Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году


Колонка редактора


Моделирование процесса синтеза из газовой среды наночастиц Cu-Au: общий анализ

Аннотация: Методом молекулярной динамики проведена имитация процесса синтеза из высокотемпературной газовой фазы нанокластеров целевого состава CuAu. В качестве начальной конфигурации были использованы 91124 атомов Cu и Au, расположенных хаотично в пространстве со средним расстоянием между ними в 30 Боровских радиусов. Набор параметров был выбран таким образом, чтобы имитировать условия конденсации в среде инертного газа (IGC – inert gas condensation). На основе полученных данных сделаны выводы об основных этапах эволюции модельной системы при охлаждении со скоростью отвода термической энергии 108 К/с. Показано, что начальная стадия синтеза состоит из пяти различных этапов, постепенно приводящих к формированию первичных сферических наночастиц бинарного сплава CuAu. На конечном этапе происходит завершающая трансформация формирующихся первичных наночастиц, заключающаяся в практически полном исчезновении исходной атомной атмосферы с образованием сферичных бинарных наночастиц, характерной особенностью которых является вытеснение атомов золота на поверхность.

Влияние атомов золота на строение наночастиц Cu-Au при моделировании процесса газофазного синтеза

Аннотация: Численным анализом на основе метода молекулярной динамики рассмотрен процесс формирования из высокотемпературной газовой среды бинарных нанокластеров Cu-Au разного целевого состава. Основное внимание было уделено изучению вопроса формирования кристаллической структуры в таких кластерах и определения ее типа. Показано, что рост процентного содержания атомов золота в первичной газовой среде существенно влияет на образование внутреннего строения имитируемых наночастиц. При относительно небольшой добавке происходит полное исчезновение кластеров с ГЦК строением с формированием наночастиц практически только с пятичастичной симметрией с подавляющим преобладанием Dh конфигурации. Если испарять оба прекурсора с равной скоростью, то рост процентного содержания в газовой смеси атомов золота приводит к тому, что кластеры CuAu часто оказываются неспособными сформировать какую-либо явно различимую кристаллическую форму, из-за чего примерно каждый четвертый кластер фиксировался в аморфном состоянии. Сделан вывод, что причиной данного явления может быть разделение атомов разного сорта, характерное для бинарных наночастиц моделируемого химического состава.

Влияние комбинированной деформационной обработки на магнитотепловые свойства сплавов Гейслера

Аннотация: В настоящей работе представлены результаты комплексных исследований влияния деформации, полученной методом всесторонней изотермической ковки, на магнитокалорические свойства сплава Гейслера на основе Ni-Mn-Ga. Прямые измерения адиабатического изменения температуры показали, что в результате циклирования образца в магнитном поле μ0ΔH=1,85 Тл, ΔTad(T)0→H может уменьшаться на величину, соответствующую необратимому изменению температуры на этапе первого цикла намагничивания, связанному с выделением срытой теплоты перехода. Пренебрежение этим эффектом приводит к завышенной оценке магнитокалорического эффекта материалов с переходом первого рода. Анализ влияния деформационной обработки на температуры фазовых превращений и величину магнитокалорического эффекта указывает на то, что применение всесторонней изотермической ковки к исходному составу привело к незначительному уменьшению намагниченности, а следовательно и величины магнитокалорического эффекта, а также смещению температуры фазового перехода в сторону низких температур и уменьшение ширины температурного гистерезиса на температурных зависимостях магнитных свойств, измеренных в процессе нагревания и охлаждения образца.

