Том 50, № 1 (2024)

С помощью компьютерных методов (пакет программ ToposPro) осуществлены комбинаторно-топологический анализ и моделирование самосборки кристаллических структур интерметалидов Yb₇₂Sn₄₆-tP118 (a = 11.076 Å, c = 36.933 Å, V = 4530.86 ų, пр. группа P 4/mbm). Для кристаллической структуры Yb₇₂Sn₄₆-tP118 установлено 195 вариантов кластерного представления 3D атомной сетки с числом структурных единиц 5 (24 варианта), 6 (86 вариантов) и 7 (85 вариантов). Рассмотрен вариант наиболее быстрой самосборки с участием трех типов кластеров-прекурсоров, формирующих слои из октаэдров K6 = 0@6(Yb4Sn2) с симметрией g = 4/m, полиэдров K11 = = Sn@10(Yb8Sn2) с симметрией g = –1 и полиэдров K15 = Yb@14(Yb10Sn4) с симметрией g = 2 mm, а также атомов-спейсеров Yb и Sn. Реконструирован симметрийный и топологический код процессов самосборки 3D структур из кластеров-прекурсоров в виде: первичная цепь → слой → каркас.

Проведен анализ влияния химических элементов в составе оптических стекол на количественные характеристики ослабления ими рентгеновского и гамма-излучения. Предложена методика расчета массовых коэффициентов ослабления излучения (МКОИ) с энергией квантов от 0.2 до 3.0 МэВ для оксидов как компонентов стекол. Выявлены химические элементы и их оксиды в составе стекол, вносящие основной вклад в их значения линейного коэффициента ослабления излучения (ЛКОИ) с разной энергией квантов, Е. В области энергий квантов от 0.2 до примерно 1.0 МэВ сильное влияние (в порядке его уменьшения) на значение ЛКОИ стекол оказывают такие оксиды, как PbO, Ta₂O₅, Gd₂O₃, La₂O₃, BaO, Sb₂O₃ (из-за малой концентрации его вклад в ЛКОИ стекол обычно пренебрежимо мал), CdO, Nb₂O₅, ZrO₂, Y₂O₃. Показано, что в области значений Е от 0.2 до примерно 1.0 МэВ элементы (или их оксиды) могут сильно отличаться друг от друга по значениям МКОИ, а стекла разных составов — по значениям их ЛКОИ, тогда как при Е > 1.0 МэВ и первые и вторые коэффициенты изменяются примерно одинаково при увеличении энергии квантов излучения.

Разработана методика, и синтезированы наночастицы ZnO в пористых стеклах. Синтез проведен путем пропитки силикатных пористых стекол в водном растворе нитрата цинка и его последующего термолиза. Исследованы спектрально-люминесцентные свойства синтезированных композитов. Изучена способность наночастиц ZnO, сформированных в пористом стекле, к выработке активных форм кислорода при УФ-облучении.

Методом совместной кристаллизации растворов азотнокислых солей с ультразвуковой обработкой синтезированы ксерогели, высокодисперсные мезопористые порошки состава: (СeO₂)_1-x(Nd₂O₃)_x (x = 0,02; 0,05; 0,10); Gd_1–xSr_xCo_0,5O_3–δ (х = 0,1, 0,15, 0,2, 0, 25)_; Gd_0.4Sr_0.1Ni_0,5O_3–δ; Gd_0,125La_0,125Sr_0,25Co_0,5O_3–δ — и на их основе получены нанокерамические материалы с кристаллической кубической структурой типа флюорита, орторомбической и тетрагональной структурой типа перовскита с ОКР ~55–90 нм (1300◦С) соответственно. Изучены физико-химические свойства полученной керамики; выявлено, что она обладает открытой пористостью 7–11% для состава: (СeO₂)_1-x(Nd₂O₃)_x и 17–42% для материалов состава Gd_1–xSr_xCo_0,5O_3–δ, Gd_0.4Sr_0.1Ni_0,5O_3–δ и Gd_0,125La_0,125Sr_0,25Co_0,5O_3–δ. Материалы на основе оксида церия обладают преимущественно ионным (числа переноса ионов t_i = 0.71–0.89 в интервале 300–700◦С) типом электропроводности, обусловленным образованием подвижных кислородных вакансий при гетеровалентном замещении Се4⁺ на Nd3⁺; σ_700ºС = 0.31·10^–2 См/см. Твердые растворы на основе никелата и кобальтита лантана обладают смешанной электронно-ионной проводимостью, σ_700ºС = 0.59∙10^–1 См/см с числами переноса t_e = 0.92–0.99 t_i = 0.08–0.01. Показана перспективность использования полученных керамических материалов в качестве твердооксидных электролитов и электродов среднетемпературных топливных элементов.

В работе исследованы особенности морфологии и свойств дисперсных порошков ZnO, полученных полимерно-солевым синтезом при использовании поливинилпирролидона. Процессы термической эволюции материалов при синтезе порошков были исследованы методом дифференциально-термического и термогравиметрического анализа. Кристаллическая структура, морфология, люминесцентные и адсорбционные свойства синтезированных нанопорошков были изучены методами рентгенофазового и электронно-микроскопического анализов, оптической и люминесцентной спектроскопии. Установлено, что добавки поливинилпирролидона уменьшают размер формирующихся кристаллов ZnO и оказывают существенное влияние на морфологию, люминесцентные и адсорбционные свойства материалов.