Научные результаты

Введите год
Новый сверхпроводящий материал на основе золота — сильванит AuAgTe4: электронные свойства и динамика решётки из первых принципов

Г. Кафл, Е.А. Панкрушина, Е.В. Комлева, А.В. Ушаков, С.В. Стрельцов, Е.А. Маржин

С помощью первопринципных расчётов найден новый сверхпроводящий материал на основе золота — сильванит AuAgTe4. Установлен структурный фазовый переход при 5 ГПа из моноклинной фазы (P2/c) в фазу высокого давления P2/m. Продемонстрировано резкое увеличение плотности электронных состояний на уровне Ферми с ростом давления. Установлено, что при фазовом переходе димеры Te не сохраняются, что приводит к качественному изменению электронной структуры. При помощи моделирования дисперсионных кривых доказана динамическая стабильность обеих фаз в соответствующих интервалах давления. Анализ рассчитанных зависимостей изотропной спектральной функции Элиашберга и константы электрон-фононного взаимодействия от давления показал, что низкоэнергетические фононные моды вносят доминирующий вклад в электрон-фононное взаимодействие. Оценка зависимости температуры свехпроводимости от приложенного давления согласуется с экспериментальными результатами [1]. Показано, что установленная тенденция к зарядовому диспропорционированию может играть решающую роль в формировании куперовских пар и появлению сверхпроводимости под давлением, разрушение димеров Te при фазовом переходе имеет второстепенное значение. Расшифровка спектров комбинационного рассеяния света выше 8 ГПа с помощью результатов моделирования динамики решётки говорит о появлении локального структурного беспорядка при высоком давлении. Механизм установления сверхпроводимости, предложенный для AuAgTe4, может быть реализован и в других соединениях на основе Au и дихалькогенидах переходных металлов и дополняет современное теоретическое понимание механизма сверхпроводимости в этом классе веществ.

Хиральная спин-орбитроника наногетероструктур на основе металлических гелимагнетиков

В.В. Устинов, И.А. Ясюлевич, Н.Г. Бебенин, Л.И. Наумова, Р.С. Заворницын, М.А. Миляев

Изучена инжекция чисто спинового тока в гелимагнетики и предсказано существование «эффекта хиральной поляризации чисто спинового тока».  Показано, что при протекании электрического тока из-за эффекта передачи спинового момента в хиральных гелимагнетиках возникает вращение спирали намагниченности. Теоретически изучено влияние спин-орбитального взаимодействия на магнитосопротивление тонких плёнок немагнитных металлов. Экспериментально исследованы гальваномагнитные свойства нанослоёв Ta – металла с сильным спин-орбитальным взаимодействием. Определена зависимость длины спиновой диффузии и времени спиновой релаксации от толщины слоёв тантала. Экспериментально изучено магнито-сопротивление наноструктур, содержащих слои тантала и гелимагнетика диспрозия. Обнаружены эффекты, обусловленные магнитным фазовым переходом в диспрозии и процессами спиновой аккумуляции на границах плёнки тантала.

Влияние пластической деформации на структуру и свойства упорядоченного сплава Cu-56Au (ат.%)

А.Ю. Волков, О.В. Антонова, Д.А. Комкова, О.С. Новикова, П.О. Подгорбунская, А.А. Гаврилова, Д.А. Згибнев

Проведено изучение микроструктуры и физико-механических свойств в ходе пластической деформации сплава Cu-56Au (ат.%), в котором сформирована длиннопериодная упорядоченная фаза CuAuII. Показано, что в процессе деформации сначала происходит разрушение с-доменной структуры, ламельная структура более устойчива к деформационным воздействиям. После деформации на 30% микротвердость исходно упорядоченного сплава становится выше микротвердости сильно деформированного разупорядоченного сплава. После деформации на 70% формируется ультрамелкозернистая двухфазная структура (порядок+беспорядок). Установлено, что умеренная деформация (на 20÷30%) упорядоченного сплава Cu-56Au приводит к получению оптимального баланса прочностных свойств (предел текучести: σ0.2=960 МПа) и удельного электросопротивления: ρ=10.5х10-8 Ом ∙ м. Впервые проведен анализ деформационного поведения образцов упорядоченного и неупорядоченного сплава Cu-56Au с точки зрения определения теоретического момента потери устойчивости их пластического течения в ходе механических испытаний на растяжение.

