шаблонов, биметаллические наночастицы, серебро, медь, структурообразование, температуры плавления и кристаллизации

Н.В. Сидоров, М.В. Смирнов, Р.А. Титов, Н.А. Теплякова, 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: Методом фотолюминесценции в видимой области спектра (λ = 380-700 нм) исследованы оптические свойства номинально чистых кристаллов LiNbO_3стех, близкого по составу к стехиометрическому LiNbO_3стех (6,0 мас.% K2O), LiNbO_3конг и номинально чистых кристаллов LiNbO₃:B (0,55 и 0,83 мол. % B₂O₃ в шихте), полученных методом Чохральского по технологии прямого твёрдофазного легирования шихты конгруэнтного состава оксидом бора (B₂O₃). Обнаружено, что интенсивность фотолюминесценции растет в ряду кристаллов LiNbO_3стех, LiNbO_3стех (6,0 мас.% K₂O), LiNbO_3конг и определяется изменением концентрации глубоких ловушек электронов (NbLi — катион ниобия, локализованный в литиевом октаэдре) при изменении стехиометрии этих кристаллов. В кристаллах LiNbO₃:B (0,55 и 0,83 мол. % B₂O₃ в шихте) интенсивность фотолюминесценции близка к таковой для кристалла LiNbO_3стех, что обусловлено приближением состава и структуры кристаллов LiNbO₃:B (0,55 и 0,83 мол. % B₂O₃ в шихте) к составу и структуре стехиометрического кристалла.
Ключевые слова: ниобат лития, кристалл, дефекты, прямое твердофазное легирование, фотолюминесценция

Н.В. Сидоров, А.В. Кадетова, Р.А. Титов, Н.А. Теплякова, 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: Методом рентгеноструктурного анализа исследованы особенности дефектной структуры номинально чистых кристаллов LiNbO₃:B, выращенных методом Чохральского по технологии прямого твёрдофазного легирования шихты конгруэнтного состава ортоборной кислотой (H₃BO₃). В работе обнаружено, что в кристаллах LiNbO₃:B длины связей Ме-О (Ме-Li, Nb) в кислородно-октаэдрических
кластерах МеО₆, ответственных за сегнетоэлектрические и нелинейно оптические свойства кристалла, существенно отличаются от таковых для номинально чистого конгруэнтного кристалла ниобата лития LiNbO_3конг. Отличия в длинах связей обусловлены изменением свойств расплава, содержащего бор, технологическими параметрами роста кристаллов LiNbO₃:B и локализацией следовых количеств бора в тетраэдрических пустотах структуры кристалла ниобата лития. Результаты
исследования кристаллов LiNbO₃:B сравниваются с таковыми для номинально чистых кристаллов LiNbO_3конг и LiNbO_3стех (5,5 мас.% К₂О).
Ключевые слова: ниобат лития, кристалл, дефекты, прямое твердофазное легирование, рентгеноструктурный анализ

А.С. Стречень, Ю.А. Курносов, А.Ю. Карпенков, А.И. Иванова, А.И. Синкевич, Е.М. Семенова, Ю.Г. Пастушенков
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: Представлены результаты исследования кристаллической структуры, магнитных свойств, а также микро- и доменной структуры поверхности серии соединений Tb_0,16Ho_0,84Fe_2,00-xCo_x (x = 0,1; 0,2; 0,3; 0,4). Показано, что с увеличением относительного содержания кобальта параметр кристаллической решетки a уменьшается от 7,310 Å при x = 0,1 до 7,304Å при x = 0,4, а температура Кюри увеличивается соответственно от 581 до 614 К. Экспериментально установлено, что с ростом x удельная намагниченность насыщения линейно уменьшается с ростом температуры. Обнаружено, что механическое воздействие на поверхность шлифов в процессе полировки может приводить к возникновению регулярного микрорельефа. Представлены результаты исследования доменной структуры поверхности. Показано, что конфигурация и линейные размеры доменов изменяются в результате воздействия на поверхность образцов.
Ключевые слова: интерметаллиды, фаза Лавеса, магнитные свойства, поверхность, микроструктура, доменная структура

