Колонка редактора

А.В. Твардовский
ФГБОУ ВО «Тверской государственный технический университет»

Аннотация: В настоящей работе предложены модели упругой адсорбционной деформации микропористых адсорбентов с разной геометрией микропор, позволяющие связать изменения относительных линейных размеров макрообъектов (адсорбентов) и микропор. Модель 1 – это модель упругой адсорбционной деформации микропористых адсорбентов при взаимодействии с газами. Модель 2 отвечает модели, в которой микропорами являются плоскопараллельные щели ограниченных размеров. Очевидно, что предложенные уравнения можно будет использовать при построении общей термодинамики адсорбционных процессов и теории адсорбции, а также при расчете термодинамических функций адсорбентов. В частности, могут быть рассчитаны изменения внутренней энергии, энтальпии и энтропии адсорбента в процессе его деформации. Тем самым появится возможность выявить вклад неинертного адсорбента в измеряемые теплоты адсорбции. Развиваемый подход вносит вклад в развитие термодинамики адсорбционных процессов и построению общей теории адсорбции с учетом вклада адсорбента.
Ключевые слова: адсорбция, абсорбция, адсорбострикция, деформация адсорбентов, микропористые адсорбенты, дилатометрические исследования, термодинамика адсорбции

Р.А. Магомедов, Э.Н. Ахмедов
Институт проблем геотермии и возобновляемой энергетики – филиала ФГБУН «Объединённый институт высоких температур Российской академии наук»

Аннотация: В работе представлен расчёт изотерм уравнения состояния диоксида углерода в диапазоне температур от T = 400 K до T = 1700 K. Методика расчёта представляет собой доработку ранее предложенного подхода на основе фрактального уравнения состояния и программного модуля Fract EOS. Полученные результаты показывают хорошее согласие с экспериментальными данными. Показано, что для диоксида углерода подгоночный параметр α фрактального уравнения состояния не зависит от температуры, а зависимость от плотности можно точно аппроксимировать с помощью полинома, что упрощает расчёты изотерм в широком диапазоне температур. Благодаря этому были рассчитаны изотермы уравнения состояния для температур не представленных в табличных справочных данных. Предложенное уравнение состояния подходит для исследования не только инертных газов, но и для более сложных веществ, таких как диоксид углерода.
Ключевые слова: уравнение состояния, интегро-дифференцирование дробного порядка, соотношения Максвелла, потенциал Гельмгольца, статистическая сумма, диоксид углерода, изотерма, теплофизические свойства

В.Г. Кульков
ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Московский Энергетический Институт» в городе Волжском

Аннотация: В нанокристаллических металлах существуют границы зерен, которые под воздействием приложенных вдоль них сдвиговых напряжений движутся вдоль нормали. Такие границы совмещают два вида зернограничной деформации – взаимное проскальзывание зерен вдоль границы и ее миграцию. Такая взаимосвязь легко объясняется в модели межкристаллитных границ с сопрягающимися кристаллографическими плоскостями. Путем решения дифференциального уравнения в условиях действия переменного напряжения находится функциональная зависимость смещения границы от координаты и времени. На основе этого находится величина рассеянной за период колебаний энергии и выражение для внутреннего трения, обусловленного вкладом таких границ. Оно имеет характер пика Дебая. Энергия активации процесса равна энергии активации зернограничной самодиффузии. Предложен атомный механизм движения границы, в основе которого лежат диффузионные процессы между протяженными ступеньками атомного масштаба в границе.
Ключевые слова: границы зерен, кристаллиты, сопрягающиеся плоскости, миграция границы, диффузия, вакансии, время релаксации

Е.В. Барабанова, С.Е. Кондратьев, А.И. Иванова
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: Работа посвящена исследованию влияния технологии получения керамики ниобата калия натрия с акцепторной примесью Ti⁴⁺ на ее структуру и диэлектрические свойства. Целью работы являлось определение путей получения однофазного состава легированной керамики и роли модифицирующей добавки TiO₂. Показано, что замещение титаном ниобия сохраняет кубическую форму зерен ниобата калия натрия, повышает диэлектрические потери и вызывает значительную по величине миграционную поляризацию. Последнее приводит к тому, что максимум температурной зависимости диэлектрической проницаемости на низких частотах у исследованной керамики не наблюдается. Смещение температуры фазового перехода, вызванное легированием, не наблюдается. У всех образцов, несмотря на неоднородность элементного состава и зеренной структуры, температура фазового перехода соответствует температуре фазового перехода чистого ниобата калия натрия.
Ключевые слова: ниобат калия натрия, сегнетоэлектрические твердые растворы, диэлектрическая проницаемость, акцепторная примесь, фазовый переход

