Научные результаты

Введите год
Несоизмеримая магнитная структура, ближний магнитный порядок и тепловые свойства в бинарного интерметаллида Ho7Rh3

А.Ф. Губкин, А.А. Ваулин, А.Ф. Прекул, Т. Цутаока, К.П. Скоков, Н.В. Баранов

С помощью нейтронной дифракции и измерений магнитных свойств, теплоемкости и теплового расширения установлена магнитная фазовая диаграмма бинарного редкоземельного интерметаллида с нецентросимметричной структурой Ho7Rh3. Впервые для соединений группы R7Rh3 получены прямые экспериментальные доказательства существования ближнего магнитного порядка в парамагнитном состоянии в широком интервале температур TN < T < 2TN. Впервые для соединений семейства R7Rh3 показано, что магнитный фазовый переход в несоизмеримую магнитную фазу при температуре Нееля TN = 32 K описывается в рамках концепции одного неприводимого представления Ландау. Впервые проведено полное количественное описание низкотемпературной несоизмеримой магнитной структуры в рамках формализма магнитных суперпространственных групп. Впервые показано, что данные АС-магнитной восприимчивости могут быть источником дополнительной информации об эффектах нарушения симметрии в магнитной подсистеме и упрощать применение формализма магнитных суперпространственных групп к анализу и симметрийному описанию сложных несоизмеримых магнитных фаз. При помощи синхротронной дифракции и измерений теплового расширения показано, что кристаллическая структура Ho7Rh3 остается гексагональной во всем интервале температур выше и ниже температуры Нееля.

Структурные и магнитострикционные свойства нестехиометрических фаз Лавеса TbFe2Mnx

А.М. Барташевич, Е.Г. Герасимов, Н.В. Мушников, А.А. Инишев, П.Б. Терентьев, В.С. Гавико, Д.А. Колодкин, Н.А. Кулеш

С помощью рентгеновской спектроскопии и рентенофлюорисцентного анализа, проведен фазовый и структурный анализ нестехиометрических сплавов TbFe2Mnx (0 ≤ x ≤ 0.25). Установлено, что однофазные сплавы формируются вплоть до концентрации Mn x = 0.25. Нестехиометрические соединения TbFe2Mnx обладают огромным значением спонтанной магнитострикции (до 2550 ppm), что приводит к искажению кубической (Fd-3m) структуры в ромбоэдрическую (R-3m). Допирование марганцем в соединении TbFe2Mn0.25 приводит к значительному увеличению продольной магнитострикции (l|| ~ 2400 ppm в магнитном поле 18 kOe) при температуре жидкого азота, что на ~25% больше, чем в исходном TbFe2. При этом TbFe2Mn0.25 сохраняет гигантское значение магнитострикции при комнатной температуре (l|| ~ 1530 ppm в магнитном поле 18 kOe). Полученные результаты позволяют рассматривать соединения TbFe2Mnx в качестве перспективных материалов для магнитострикционных приложений в широком температурном интервале.

Магнитные наночастицы для мониторинга загрязнения микропластиком поверхностных вод

Ю.А. Бахтеева, И.В. Медведева, М.А. Уймин, М.С. Филинкова, И.В. Бызов, Е.М. Цейтлин

Накопление пластиковых отходов в Мировом океане вызывает растущую общественную озабоченность. Количество микропластика в природных водах в настоящее время неизвестно из-за сложности его количественного определения в воде вследствие низкой концентрации. Нами разработан метод преконцентрации микрочастиц полиэтилена (MPЕ) и полиэтилентерефталата (MPЕT) с последующим определением их содержания с использованием серийного спектрофотометра и матобработкой спектров методом PLS. Для концентрирования микрочастиц MPЕ (20-100 мкм) и MPЕT (10-20 мкм) в воду добавляли композиционные магнитные наночастицы Fe-C-NH2 (10 нм), образующие агрегаты с частицами пластика, и отделяли эти гетероагрегаты от воды магнитной сепарацией. Функционализация поверхности наночастиц аминогруппами–NH2 обеспечивает устойчивое связывание этих частиц с частицами пластика благодаря электростатическому взаимодействию. Установлено, что, при 100-кратном концентрировании можно определить концентрации пластика до 20 мкг/л. Использование математической обработки спектров методом PLS позволяет избежать стадию сепарации магнитных наносемян, что упрощает анализ.

Физические основы и алгоритм определения геометрических параметров поверхностных дефектов в ферромагнитных пластинах по данным рассеяния магнитного потока

А.В. Никитин, Ю.Л. Гобов, А.В. Михайлов, Л.В. Михайлов, В.Н. Костин, Я.Г. Смородинский

Впервые разработана методика [1-3], позволяющая определять форму поверхностных дефектов ферромагнитной пластины по измеренным над поверхностью компонентам магнитного поля. Методика позволяет восстанавливать форму дефектов при измерении компонент магнитного поля вблизи любой поверхности пластины (поверхности с дефектом, либо бездефектной поверхности). На первом этапе использования методики измеренные в воздухе компоненты магнитного поля пересчитываются в металл, на границу металл-воздух на бездефектной поверхности. На втором этапе магнитное поле в металле восстанавливается, с помощью решения уравнений Максвелла для случая магнитостатики, в предположении, что всюду ниже упомянутой границы также находится металл. На третьем этапе для определения формы дефекта по границам поверхностей пластины в металле строятся две силовые магнитные линии. Между ними по определению магнитный поток не выходит. В действительности, величина магнитного потока, выходящего за пределы этих рассчитанных силовых линий (т.е. за пределы ферромагнетика), много меньше величины магнитного потока в металле, поэтому выходом потока даже в зоне дефекта, при использовании методики, можно пренебречь.

Формирование зонного ферромагнетизма для невырожденной зоны в металлах, имеющих ГЦК решетку с гигантской сингулярностью ван Хова

П.А. Игошев, А.А. Катанин, В.Ю. Ирхин

Проанализирован электронный спектр гранецентрированной кубической (ГЦК) решетки в приближении ближайших и следующих за ближайшими соседями. Найдены все варианты для соотношения интегралов переноса, обеспечивающие гигантскую сингулярность ван Хова плотности в электронных состояний. Получено выражение для плотности электронных состояний в виде двукратного интеграла и разработан алгоритм его вычисления, который позволяет определить плотность электронных состояний с высокой точностью, недоступной в рамках стандартного метода тетраэдров, применяемого для первопринципных расчетов. Спектр ГЦК решетки использован в рамках метода функциональной ренормгруппы для исследования фазовой диаграммы модели Хаббарда с невырожденной зоной как модели зонного ферромагнетика. Показано, что при удалении уровня Ферми от уровня сингулярности ван Хова температура Кюри скачком обращается в нуль, что указывает на переход первого рода парамагнетик-ферромагнетик.

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.

Страницы