Содержание

Слайд 2

Petersburg Nuclear Physics Institute

Магнитные гетерогенные наноструктуры

Система MnO/γ-Mn2O3.

Система FeO/Fe3O4.
Определена временная эволюция структуры

Petersburg Nuclear Physics Institute Магнитные гетерогенные наноструктуры Система MnO/γ-Mn2O3. Система FeO/Fe3O4. Определена
и морфологии системы.
Обнаружено, что вокруг наносистемы образуется еще одна оболочка со специфическими свойствами.

Выполнены нейтрон-дифракционные (ILL-D1B) эксперименты с наночастицами CoO с кристаллической структурой "вюрцита" и "цинковой обманки", а также Ni со гексагональной структурой, которые в обычных условиях не существуют.
Обнаружена несоразмерная магнитная структура в CoO.

Начаты исследования наноструктур на основе магнетита, внедренного в анти-ферромагнитную (Co3O4) реплику мезопористой матрицы KIT-6 с гироидальной морфологией.

Начаты исследования магнитных пористых стекол с внедренными наночастицами магнетита и сегнетоэлектрика.

Системы "ядро-оболочка"

Наноструктурированные магнетики

Слайд 3

Petersburg Nuclear Physics Institute

Функциональные материалы

Атомные колебания в наночастицах

Продолжены дифракционные исследования атомного движения

Petersburg Nuclear Physics Institute Функциональные материалы Атомные колебания в наночастицах Продолжены дифракционные
в наночастицах легкоплавких металлов Ga и Bi, наноструктурированных в пористом стекле.
Показано, что кристаллическая структура наночастиц Ga зависит от скорости кристаллизации.
Выяснена температурная эволюция структуры.
Обнаружена сильная текстура, построена ее модель.
Обнаружено сильное уменьшение температуры Дебая, обусловленное "смягчением" спектра колебаний.

Завершены исследования магнитного поведения мультиферроика Tb0.95Bi0.05MnO3. (BER-BESSY).
Приготовлена публикация.

Ю. А. Кибалин, И. В. Голосовский и др., "Применение метода дифракции нейтронов для изучения атомных колебаний в наноструктурированных объектах", Научно-технические ведомости СПбГПУ, 94, 59, 2010.

Суперионники Bi4(V,Fe)2O11
(фазы Ауривиллиуса) – новые
материалы для мембран топливных
элементов (LLB, 3T2).
Показано, что магнетизм в системе обусловлен примесной оксидной фазой гематита.
Обнаружен неизвестный ранее структурный переход в рамках моноклинной сингонии с потерей инверсии.
Обнаружена структурная перестройка при постоянной температуре (300 0С) с временем релаксации несколько суток.

Выполнены нейтронографические (ILL-D20) и SQUID- эксперименты на новых мультиферроиках-релаксорах
BiFeO3-PbTiO3.

Слайд 4

Petersburg Nuclear Physics Institute

Разное

Магнитные эпитаксиальные пленки MnF2 и NiF2.
Эксперимент принят в

Petersburg Nuclear Physics Institute Разное Магнитные эпитаксиальные пленки MnF2 и NiF2. Эксперимент
LLB (6Т2).

И. В. Голосовский и др., "Температурная эволюция структуры наночастиц оксида меди в пористых стеклах",
Кристаллография, 56, 170, 2011.

Принята к публикации глава в книге "Neutron scattering methods and studies", издательство Nova Science Publishers, Inc. NY:
I. V. Golosovsky, "Neutron and x-ray diffraction studies of nanoparticles confined within porous media."

Магнитные пленки MnGa с рекордной коэрцитивной силой.
Определен фазовый состав и кристаллические структуры входящих фаз:
Mn3Ga + β-Mn(Ga) + Ga.

Слайд 5

Petersburg Nuclear Physics Institute

2010-2012 система на основе реплики мезопористой матрицы с гироидальной

Petersburg Nuclear Physics Institute 2010-2012 система на основе реплики мезопористой матрицы с
морфологией Co3O4/Fe3O4.

Fe3O4
ферромагнетик

Co3O4
антиферромагнетик

Наноструктурированные гетерогенные системы –
физические основы спинтроники

2009-2010, система MnO/γ-Mn2O3.
I.V. Golosovsky et al., PRL 102, 247201, 2009.
A. López-Ortega, D. Tobia, E. Winkler, I. Golosovsky et al, JACS, 132, 9398, 2010.
2010-2011, система FeO/Fe3O4.