С.А. Эльчепарова, А.А. Кокоева
ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»

Аннотация: Представляло интерес провести поиски люминесцентных реакций на тербий в комплексах с производными сульфосалициловой кислоты и по их усилению путем исследования влияния третьих компонентов (аминополикарбоновые кислоты, органические основания и поверхностно-активные вещества). Как показали результаты проведенных исследований, поверхностно-активные вещества
увеличивают интенсивность свечения ионов тербия в комплексах с производными сульфосалициловой кислоты. Установлено существование яркой люминесцентной реакции зеленого цвета тербия в комплексе с метиловым эфиром S-(4-броманилидом) сульфосалициловой кислоты. Подобраны оптимальные условия комплексообразования тербия и разработаны высокочувствительные люминесцентные методы определения тербия в различных объектах. Тербий переводят в люминесцирующее комплексное соединение с органическим реагентом – метиловым эфиром S-(4-броманилидом) сульфосалициловой кислоты в присутствии катионного поверхностно-активного вещества хлорида децилпиридиния в соотношении 1: 2: 13, pH= 7,9 ± 0,08. Получаемое
комплексное соединение тербия при облучении ультрафиолетовым светом ртутной лампы дает интенсивную люминесценцию зеленого цвета, устойчивую во времени стояния и облучения. Предложенный способ позволяет определить тербий в оксидах редкоземельных элементов, являющихся тушителями люминесценции с чувствительностью 10-6 – 10-8%, минуя стадию экстракции.
Ключевые слова: наноразмерные частицы, редкоземельные элементы, лантаниды, органический реагент, комплексное соединение, тербий, люминесценция, предел обнаружения

В.А. Анофриев¹, А.В. Низенко¹, Д.В. Иванов¹, А.С. Антонов², Н.Ю. Сдобняков^1
1 ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
² ФГБОУ ВО «Тверская государственная сельскохозяйственная академия»

Аннотация: В данной работе с использованием различных программных продуктов Gwyddion, Mountains 9 DigitalSurf, Image Analysis P9, а также собственной разработки FractalSurface проанализированы возможности расчёта фрактальной размерности для различных типов данных с помощью нескольких методов подсчёта (метод подсчёта кубов, метод триангуляции, метод вариации, метод спектра мощности, метод «скейлинг» анализа, метод морфологических огибающих) и возможности по работе с полученными значениями, такими, как: выделение линейного участка графика для пересчёта итогового значения размерности, применение матричных конволюционных фильтров с различными ядрами свёртки для обработки изображений и пакетный анализ исследуемых изображений. На текущий момент времени нет программного продукта, который бы удовлетворял всем требованиям проведения анализа изображений на наличие самоаффинных структур, однако наличие достаточного функционала в основном зависит от типа исследования. Проведённый сравнительный анализ получаемых результатов позволяет оценить возможности программного продукта для дальнейшего использования в качестве инструментов для: автоматизации процесса определения фрактальной размерности, первичной обработки изображений.
Ключевые слова: фрактальная размерность, метод подсчета кубов, метод вложенных кубов, метод триангуляции, вариационный метод, метод спектра мощности, метод «скейлинг» анализа, метод морфологических огибающих, программное обеспечение по обработке изображений

З.А. Ахматов¹, З.А. Ахматов^2,1
1 ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
² ФГБУН Федерального научного центра «ВНЦ РАН»