Разработка автоматической системы индивидуального дозиметрического контроля и высокотехнологичных дозиметров

А.И. Сюрдо, И.И. Мильман, Р.М. Абашев, Д.Г. Келлерман, В.Ю. Торопов

Совместно с АО УЭМЗ разработан новый наукоемкий продукт – автоматизированная система индивидуального дозиметрического контроля КОРОС-333. Система успешно прошла госиспытания, на которых было подтверждено ее превосходство по совокупности метрологических и технико-эксплуатационных параметров над зарубежными аналогами, и она внесена в госреестр средств измерений под № 87141-22. Для считывания дозиметрической информации в КОРОС-333 впервые в России использован эффект оптически стимулированной люминесценции (ОСЛ), что позволяет в 5-10 раз увеличить скорость считывания, снизить в несколько раз энергопотребление и материалоемкость. КОРОС-333 состоит из ОСЛ-считывателя со встроенным промышленным компьютером, комплекта дозиметров, специализированного программного обеспечения и стирающего устройства. В трех типах разработанных ОСЛ-дозиметров для измерения доз облучения всего тела Hp(10), хрусталика глаза Hp(3) и кожных покровов Hp(0.07) использованы новые детекторные материалы на основе α-Al2O3. Для дозиметрических приложений, включая нейтронную дозиметрию, изучены литий-магниевые бораты и фторопласты.

Селективный контроль глубины и качества поверхностного упрочнения изделий из ферромагнитных материалов

В.Н. Костин, О.Н. Василенко, А.В. Бызов, Д.Г. Ксенофонтов

В результате проведения теоретических и экспериментальных исследований были найдены магнитные параметры, отличающиеся чувствительностью к толщине и механическим свойствам упрочненного слоя. Разработана методика селективного контроля глубины и качества поверхностного упрочнения, заключающаяся в определении с помощью одного локального преобразователя  в одном измерительном цикле значений коэрцитивной силы контролируемой зоны объекта и магнитного потока в цепи «преобразователь-объект», причем качественное поверхностное упрочнение предполагает одновременное попадание значений диагностических параметров в заранее определенные интервалы. Предложенные диагностические параметры могут быть измерены с помощью аппаратно-программной системы DIUS-1.15M или других аналогичных устройств. Новая методика может быть использована на предприятиях машиностроительного комплекса для контроля поверхностно упрочнённых деталей в автомобилестроении, станкостроении и других отраслях.

Формирование структурных фрагментов в твердых растворах замещения дихалькогенидов переходных металлов

А.С. Шкварин, А.И. Меренцов, М.С. Постников, Ю.М. Ярмошенко, Е.Г. Шкварина, Е.А. Суслов, А.Ю. Кузнецова, А.Н. Титов

Дихалькогениды переходных металлов – широкий класс материалов с различными физическими свойствами. Впервые обнаружено, что при замещении по подрешёткам как переходного металла, так и халькогена, формируются наномасштабные неоднородности. При этом материал сохраняет все признаки микроскопически однородного вещества. Выполнено систематическое исследование формирования неоднородностей при неизовалентном замещении по подрешётке переходного металла и при изовалентном замещении по подрешётке халькогена. Изучены кристаллическая и электронная структура. Показано, что такого рода материалы можно рассматривать как твёрдый коллоидный раствор.

Магнитные наноструктуры спинтроники с рекордными функциональными характеристиками

М.А. Миляев, Л.И. Наумова, В.В. Проглядо, Н.П. Глазунов, В.В. Устинов

Разработана магнетронная технология синтеза магнитных наноструктур с эффектом гигантского магнитосопротивления (ГМС), имеющих рекордные функциональные характеристики. Уникальные свойства полученных наноструктур обусловлены выбором оптимальной композиции и использованием в них оригинальных магнитных и немагнитных сплавов. Разработаны обменно-связанные металлические сверхрешетки CoFeNi/CuIn, которые по величине магнитосопротивления, минимальности гистерезиса и высокой линейности по магнитному полю превышают зарубежные аналоги и являются лучшими в своем классе магниточувствительных наноматериалов. Сверхрешетки устойчивы к воздействию высоких температур вплоть до Т=300°С и могут выступать в качестве исходных магниточувствительных сред для создания магнитных сенсоров. Оптимизированные для конкретных задач наноструктуры, нанесенные на кремниевые пластины, в настоящее время используются на предприятии радиоэлектронной промышленности для создания инновационных изделий магнитоэлектроники и спинтроники.

