Научные результаты

Введите год
XPS-визуализация температурной зависимости фотохимической деградации гибридных перовскитов

И.С. Жидков, А.И. Кухаренко, А.Ф. Акбулатов, П.А. Трошин, Э.З. Курмаев

Метод XPS-визуализации структурных дефектов использован для изучения температурной зависимости фотохимической деградации MAPbI3 и MAPbBr3 перовскитов. На основе измерений XPS обзорных спектров и спектров остовных уровней обнаружен эффект повышения устойчивости гибридных перовскитов к облучению видимым светом при снижении температуры испытаний от 60 до 10ºС, что обеспечивает долговременное использование солнечных элементов на их основе при низких температурах без модификации состава и структуры. Получение этого результата ставит необходимость пересмотра международного температурного сертификата солнечных батарей  IEC61215:2016  для районов Сибири и Крайнего Севера, где снежный покров и низкие температуры сохраняются 7 и 9 месяцев в году, соответственно.

Упругие и оптические свойства металл-органических перовскитов CH3NH3PbI3

И.В. Жевстовских, Н.С. Аверкиев, М.Н. Сарычев, О.И. Семенова, О.Е. Терещенко

Впервые получены экспериментальные данные об упругих свойствах монокристаллов металл-органических (гибридных) перовскитов CH3NH3PbI3 в широком диапазоне температур. Вблизи температуры фазового перехода из тетрагональной в орторомбическую фазу (Тс ~ 160 К) обнаружено аномальное поведение упругих свойств - скачок скорости звука, резкий рост поглощения, узкий гистерезис. Дана интерпретация этих аномалий в рамках теории Ландау для фазовых переходов 1-го рода с квадратичной связью параметра порядка с деформациями и учете флуктуаций параметра порядка. Вблизи Тс ~ 160 К в спектрах фототока и фотолюминесценции обнаружен резкий сдвиг края поглощения на величину 110 мэВ, свидетельствующий о корреляции оптических свойств с фазовым переходом. В спектрах фотолюминесценции в орторомбической фазе (Т < 160 К) выявлена многокомпонентная эмиссия, установлена ее природа и предложена схема излучательной рекомбинации. Обнаружена сложная структура приповерхностной области кристаллов CH3NH3PbI3, обусловленная воздействием температуры и облучения. Полученные данные могут быть использованы при разработке оптоэлектронных устройств, созданных на базе гибридных перовскитов. 

Влияние электрон-электронного взаимодействия на свойства соединений Fe4O5 и CaFeO3 под давлением

И.В. Леонов

В рамках метода DFT+DMFT проводилось исследование свойств недавно синтезированного оксида Fe4O5 (Fe2.5+, структура вида CaFe3O5) в области давлений ~100 ГПа, дополненное результатами рентгеновской дифракции высокого разрешения и измерениями сопротивления (экспериментальные измерения выполнены в группе G. Kh. Rozenberg, Tel Aviv). В области низких давлений Fe4O5 представляет собой диэлектрик с узкой запрещенной зоной, характеризующийся зарядовым упорядочением (CO) Вервей-типа структурно отличных ионов Fe. Под давлением Fe4O5 претерпевает серию изоструктурных электронных и магнитных переходов, с аномальным компрессионным поведением выше ~50 ГПа. Расчеты, в согласии с экспериментом, показывают сайт-зависимый коллапс локальных магнитных моментов при ~50 ГПа с последующим сайт-селективным переходом диэлектрик-метал при ~84 ГПа на октаэдрических узлах Fe (валентность призматических ионов Fe меняется с 2+ на 3+, при этом электронное состояние данных ионов остается диэлектрическим). Было дано микроскопическое описание зарядового упорядочения в Fe4O5, характеризующегося сложной конкуренцией различных CO паттернов в области низких температур. В дополнение, в рамках DFT+DMFT была вычислена электронная структура и фазовое равновесие системы CaFeO3. Было показано, что CaFeO3 является диэлектриком с отрицательным переносом заряда, который характеризуется сильной локализацией 3d электронов. Показано, что соединение кристаллизуется в моноклинной структуре с кооперативным «breathing-mode» искажением решетки. При этом формируется связь-диспропорционированное состояние ионов Fe A 3d5-d L2-d и Fe B 3d5 с d < 1. При сжатии выше ~41 ГПа CaFeO3 претерпевает фазовый переход диэлектрик-металл, сопровождающийся структурным превращением и подавлением «breathing-mode» искажения решетки. Показано, что переход диэлектрик-металл связан с орбитально-зависимой делокализацией 3d электронов. 

