Научные результаты

Введите год
Электронная структура, орбитально-селективное поведение, и магнитные корреляции в фазах Раддлесдена-Поппера Lan+1NinO3n+1 n=2 и 3 под давлением

И.В. Леонов

В работе приведены результаты расчетов электронной структуры, поверхности Ферми, магнитных и решеточных свойств структурных фаз Раддлесдена-Поппера Lan+1NinO3n+1 с n=2 и 3. Показано, что в нормальном состоянии в данных системах происходит орбитально-селективная локализация Ni 3d электронов с существенной перенормировкой Ni 3z2-r2 состояний, m*/m~3 (n=2) и 2.5 (n=3). При этом, перенормировка Ni x2-y2 состояний существенно слабее, ~2.3 и 2.1, соответственно. Результаты расчетов k-разрешенных спектральных функций свидетельствуют о формировании фазы плохого металла, с существенной некогерентностью Ni 3z2-r2 состояний. Результаты для спиновой восприимчивости c(q) свидетельствует о неустойчивости нормального состояния по отношению к формированию волн спиновой и/или зарядовой плотности. В согласии с данным результатом, прямой численный расчет в рамках DFT+DMFT La3Ni2O7 (n=2) для атмосферного давления дает состояние со сдвоенной волной спиновой и зарядовой плотности с вектором q=(1/4,1/4). Полученное решение сопровождается кооперативным искажением решетки по-типу «дыхательной моды», с чередованием Ni2+ и Ni3+ ионов в высоко- и низкоспиновом состоянии, соответственно. При этом, реализуется сайт-селективное диэлектрическое состояние Мотта с сильной локализацией Ni 3d электронов. Сделан вывод о спин-флуктуационной природе спаривания в сверхпроводящей фазе никелатов под давлением.

Влияние размерности органического катиона на фотохимическую устойчивость перовскитных солнечных элементов

И.С. Жидков, А.И. Кухаренко, Э.З. Курмаев, В.В. Озерова, Н.А. Емельянов, П.А. Трошин

Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии исследовано влияние изменения размерности А-катиона в АВХ3 перовскитах (MAPbI3, FAPbI3, Cs0.12FA0.88PbI3 и Cs0.1MA0.15FA0.75PbI3) на фотохимическую стабильность путем частичного его замещения модификатором (OctI2) с двумя пиридильными группами и двумя катионными центрами в молекулярном каркасе. В случае модифицированных перовскитов наблюдалось значительное подавление нежелательной фотоиндуцированной рекристаллизация перовскитов. Установлено, что введение двухвалентных катионов октенидиния пассивирует поверхностные дефекты в исходных перовскитах, и повышает их фотохимическую устойчивость. Показано, что частичное замещение А-катиона OctI2-модификатором приводит к повышению фотохимической стабильности гибридных перовскитов при облучении видимым светом до 20000 часов, что фиксируется в рентгеновских фотоэлектронных N 1s, Pb 4f и I 3d-спектрах (Рис. 1).

Немонотонное d-волновое спаривание в электронно-легированных сверхпроводниках

Т.Б. Чарикова, Н.Г. Шелушинина, В.Н. Неверов, М.Р. Попов, Д.И. Девятериков, А.А. Иванов

Исследованы вольт-амперные характеристики (ВАХ) на эпитаксиальных пленках Nd2-xCexCuO4 /SrTiO3 с оптимальным легированием (x = 0.145, 0.15). Установлено, что ВАХ демонстрируют несколько резистивных ветвей, которые соответствуют резистивным состояниям отдельных джозефсоновских переходов. Результаты подтверждают идею о туннельном механизме проводимости между слоями CuO2 (переход сверхпроводник - изолятор – сверхпроводник (SIS)) для исследуемого соединения Nd2-xCexCuO4. Вольт-амперная характеристика этого соединения с x = 0.15 указывает на немонотонный характер параметра порядка d-волновой или анизотропной s-волновой симметрии, связанный с сосуществованием сверхпроводимости и антиферромагнитных флуктуаций.