Двойные карбиды хрома и алюминия, легированные кремнием. Влияние условий осаждения на их свойства

А.П. Рубштейн, А.Б. Владимиров, Е.А. Кравцов С.А. Плотников

Получены и исследованы CrAlSiC покрытия, осажденные в различных условиях генерации углеродной плазмы: распыление графита (CrAlSiC(I)) или деструкция ацетилена (CrAlSiC(II)). Для генерации ионов Cr, Al и Si использован катодно-дуговой источник с CrAlSi катодом.  Независимо от способа генерации плазмы в покрытиях формируется непрерывный углеродный кластер (матрица) и образуется химическая связь между кремнием и алюминием. Аморфная матрица CrAlSiC(I) содержит включения SiC (10-30 нм) и пронизана сетью дендритоподобных структур алюминия. Структура CrAlSiC(II) однородна, не содержит дендритоподобных образований, а включения имеют размер 7-8 нм. Структурные особенности влияют на свойства покрытий. Механическое несоответствие и слабая связь между дендритами и матрицей в CrAlSiC(I) приводят к образованию трещин и микроканалов, снижающих коррозионную стойкость. В то же время, нанокристаллы карбида кремния снижают коэффициент трения (0.05) и повышают износостойкость. Однородная структура и наличие оксидных пленок обеспечивают высокую коррозионную стойкость CrAlSiC(II). По механическим характеристикам это покрытие уступает CrAlSiC(I).

Усиление микроволнового гигантского магниторезистивного эффекта при отражении электромагнитных волн от сверхрешеток

Д.В. Перов, А.Б. Ринкевич, Е.А. Кузнецов, О.В. Немытова, М.А. Миляев, В.В. Устинов

С использованием экспериментальных методов электродинамики пространственно-ограниченных структур получены частотные и полевые зависимости коэффициентов отражения и прохождения в системе плоскопараллельных слоев типа металлическая сверхрешетка – диэлектрическая подложка. Установлено, что для сверхрешеток состава (CoFe)/Cu наблюдается невзаимность следующего вида. Микроволновой гигантский магниторезистивный эффект (mGMR) при отражении волн значительно увеличивается, если волна падает сначала на диэлектрическую подложку, по сравнению со случаем падения волны непосредственно на металлическую сверхрешетку. Анализ теоретической модели волновых процессов в рассматриваемой системе позволяет сделать вывод о том, что увеличение эффекта mGMR обусловлено выполнением условия четвертьволнового резонанса для немагнитной подложки. Показано также, что невзаимность не наблюдается при прохождении волн через рассматриваемую систему слоев. Усиление микроволнового гигантского магниторезистивного эффекта при отражении может быть использовано в сенсорах и высокочастотных устройствах.

Термодинамическое моделирование процесса кристаллизации титансодержащих сталей с учётом возможности протекания перитектической реакции и образования вторых фаз

И.И. Горбачёв, В.В. Попов, Е.И. Корзунова

Предложен алгоритм для прогнозирования фазового состава титансодержащих сталей в процессе и после затвердевания. Метод моделирования основан на термодинамических расчётах и предусматривает сценарии кристаллизации через образование феррита, аустенита, а также протекание перитектической реакции. В алгоритме учитывается возможность выделения в процессе кристаллизации из жидкой фазы TiN, TiS, MnS и TiC0.5S0.5. В программной реализации алгоритма заложено два варианта поведения феррита при кристаллизации: с “замороженной” и быстрой диффузией элементов в металлической подрешётке данной фазы. На рис. 1 в качестве примера показаны зависимости изменения долей фаз от температуры для сплава с 0.25 C, 0.009 N, 0.04 Si, 0.01 S, 0.05 Ti, 0.015 Cr и 1.5 Mn (всё в масс. %).

Страницы