Повышение термоэлектрического фактора мощности в кристаллах p-SnSe при высоком давлении

И.В. Коробейников, Н.В. Морозова, Н. Миядзима, С.В. Овсянников

Проведены измерения термоЭДС (S) и удельного электрического сопротивления (ρ) монокристаллов SnSe при всестороннем сжатии под давлением до 9 ГПа при комнатной температуре. Установлено, что термоэлектрический коэффициент мощности PF = S2σ кристаллов значительно увеличивается под давлением 5 ГПа, причем данный эффект усиливается при повторном сжатии образцов под давлением, что, в итоге, приводит к повышению коэффициента PF до ≈180 мкВт*К-2см-1 [1]. После обработки высоким давлением, образцы SnSe были исследованы с применением методов рентгеновской дифракции, БИК-спектроскопии и ПЭМ ВР. Обнаружено, что при квазигидростатическом сжатии монокристаллы SnSe испытывают существенную пластическую деформацию и переходят в необычное кристаллическое состояние. Это приводит к значительному уменьшению ширины запрещенной зоны Eg от 0.83 до 0.50 эВ (в условиях нормального давления) и модификации термоэлектрических свойств. Полученные результаты, указывают на эффективность стратегии улучшения эксплуатационных параметров халькогенидных термоэлектриков путём их деформации в условиях высокого давления.

Создание текстурованных лент-подложек из тройных сплавов на медно-никелевой основе с добавкой Fe, Cr, Mn, V, W, Ta, Nb или Mo для высокотемпературных сверхпроводящих кабелей второго поколения

Ю.В. Хлебникова, В.М. Счастливцев, И.В. Гервасьева, Т.Р. Суаридзе, Ю.Н. Акшенцев, Л.Ю. Егорова

Получены ленты из сплавов Cu–40% Ni–Ме (Ме = Fe, Cr, Mn, V, W, Ta, Nb или Mo), которые могут быть использованы в качестве подложек для эпитаксиального нанесения на них функциональных слоев при производстве высокотемпературных сверхпроводящих материалов второго поколения. Решена задача управления кристаллографической текстурой деформации и рекристаллизации тройных сплавов на медно-никелевой основе за счет оптимизации легирования медно-никелевой базы дополнительным элементом, и вариации режимов прокатки и отжига. Сформирован необходимый комплекс механических и антикоррозионных свойств сплавов при сохранении парамагнитности при рабочей температуре высокотемпературного сверхпроводника и совершенной кубической текстуры, близкой к монокристальной (от 94 до 99% зерен с ориентацией {001} <100> ± 10°), что делает полученные ленты конкурентоспособными для замены широко используемого в настоящее время сплава Ni-4.8%W.

Способ оценки уровня ударной вязкости изделий из закаленной на бейнит конструкционной стали

А.Ю. Калетин, Ю.В. Калетина, Ю.Н. Симонов

Разработан способ неразрушающего контроля уровня ударной вязкости и ресурса эксплуатации изделий из среднеуглеродистых конструкционных сталей, термообработанных методом изотермической закалки в бейнитном интервале температур. На основании исследований особенностей структуры и механических свойств сталей после закалки на бейнит впервые обнаружена четкая корреляция величины доли углерода в остаточном аустените относительно общего содержания углерода в стали и уровнем ударной вязкости. Способ заключается в рентгенографическом определении количества углерода в остаточном аустените и вычислении величины доли углерода, содержащегося в остаточном аустените, для контролируемого изделия и получении значения ударной вязкости изделия при сравнении этих данных с кривыми, построенными для образцов-эталонов, подвергнутых изотермической закалке при температурах и выдержках во всем интервале бейнитного превращения. Графики построены в координатах «время изотермической выдержки» – «доля углерода в остаточном аустените (величина ударной вязкости)» для стали, используемой при производстве контролируемых изделий.