Износостойкие газотермические покрытия на алюминиевой подложке

Ю.С. Коробов, В.В. Астафьев, И.Г. Бродова, А.О. Окулов, М. Антонов, С.Х. Эстемирова

Проведены испытания на газоабразивное изнашивание алюминиевого сплава AlSi7Mg0,3, покрытий на этом сплаве, из WC-10Co-4Cr, Cr3C2-25NiCr и стали 180Х27Н17М4, полученных сверхзвуковым газовоздушным напылением, и проанализированы их результаты. Показано, что относительная износостойкость покрытий WC-10Co-4Cr выше, чем у альтернатив в 2-14 раз, и увеличивается при воздействии более твердых абразивов. Покрытия толщиной менее 100 мкм растрескиваются из-за проминания на пластичной Al подложке. При напылении в приповерхностном слое подложки, толщиной 20-40 мкм, формируется модифицированная эвтектика на основе сферических частиц кремния, что увеличивает твёрдость и прочность этого слоя. В приповерхностном слое металлокерамических покрытий наблюдается ~20 % снижение твердости относительно верхних слоев. Такое сочетание свойств на границе покрытие-подложка способствует повышению работоспособности износостойких покрытий на Al подложке, рис. 1. Результаты востребованы в авиационной, транспортной технике и машиностроении для упрочнения деталей из алюминиевых сплавов, подверженных газоабразивному износу.

Динамическое интерметаллидное старение при механическом сплавлении урана и железа

К.А. Козлов, В.А. Шабашов, Н.В. Катаева, В.В. Сагарадзе, В.П. Пилюгин, А.Е. Заматовский

В исследованиях по созданию термо- и радиационно стойких материалов привлекаются данные по влиянию на структуру сверхвысоких деформаций. Методами зондовой мессбауэровской спектроскопии на ядрах 57Fe и электронной микроскопии исследовано динамическое деформационное старение при механическом синтезе 238U с 57Fe. Установлено, что в результате сдвига под давлением во вращающихся наковальнях Бриджмена при комнатной температуре образцов (типа «сэндвич») металлических урана и железа формируются интерметаллические соединения U6Fe, UFe2 и «прекурсор» в виде дефектных интерметаллических фаз UFe2(D), UFe3(D) и механической смеси Fe(D) и U(D), см. рис. 1. Образующиеся после деформации фазы имеют сверхтонкие параметры аналогичные полученным при скоростной закалке расплавов U–Fe близкого состава, что подтверждает общность вакансионных механизмов превращения при сверхвысокой пластической деформации и скоростной закалке. Наблюдаемые фазовые переходы являются следствием большой плотности подвижных точечных дефектов. Полученный результат согласуется с данными по увеличению термической стабильности урана, легированного железом.

Соотношение размер кристалла - степень деформации в сверхсжатых материалах

Е.Ф. Таланцев, В.В. Чистяков

Сверхсжатые гидриды (открытые группой Еремеца 10 лет назад (10.1038/nature14964)) и сверхсжатые никелаты (сверхпроводимость в которых была предсказана Анисимовым в 1999 г. (10.1103/PhysRevB.59.7901)) обладают рекордными температурами перехода в сверхпроводящее состояние и являются одновременно материалами с полностью неизвестной атомной структурой, поскольку ни один из существующих методов микроскопии с субмикронным разрешением не может быть применен для образцов, сверхсжатых в алмазных наковальнях. В данной работе, мы впервые в мировой литературе определили основные микроскопические структурные параметры сверхсжатых материалов, а именно степень деформации, ε, и средний размер нанокристаллитов. D. Величины D и ε определялись из рентгеновских Лауэграмм методом Уильямсона-Холла. В качестве объектов исследования были выбраны гидридный сверхпроводник La4H23 (Тс = 80 K, P = 95 ГПа) и никелатный сверхпроводник La3Ni2O7−δ (Тс = 60 K, P = 22 ГПа). Мы обнаружили, что зависимость ε(P) в La3Ni2O7−δ имеет трехкупольную форму в диапазоне давлений 1.6 ГПа ≤ P ≤ 41.2 ГПа. Мы также определили температуры Дебая, ΘD, для La4H23 и La3Ni2O7−δ.