Аннотация: Используя расчеты из первых принципов была исследована возможность управления электронной зонной структурой однослойного графена. Показано, что при адсорбции атомов калия на поверхность графена в его электронном спектре появляется энергетическая щель. Также замечено, что величина запрещенной зоны сильно зависит от количества адсорбированных атомов, а именно, при увеличении количества адсорбируемых атомов запрещенная зона в графене может как увеличиваться, так и исчезать. Так, например, когда на 32 атома углерода в решетке графена приходится один атом калия, величина запрещенной зоны составляет ∆E = 0,1 эВ. Увеличение числа атомов калия до двух приводит к исчезновению энергетической щели, тогда как для трех атомов калия она составляет ∆E = 0,22 эВ. Следует также отметить, что появление запрещенной зоны при адсорбции не приводит к нарушению симметрии графеновых подрешеток. Данное наблюдение представляется нам интересным, так как по мнению многих авторов, именно нарушение симметрии подрешеток является основной причиной появления запрещенной зоны в графене.
Ключевые слова: графен, электронная зонная структура, расчеты из первых принципов, адсорбция, атомы щелочных металлов

И.Н. Беляева¹, И.К. Кириченко², Н.Н. Чеканова^3,4
1 «Белгородский государственный национальный исследовательский университет»
² Харьковский национальный автодорожный университет
³ Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина
⁴ Харьковский учебно-научный институт «Каразинская школа бизнеса»

Аннотация: В текущей научной литературе самые различные нелинейные обыкновенные дифференциальные уравнения широко и успешно применяются для описания реальных процессов в различных областях естественных наук: в оптике, в теории упругости, молекулярной физике и др. К примеру, уравнения Ермакова и Риккати используют для решения квантового уравнения Шредингера, в электродинамике. Однако хорошо и надежно разработанных и общепринятых методов решения нелинейных дифференциальных уравнений, к сожалению, не имеется. Кроме того, большинство уравнений Риккати не интегрируются даже в квадратурах. В настоящей работе для построения решений нелинейных уравнений Ермакова и Риккати предлагается использовать соответствующие так называемые присоединенные линейные дифференциальные уравнения, решения последних находится в виде степенных рядов с помощью современных компьютерных систем аналитических вычислений. Предложенным способом в настоящей работе вычислены решения для некоторых нелинейных уравнений Ермакова и Риккати. Показано непосредственной подстановкой, что полученные решения в виде степенных рядов удовлетворяют рассмотренным нелинейным уравнениям Ермакова и Риккати с известной точностью. Для описания химических и физических свойств наноструктур на квантовом уровне могут быть использованы решения нелинейных уравнений Ермакова и Риккати. Решения нелинейных уравнений Ермакова и Риккати могут успешно применяться при решении стационарных и времени-зависящих уравнений Шредингера.
Ключевые слова: обыкновенные дифференциальные уравнения, уравнение Ермакова, уравнение Риккати, математическое моделирование, степенные ряды, компьютерная система Maple

Р.А. Магомедов, Э.Н. Ахмедов
филиал ФГБУН «Объединённый институт высоких температур Российской академии наук»

Аннотация: В работе представлен расчёт изотерм уравнения состояния водяного пара в диапазоне температур от T = 773 K до T = 1673 K. Расчёт произведён с помощью специально разработанного программного модуля «Fract EOS». Предложен подход повышающий точность расчётов ранее описной методики. Если имеются табличные данные соотношения P-V-T (P-ρ-T) для нескольких температур и полученные по ним зависимости показателя производной дробного порядка α(ρ) (который является подгоночным), то можно с помощью интерполяции по температуре для нескольких значений плотности получить зависимость α(ρ) для температуры внутри диапазона. После чего, возможно с высокой точностью рассчитать уравнение состояния при данной температуре, для которой в литературе нет экспериментальных значений. Полученные результаты показывают хорошее согласие с экспериментальными данными. Показано, что методика подходит для расчёта изотерм в областях температур, которые не представлены в табличных справочных данных.
Ключевые слова: уравнение состояния, интегро-дифференцирование дробного порядка, соотношения Максвелла, потенциал Гельмгольца, статистическая сумма, водяной пар, изотерма, теплофизические свойства