Влияние паров теллура на формирование структуры и диэлектрические свойства многокомпонентной системы на основе ниобата натрия-калия

Аннотация: В работе представлены результаты исследования влияния паров парателлурита в процессе спекания на структуру и диэлектрические свойства многокомпонентной системы на основе керамики ниобата натрия–калия (mKNN) общей формулой (Na0,5K0,49Li0,05Sr0,05)(Nb0,9Ta0,05Ti0,05)O3. Установлено, что парателлурит входит в состав керамики, изменяя форму и увеличивая размер зерен на порядок. Если зерна, содержащие только материал mKNN, имеют кубическую форму, то присутствие теллура приводит к формированию зерен в виде достаточно длинных трубок (когда длина в несколько раз превышает диаметр) с пористой внутренней структурой. Введение в состав mKNN добавки TeO2 приводит к исчезновению максимума на температурной зависимости диэлектрической проницаемости при температуре 240°С, соответствующему несегнетоэлектрическому структурному фазовому переходу, и сглаживанию резонансного – антирезонансного пика в диапазоне 5 – 15 МГц, появляющегося в системе KNN при введении модификаторов.

Исследование влияния мольного соотношения реагентов на размерные и структурные характеристики наночастиц гексацианоферрата кобальта

Аннотация: В рамках данной работы проведено исследование влияния мольного соотношения на размерные и структурные характеристики наночастиц гексацианоферрата кобальта. Синтез проводили химическим методом в водной среде с использованием гексацианоферрата калия и нитрата кобальта. В результате исследования образцов методом динамического рассеяния света получены значения гидродинамического радиуса наночастиц. Установлено, что минимальным размером (R = 76 нм) обладает образец с мольным соотношением K3[Fe(CN)6] : Co(NO3)2 = 4 : 1. С помощью растровой электронной микроскопии установлено, что образцы гексацианоферрата кобальта представляют собой агрегаты неправильной формы, состоящие из наночастиц диаметром от 50 до 150 нм. В результате рентгенофазового анализа установлено, что образцы обладают гранецентрированной кубической кристаллической решеткой (Fm 3 m). По уравнению Дебая-Шеррера, средний размер кристаллитов в образцах составляет от 17 до 20 нм.

Влияние взаимодействия атомов бария на поверхности рениевого полевого эмиттера на работу выхода

Аннотация: С помощью полевой электронной и десорбционной микроскопии исследована модификация эмиссионной поверхности в нанометровом масштабе при адсорбции атомов бария на поверхности рениевого полевого эмиттера. Получены полевые электронные изображения поверхности эмиттера, отражающие локализацию атомов бария на поверхности эмиттера, представляющую квазисферическую поверхность монокристалла рения. Показано влияние температуры эмиттера с адсорбированным барием на изменение работы выхода эмиттера. Напыление при комнатной температуре приводит к появлению зависимости работы выхода от концентрации адсорбата с минимумом в области оптимального покрытия. Отжиги эмиттера при T=600 K после напыления каждой порции бария вызывают исчезновение минимума. Работа выхода после достижения минимального значения (оптимальное покрытие адсорбированными атомами) остается постоянной при увеличении количества адсорбированных атомов бария на поверхности эмиттера. На полевом электронном изображении обнаружено резкое изменение локализации атомов бария, обусловленное фазовым переходом с образованием островков в области грани (011̅1̅ ) рения. Изменение характера зависимости работы выхода связано с фазовым переходом в пленке бария с образованием островков бария. Концентрация бария в островке постоянна и соответствует оптимальному покрытию. Работа выхода островка является минимальной и определяет эмиссионные свойства эмиттера. Кратковременный отжиг эмиттера с адсорбированным барием с концентрацией, меньше оптимальной, снижает работу выхода до значения близкого к минимальному. Последующий отжиг не изменяет работу выхода. Вольтамперные характеристики полевого эмиттера при адсорбции атомов бария смещаются в область низких напряжений и перестают смещаться с наступлением фазового перехода.