Формирование высокопрочного упорядоченного состояния в сплаве Cu-56Au (ат.%)

А.Ю. Волков, О.С. Новикова, Д.А. Комкова, Е.Ф. Таланцев, Е.Г. Волкова, Н.А. Кругликов, П.О. Подгорбунская, А.А. Гаврилова

Проведено исследование эволюции структуры и формирования свойств в ходе фазового превращения беспорядок→порядок в нестехиометрическом сплаве Cu-56Au (ат.%) в интервале температур 250-375°С (с шагом 25°). Построены зависимости доли упорядоченной фазы, прочностных свойств и удельного электросопротивления от продолжительности отжига образцов, исходное разупорядоченное состояние в которых достигалось закалкой от 600°С или предварительной деформацией на 75%. Уточнены температурные интервалы образования упорядоченных CuAuI и CuAuII фаз, а также двухфазных состояний (CuAuI+CuAuII) и (CuAuII+A1). Для оценки соотношения фаз проведена математическая обработка рентгеновских пиков. Показано, что отжиг деформированного сплава при температуре 250°С приводит к аномальному росту микротвердости и прочности (выдержка в течение 12-24 часов повышает предел текучести до 1 ГПа) с одновременным снижением удельного электросопротивления. Обнаруженное явление объяснено с точки зрения замедления рекристаллизации в упорядоченном сплаве, что подтверждено высокой плотностью дислокаций в отожженных образцах.

Магнитооптические эффекты в нанотолщинных пленках на основе ЖИГ и подложках

А.В. Телегин, Ю.П. Сухоруков, И.Д. Лобов, С.В. Наумов, С.С. Дубинин, А.П. Носов

Магнитооптические (МО) эффекты Фарадея и Керра исследованы в синтезированных сверхтонких (менее 50 нм) магнитных пленках на основе железоиттриевого граната (ЖИГ) и в диэлектрических подложках в видимой области спектра. Впервые проведена оценка толщин магнито-мертвого и магнито-пассивного слоев в пленках и изучены особенности эффектов, связанные с вкладом отраженного света и МО свойствами подложек. Показано, что спектральные зависимости и величины эффектов Фарадея и Керра в наноразмерных пленках соответствуют эффектам для объёмного ЖИГ (Рис.1), что демонстрирует высокое качество полученных пленок и их перспективность для оптоэлектроники.

Многослойное нанокомпозитное покрытие на режущем инструменте

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

Ужесточение требований к точности размеров обрабатываемых деталей и качеству их поверхности, использование материалов с повышенными физико-механическими свойствами при одновременном росте производительности процессов в промышленности делает актуальной проблему повышения стойкости режущего инструмента. Вместо традиционного монослойного покрытия предложено использовать многослойное нанокомпозитное износостойкое покрытие, осажденное на рабочую часть режущего инструмента, содержащее чередующиеся слои алмазоподобного углерода и нитрида титана и алюминия с содержанием не более 40 ат.% каждого металла. Многослойные покрытия более износостойкие, т.к. блокировка распространения трещин на границах слоев приводит к иному механизму изнашивания по сравнению с монопокрытиями. Инструменты с многослойным покрытием были отданы на испытания в условиях реального производства на различные промышленные предприятия, при их использовании наблюдалось увеличение стойкости концевых фрез от 6 до 10 раз.

Динамика анионов и катионов в ионном проводнике Na3(BH4)(B12H12): исследование методами ЯМР 1H, 11B и 23Na

А.В. Скрипов, О.А. Бабанова, Р.В. Скорюнов, А.В. Солонинин, Y. Sadikin

Методом ядерного магнитного резонанса исследовано реориентационное движение анионов и диффузия катионов в ионном проводнике Na3(BH4)(B12H12) со смешанными анионами. Обнаружены два реориентационных процесса, которые невозможно наблюдать с помощью дифракционных методов. Более быстрый процесс, характеризуемый энергией активации 159 мэВ, связан с реориентациями тетраэдрических анионов ВН4−. Другой процесс с энергией активации 319 мэВ соответствует реориентациям икосаэдрических анионов В12Н122−. Найдено, что частота диффузионных перескоков катионов Na+ достигает 104 с-1 при 300 K и 8 × 108 с-1 при 530 K. Сравнение частот перескоков с данными по ионной проводимости указывает на коррелированный механизм диффузии ионов натрия. Полученные результаты важны для создания новых твердых электролитов для перспективных электрохимических источников тока.

Страницы