Гибкие спиновые клапаны: межслойное взаимодействие, магнитная анизотропия и деформационная чувствительность

Л.И. Наумова, Р.С. Заворницын, М.А. Миляев, И.К. Максимова, А.А. Захаров, Т.А. Чернышова, В.В. Проглядо, В.В. Устинов

На гибких полимерных подложках изготовлены обладающие эффектом гигантского магнитосопротивления многослойные наноструктуры типа «спиновый клапан» и объекты микронных размеров на их основе. Найдена композиция многослойного буферного слоя, который позволяет эффективно снизить влияние шероховатости полимерной подложки на магнитосопротивление и характер межслойного взаимодействия в спиновом клапане. Показано, что спиновые клапаны с низкострикционым сплавом в свободном и сплавом с ненулевой магнитострикцией в закрепленном ферромагнитном слое обладают большим магнитосопротивлением, слабым гистерезисом перемагничивания свободного слоя и высокой чувствительностью магнитосопротивления к деформации изгиба (рис. 1). Выявлен характер зависимости деформационной чувствительности характеристик спинового клапана от интенсивности взаимодействия между магнитными слоями и способа расположения осей магнитной анизотропии по отношению к вектору деформации. Полученные зависимости использованы при конструировании сенсора изгиба (рис. 2).

Теоретическое и экспериментальное обоснование создания новых технологий автоматизированной идентификации поверхностных дефектов в ферромагнитных материалах

А.В. Никитин, Ю.Л. Гобов, А.В. Михайлов, А.С. Петров, С.Э. Попов

Разработана методика восстановления геометрических параметров поверхностных дефектов ферромагнетиков и определения их расположения на любой поверхности пластины при последовательном нормальном (к поверхности пластины) и тангенциальном намагничивании, по результатам измерения трех компонент магнитного поля. Показано, что при нормальном намагничивании поверхность магнитомягкого ферромагнетика является эквипотенциальной поверхностью. В этом случае магнитные преобразователи, расположенные над поверхностью ферромагнитной пластины, содержащей дефекты (рисунок 1а) получают сигналы только от дефектов на этой поверхности. Дефекты на противоположной поверхности экранируются магнитомягким материалом (рисунок 1б). При тангенциальном намагничивании исследуемой пластины сигналы от дефектов на любой поверхности пластины фиксируются магнитными преобразователями (рисунок 1в). Таким образом, поочередно намагничивая ферромагнитную деталь (пластину) в нормальном и тангенциальном направлениях и измеряя на некотором расстоянии от детали компоненты магнитного поля, можно автоматически различать поверхностные дефекты потери сплошности металла, расположенные на ближайшей к магнитным преобразователям поверхности детали, от дефектов, расположенных на противоположной поверхности.  Предлагаемые методики проверены экспериментально.

Применение магнитных наночастиц для биоинженерии и наномедицины

А.С. Минин, М.А. Уймин, А.С. Конев, И.В. Зубарев, А.М. Демин

На базе магнитных наночастиц со структурой металлическое ядро (сплав FeCo) - углеродная оболочка, модифицированных аминогруппами, были сконструированы магнитоуправляемые белковые мембраны. При помощи магнитного поля эти мембраны можно поддерживать на плаву в питательной среде. Была показана возможность применять эти мембраны (рисунок 1) для создания псевдотрехмерных гетерогенных (состоящих из разных клеточных линий) культур клеток, что позволяет изучать различные особенности межклеточного взаимодействия [1].

Магнитная сепарация фотокаталитических наночастиц TiO2 от водных суспензий

Ю.А. Бахтеева, И.В. Медведева, С.В. Жаков, М.А. Уймин, М.С. Филинкова, И.В. Бызов, А.М. Мурзакаев

Широкое внедрение инновационных технологий водоочистки с использованием нанопорошковых фотокатализаторов TiO2 сдерживается неразвитостью методов их последующего удаления из воды.  Добавление к суспензии TiO2 магнитных наночастиц на основе железа, их последующая магнитная сепарация является современным малоотходным и энергосберегающим методом очистки воды от взвешенных частиц. Проведены сравнительные исследования магнитной седиментации и магнитной фильтрации водных суспензий, содержащих немагнитные TiO2 (25 нм) и магнитные Fe-C-COOH (15 нм) частицы. За счет электростатических взаимодействий в воде образуются крупные гетероагрегаты с гидродинамическим диаметром ~ 3 мкм, которые задерживаются в неоднородных магнитных полях. Магнитная фильтрация (град В~103 Т/м) является более эффективным и более производительным способом сепарации наночастиц от водного раствора по сравнению с магнитной седиментацией (град В~10-1 Т/м). За время 30 минут концентрацию частиц TiO2 снижается в 300-400 раз.

Страницы