И.Н. Беляева¹, Н.И. Корсунов¹, Н.А. Чеканов¹, А.Н. Чеканов^2
1 ФГАОУ ВО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет»
² ФГКОУ ВО «Белгородский юридический институт МВД России имени И.Д. Путилина»

Аннотация: В работе изложены две схемы последовательного построения классической нормальной формы и её квантового аналога для некоторых классов классических гамильтоновых систем. Для квантовых нормальных форм указан способ решения их задачи на собственные значения. На основе этих нормальных форм предложен полуклассический метод решения уравнений Шрёдингера для классических гамильтоновых систем при их квантовом рассмотрении. Предложенным методом были решены некоторые квантовые задачи и обнаружено, что этот метод дает очень точное предсказание для энергетических уровней. Однако эта точность в области существования классического хаоса ухудшается. Этим же полуклассическим методом решена квантовая задача для плоского атома водорода в однородном магнитном поле. Предложенный метод допускает проведение всех расчетов с применением современных компьютерных систем аналитических вычислений.
Ключевые слова: классическая нормальная форма, квантовый аналог нормальной формы, правило Вейля-Маккоя, уровни энергий, собственные функции, математическое моделирование

Л.П. Арефьева, В.В. Дука, Е.Г. Дроган
ФБГОУ ВО «Донской государственный технический университет»

Аннотация: В работе приведены результаты исследования субмикронной структуры углеродистой эвтектоидной стали методом атомно-силовой микроскопии, проведенного в соответствие с действующими международными стандартами. Исследование проводилось на образцах, полученных двумя способами: полным отжигом и отжигом на зернистый перлит. Первый образец имел структуру пластинчатого перлита, второй – зернистого перлита. Наличие данных структур контролировалось оптической микроскопией и измерениями твердости по методу Роквелла. Препарирование образцов включало операции вырезки, шлифования, полирования и травления. Количественная оценка структурных составляющих перлита проводилась с использованием прикладного пакета ImageJ. Объемная доля феррита составляла порядка 88%. Исследованы топология и морфология поверхностей методом атомно-силовой микроскопии в прерывисто-контактном режиме. Определены амплитудные характеристики поверхностей, форма и размеры структурных составляющих перлита. Показано, что проведенный анализ субмикроструктуры позволяет однозначно идентифицировать фазовые составляющие стали.
Ключевые слова: эвтектоидная сталь, зернистый перлит, пластинчатый перлит, субмикроструктура, атомно-силовая микроскопия

А.М. Апеков¹, И.Г. Шебзухова^2
1 Региональный научно-образовательный математический центр «Северо-Кавказский центр математических исследований» ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
² ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»

Аннотация: Активное внедрение устройств основанных на применении свойств межфазной границы металл-органическое вещество вызывает интерес к исследованиям характеристик данной границы, особенно большой интерес представляют металлорганические каркасные структуры. Синтез данных структур с необходимыми свойствами возможен благодаря тому, что можно варьировать как элементный состав в активных металлоцентрах, так и связывающие эти центры органические лиганды. В связи с этим, на первый план выходит необходимость понимания свойств и характера взаимодействия на границе металла с органическими веществами. В данной работе в рамках электронно-статистического метода получен вклад дисперсионного взаимодействия ячеек Вигнера-Зейтца в межфазную энергию кобальта на границе с неполярными органическими жидкостями. Установлены зависимости дисперсионного вклада от ориентации металлического кристалла и диэлектрической проницаемости органической жидкости. Показано, что дисперсионный вклад увеличивает межфазную энергию, а с ростом диэлектрической проницаемости жидкости величина вклада уменьшается.
Ключевые слова: межфазная энергия, дисперсионный вклад, электронностатистический метод, неполярная органическая жидкость, кобальт

