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


Колонка редактора


Газочувствительность нанокомпозитов WOx/WS2 при комнатной температуре и ультрафиолетовом облучении

З.В. Шомахов1, С.С. Налимова2, О.Д. Зырянова2, В.М. Кондратьев3,4, З.Х. Калажоков1, К.Д. Буй2, В.А. Мошников2
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)»
3 ФГАОУ ВО «Московский физико- технический институт (национальный исследовательский университет)»
4 ФГБУ ВО и Н «Санкт- Петербургский национальный исследовательский Академический университет имени Ж.И. Алферова РАН»

Аннотация: В настоящее время полупроводниковые газовые сенсоры представляют интерес для различных областей применения, включая промышленность, медицину и экологический мониторинг. Одной из наиболее важных задач в сенсорике является уменьшение рабочей температуры устройств. В данной работе для решения этой задачи предложено использовать наноструктуры WOx/WS2, полученные гидротермальным методом. Исследование морфологии, структуры и состава разработанных наноструктур проводилось с помощью растровой электронной микроскопии, дифракции отраженных электронов и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Показано, что наноструктуры образованы 1D и 2D нанообъектами со средней длиной 200 нм и представляют собой нанокомпозиты, состоящие из оксида вольфрама WOx и дисульфида вольфрама WS2. Проведено исследование сенсорных свойств при воздействии на образцы паров изопропанола, этанола и ацетона при комнатной температуре. Продемонстрировано обратимое изменение сопротивления при появлении в атмосфере указанных газов. Дополнительно воздействие ультрафиолетового облучения в процессе измерений приводит к увеличению величины отклика ибыстродействия сенсорных слоев в случае взаимодействия с парами изопропанола и этанола.
Ключевые слова: газовые сенсоры, комнатная температура, наноструктуры, оксид вольфрама, дисульфид вольфрама, нанокомпозиты

Особенности определения параметров кристаллической решетки из льдоподобных ассоциатов молекул воды при гидратообразовании

Н.А. Шостак
ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет»

Аннотация: В настоящей статье описаны особенности определения энтальпийных характеристик процесса гидратообразования. Описаны аспекты формирования гидратных структур из молекул гидратообразователей и воды. Показано, что процессы образования и диссоциации гидратов имеют различный характер, который определяется взаимодействием гидратообразователя с водой, находящейся в том или ином фазовом состоянии: гидратообразователь – твердая фаза воды – лед,гидратообразователь – жидкая фаза воды, гидратообразователь в критическом (псевдокритическом) состоянии – жидкая фаза воды. Проанализирована зависимость температуры кристаллизации воды от давления и природы гидратообразователя. Описаны энергетические процессы, протекающие при формировании кластеров и элементарных ячеек кристаллических решеток гидратов структур, обусловленные выделением и поглощением тепловой энергии. Предложены зависимости для расчета теплота образования кристаллической решетки из льдоподобных ассоциатов молекул воды. Показано, что процесс перестроения ледяной решетки в гидратную может быть как экзотермическим, так и эндотермическим.
Ключевые слова: гидратообразователь, гидратообразование, гидратная структура, кластер, кристаллическая решетка, льдоподобные ассоциаты, теплота образования

5. НАНОХИМИЯ


Аннотация:
Ключевые слова:

2. ТЕОРИЯ НАНОСИСТЕМ


Аннотация:
Ключевые слова:

Комплексный подход к изучению фрактальных структур на поверхности железа

А.С. Антонов1, Н.Ю. Сдобняков1, В.А. Анофриев1, М.С. Афанасьев2,3, Е.М. Семенова1, В.В. Макаев1
1 ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
2 ФГБОУ ВО «МИРЭА – Российский технологический университет»
3 Фрязинский филиал ФГБУН «Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН»

Аннотация: Наноразмерные пленки железа различной толщины и на разныхпространственных масштабах изучены  с помощью двух альтернативных методов: атомно-силовой микроскопии и сканирующей туннельной микроскопии. Выявлено, что морфология поверхности и фрактальная размерность зависят не только от толщины пленки, но и от условий осаждения, и последующей цифровой обработки. Сделан вывод о том, что поверхность имеет сильно развитый рельеф, что отвечает наличию высоких значений фрактальной размерности. Выдвинута гипотеза о том, что присутствие оксидов железа на поверхности исследуемых образцов существенно влияет на их морфологию, способствуя формированию сложного и высокоразвитого рельефа. Эти оксиды приводят к образованию структурных неоднородностей, что приводит к наблюдению на поверхности пленки агломератов с достаточно широким диапазоном значений фрактальной размерности (от 2,49 до 2,94), т.е. оксиды способствуют агрегации частиц, создавая более сложную структуру поверхности. Кроме того, метод выделения агломератов позволил фиксировать увеличение величиныфрактальной размерности, что  говорит об эффективности выделения и изучения отдельных сложных по структуре объектов поверхности. Таким образом, для наноразмерных пленок железа становится важным учет эффектов  окисления иагломерации элементов поверхности при их анализе и выборе способа получения для выявления структур с определенным значением фрактальной размерности.
Ключевые слова: атомно-силовая микроскопия, сканирующая туннельная микроскопия, магнетронное напыление, фрактальная размерность, пленки железа

Влияние примеси Bi на электрофизические свойства твердых растворов ниобата натрия

Е.В. Барабанова, Н.М. Оспельников, А.И. Иванова
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: Введение легирующих примесей является классическим способом модификации свойств материалов, в частности, сложных оксидов семейства перовскита с общей формулой АВО3. Замещаются ионы, находящиеся в позициях А и/или В. При этом валентность их может совпадать с валентностью основного иона (изовалентное замещение) или отличаться (гетеровалентное замещение). Ниобат натрия (NaNbO3) является удобной основой для создания сегнетоэлектрических твердых растворов. При легировании его свойства варьируются в широком диапазоне, позволяя создавать функциональные материалы для различных приложений. В работе проведено исследование влияния примеси висмута Bi3+ при замещении иона ниобия Nb5+ на структуру и электрофизические свойства ниобата натрия. Показано, что для таких составов характерно значительное увеличение электропроводности с ростом концентрации примеси, понижение температуры Кюри и изменение зеренной структуры. Концентрация примеси более 10 мол.% приводит к формированию вторичных фаз.
Ключевые слова: ионная проводимость, сегнетоэлектрические твердые растворы, ниобат натрия, диэлектрическая проницаемость

Исследование оптических свойств легированных металлами перовскитных нанокристаллов CsPbX3

В.П. Безверхний, А.Ю. Гагарина, Е.Н. Муратова, А.И. Максимов, В.А. Мошников
ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»

Аннотация: В рамках исследовательской работы методом горячей инжекции были получены неорганические свинец-содержащие галогенидные перовскитные нанокристаллы со структурой CsPbX3. Легирование нанокристаллов перовскитов осуществлялось растворными методами, в качестве легирующей примеси выступали ионы цинка и индия. Были исследованы спектры фотолюминесценции и спектры оптической плотности полученных коллоидных растворов. Исследования показали, что легирование перовскитных нанокристаллов ионами металлов приводит к усилению фотолюминесценции и сдвигу максимума спектра фотолюминесценции относительно эталонного состава на 4 и 12 нм для бромидов и йодидов соответственно. Также было показано, что величина сдвига не зависит от типа легирующей примеси. При этом отмечается, что в рамках данной работы легирование не приводит к изменению положения края собственного поглощения.
Ключевые слова: перовскиты, солнечная энергетика, нанокристаллы, легирование, оптические свойства