Переполяризационные свойства медьсодержащих кристаллов триглицинсульфата

Аннотация: В работе представлены результаты анализа экспериментальных данных, полученных при регистрации петель диэлектрического гистерезиса и полевых зависимостей переключаемой поляризации исходных и отожженных кристаллов триглицинсульфата, легированных медью в диапазоне концентраций (4,2-8,7)∙10-3 вес.%. Экспериментально установлено, что петли диэлектрического гистерезиса для исследуемых кристаллов не имеют искажений. Показано, что значения относительной и эффективной диэлектрических проницаемостей и переключаемой поляризации для кристаллов ТГС: Cu2+ увеличиваются с ростом концентрации примесей. Полевые зависимости эффективной диэлектрической проницаемости имеют экстремумы: до отжига образцов максимумы кривых εeff(E) соответствуют полям порядка (20-40)∙103 В∙м-1, а для отожженных эти поля составляют ~(15-30)∙103 В∙м-1. Отжиг образцов увеличивает подвижность доменных стенок, что способствует преобразованию линзовидных зародышей доменов в ламели.

Распад фуллерена C28 в атмосфере азота при нагреве

Аннотация: Проведено исследование поведения фуллерена С28 при нагревании в атмосфере азота. Расчеты выполнены с помощью метода термодинамического моделирования, который заключается в полном термодинамическом анализе системы с использованием программного комплекса TERRA. Диапазон минимальных и максимальных значений температур нагрева – 273-3373 К, давление 0,1 МПа. Построен график баланса углерода в системе С28 – N2, определены протекающие химические реакции, для каждой реакции выделены температурные интервалы. Установлены температурные интервалы термической стабильности углеродных наночастиц в конденсированной и паровой фазах. В газовой фазе пар С28 демонстрирует повышенную термодинамическую устойчивость и только при высоких температурах вступает в реакции с парами, о чем свидетельствует резкое снижение его содержания. Рассчитаны константы равновесия реакций, а также приведены графики зависимости констант равновесия реакций от температуры. Для каждой протекающей реакции произведена аппроксимация расчетных данных линейной зависимостью.

Ориентационная зависимость межфазной энергии низкотемпературной модификации титана на границе с органической жидкость

Аннотация: В рамках электронно-статистического метода проведены вычисления межфазной энергии низкотемпературной модификации титана на границе с неполярными органическими жидкостями, получены поправки к межфазной энергии на дисперсионное взаимодействие ячеек Вигнера-Зейтца и осцилляцию электронной плотности в переходном слое, поляризацию поверхностных ионов металла и органической жидкости в поле полубесконечного металла. При расчете межфазной энергии рассматриваются изменения всех компонентов энергии металлической связи в переходном слое – собственные энергии электронного газа, энергии взаимодействия электронного газа с ионами. Установлено влияние органической жидкости на ориентационную зависимость межфазной энергии альфа-титана и поправок к межфазной энергии с учетом диэлектрической проницаемости органической жидкости. Показано, что дисперсионная и осцилляционная поправки увеличивают межфазную энергию, а поляризационная поправка снижает межфазную энергию. Для этой структуры титана получена резкая анизотропия межфазной энергии и поправок.

Разработка ручного экструдера для гомогенизации липосом

Аннотация: Лекарственные препараты с использованием липосом вызывают большой интерес в фармацевтике. Они повышают терапевтический индекс препарата за счет заключения лекарственного вещества внутрь биосовместимой липидной оболочки, которая выпускает раствор только в необходимой области. Такие лекарства уже показали свою эффективность при лечении заболеваний, связанных с онкологией, дерматологией неврологией, хирургией и др. Для использования липосом в этих целях, необходимо чтобы их размер был в интервале от 50 до 200 нм. Существует несколько способов создать везикулы такого размера, но в основном используют либо воздействие ультразвука на раствор липосом, либо экструзию. Метод экструзии является методом, позволяющим получить наиболее гомогенный раствор из липосомальных частиц. Для проведения экструзии, требуется специальный прибор – экструдер. Он представляет собой систему, пропускающую под давлением липосомальный раствор через фильтр с определенным размером пор. В данной работе рассмотрен процесс экструзии липосом, виды липосомальных экструдеров и оценены их плюсы и минусы, так же была разработана модель ручного экструдера, способного гомогенизировать до 20 мл раствора. Были рассмотрены и использованы разные материалы для конструкции данного прибора. Проверка экструдера показала его работоспособность и показала преимущества использования экструзии по сравнению с методом воздействия ультразвука.