Э. Андре^1,2, А.Н. Цирулев^2
1 университет имени Агостиньо Нето
² ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: В работе изучается математическая модель квантового кластера, состоящего из трех кубитов и находящегося в тепловом равновесии с окружением. Эффективный гамильтониан инвариантен  относительно перестановок кубитов и состоит из двух частей. Первая часть подобна XYZ-модели Гейзенберга с внутренним двухкубитным взаимодействием, а вторая включает трехкубитное взаимодействие с термостатом. Такая квантовая система допускает полностью аналитическое исследование и рассматривается в контексте математического моделирования квантовых метаматериалов, в которых нанокластеры являются элементарными структурными единицами с сильным внутренним взаимодействием кубитов и относительно слабой связью со средой. Построен ортонормированный базис собственных векторов гамильтониана, включающий максимально запутанное Wсостояние, получен в явном виде оператор плотности состояния кластера и изучены температурные зависимости его термодинамических характеристик: статистической суммы, энтропии и свободной энергии. Показано, что условия теплового равновесия в такой квантовой системе выполняются при температурах от 0,2 K до микрокельвинов, что соответствует рабочему диапазону современных квантовых логических элементов и квантовых симуляторов.
Ключевые слова: кластер кубитов, гамильтониан, базис Паули, операторная экспонента, оператор плотности состояния, состояние Гиббса – фон Неймана, статистическая сумма, энтропия, свободная энергия

Н.А. Теплякова, Н.В. Сидоров, 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: C использованием метода прямого легирования расплава оксидом меди выращен композиционно однородный, легированный фотовольтаически активной примесью меди монокристалл LiNbO3:Cu (0,015 мас. %). Методом фотоиндуцированного рассеяния света исследованы оптические свойства монокристалла. По интенсивности и величине угла раскрытия индикатрисы спеклструктуры фотоиндуцированного рассеяния света для исследованных кристаллов были рассчитаны величины диффузионного и фотовольтаического полей. Обнаружены значительные отличия в картинах фотоиндуцированного рассеяния света и в значениях фотоэлектрических параметров фотоиндуцированного рассеяния света номинально чистых кристаллов конгруэнтного и стехиометрического составов и кристалла LiNbO3:Cu (0,015 мас. %). Показано, что при легировании конгруэнтного кристалла ниобата лития катионами меди в кристалле наблюдается возрастание величины диффузионного поля, уменьшение величины фотофольтаического поля и заметное уменьшение ширины запрещённой зоны. При этом для кристаллов конгруэнтного состава и LiNbO3:Cu (0,015 мас. %), в отличие от кристалла стехиометрического состава, преимущественным механизмом фоторефракции остается фотовольтаический механизм. Данные фотоиндуцированного рассеяния света свидетельствуют о наличии в запрещенной зоне кристалла LiNbO3:Cu (0,015 мас. %) высокой плотности мелких энергетических уровней, повышающих эффект фоторефракции и электропроводность кристалла.
Ключевые слова: ниобат лития, кристалл, дефекты, фоторефрактивные свойства, фотоэлектрические поля, ширина запрещенной зоны

Н.А. Теплякова, Н.В. Сидоров, 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: С использование метода прямого легирования конгруэнтного расплава оксидами магния и гадолиния выращены композиционно однородные нелинейно оптические монокристаллы двойного легирования с разным содержанием легирующих примесей: LiNbO3:Gd3+(0,003):Mg2+(0,65 мас. %), LiNbO3:Gd3+(0,23):Mg2+(0,75 мас. %) и LiNbO3:Gd3+(0,25):Mg2+(0,75 мас. %). Полученные методами лазерной коноскопии и фотоиндуцированного рассеяния света результаты свидетельствуют о высоком структурном совершенстве выращенных кристаллов и позволяют утверждать, что кристаллы LiNbO3:Gd:Mg по некоторым своим свойствам близки к стехиометрическому кристаллу. Одним из таких свойств стехиометрического и легированных магнием кристаллов LiNbO3, важных для создания материалов для преобразования лазерного излучения на периодически поляризованных доменах субмикронных размеров с плоскими границами, является низкое значение коэрцитивного поля (≈2,3 кВ/см). При этом выращенные кристаллы LiNbO3:Gd:Mg обладают значительно большей оптической однородностью, чем стехиометрический кристалл. Наибольшей оптической однородностью, а также отсутствием эффекта фоторефракции отличаются кристаллы LiNbO3:Gd3+(0,003):Mg2+(0,65 мас. %) и LiNbO3:Gd3+(0,23):Mg2+(0,75 мас. %). Увеличение концентрации гадолиния до 0,25 мас. % приводит к усилению искажений коноскопической картины и к появлению значительного фоторефрактивного отклика кристалла LiNbO3:Gd3+(0,25):Mg2+(0,75 мас. %).
Ключевые слова: ниобат лития, кристалл, дефекты, лазерная коноскопия, фоторефрактивные свойства