ядро-оболочка

Слайд 6

Petersburg Nuclear Physics Institute

Система "ядро-оболочка" FeO/Fe3O4.

В системах "ядро-оболочка" оболочка синтезируется в процессе

Petersburg Nuclear Physics Institute Система "ядро-оболочка" FeO/Fe3O4. В системах "ядро-оболочка" оболочка синтезируется
окисления ядра на воздухе (пассивация). Поэтому исследование временной эволюции структуры и свойств – ключ к пониманию необычных свойств гетерогенных магнитных систем.
Из профильного анализа следует:
оболочка - стехиометрический магнетит Fe3O4;
ядро - оксид FexO +
новая, неизвестная фаза со структурой шпинели

FexO

Fe3O4

Параметр x в взят из измерения спектров энергетических потерь электронов (Electron Energy Loss Spectroscopy).

Слайд 7

Petersburg Nuclear Physics Institute

size of the nanoparticles within the shell

Petersburg Nuclear Physics Institute size of the nanoparticles within the shell

Слайд 8

Petersburg Nuclear Physics Institute

Зависимости намагниченность насыщения, (из петли гистерезиса) и площадь интерфейса,

Petersburg Nuclear Physics Institute Зависимости намагниченность насыщения, (из петли гистерезиса) и площадь
(из дифракционных данных), похожи. Возможно, это отражает простой факт, что магнитный сигнал пропорционален площади интерфейса.

Слайд 9

Petersburg Nuclear Physics Institute

Размер оболочки, полученный из малоугловых спектров, хорошо согласуется с

Petersburg Nuclear Physics Institute Размер оболочки, полученный из малоугловых спектров, хорошо согласуется
размерами оболочки, которая видна как прозрачное кольцо в электронной микроскопии.

Микрофотография системы FexO/Fe3O4 (TEM).

Типичный профиль малоугловой рентгеновской дифракции (SAXS) на системе FeO/Fe3O4 и его аппроксимация.

Слайд 10

Petersburg Nuclear Physics Institute
Показано, что система становится стабильной примерно после неделю,
Определены

Petersburg Nuclear Physics Institute Показано, что система становится стабильной примерно после неделю,
ВСЕ структурные параметры и морфология.
Обнаружено, что вокруг наносистемы образуется еще одна, дополнительная оболочка - "луковица"?
Намагниченность системы пропорциональна площади интерфейса.

Итак, результаты по системе FeOх/Fe3O4

Слайд 11

Petersburg Nuclear Physics Institute
Необычные свойства гетерогенных магнитных наноструктур, обусловлены существованием интерфейса –

Petersburg Nuclear Physics Institute Необычные свойства гетерогенных магнитных наноструктур, обусловлены существованием интерфейса
нанометрового слоя, разделяющего компоненты с разными магнитными свойствами.
Чем больше площадь интерфейса – тем больше эффект.
Нужна как можно большая поверхность "ядра", на которой можно синтезировать (создать) другой магнитный материал.
Никто не сказал, что "ядро" должно быть круглое!

Слайд 12

Petersburg Nuclear Physics Institute

Реплика мезопористой матрицы KIT-6 с гироидальной морфологией.

Ia3d

¯

Model

MCM-48
Channel diameter

Petersburg Nuclear Physics Institute Реплика мезопористой матрицы KIT-6 с гироидальной морфологией. Ia3d
33(3) Å,
a0=79.705 Å.
D = 310(5) Å.
(I. V. Golosovsky et al, PRB, 74, 155440, 2006)
Co3O4 replica KIT-6
"Channel" diameter 91(2) Å,
a0=228 Å. (From SANS)

High Angle Anular Dark Field (HAADF) image of a mesoporous particle

SANS

110

211

Слайд 13

Petersburg Nuclear Physics Institute

В мезопористой матрице можно синтезировать ферримагнетик!

Hysteresis loop of

Petersburg Nuclear Physics Institute В мезопористой матрице можно синтезировать ферримагнетик! Hysteresis loop
Co3O4 KIT-6 template.

Hysteresis loop of Fe3O4 embedded in a Co3O4 KIT-6 template.

Co3O4
(антиферромагнетик)

Fe3O4 или нестехиометрический α-Fe2O3 (ферримагнетик)

Слайд 14

Petersburg Nuclear Physics Institute

Твердотельная окисная топливная ячейка (SOFC).

Высокая концентрация анионных вакансий для

Petersburg Nuclear Physics Institute Твердотельная окисная топливная ячейка (SOFC). Высокая концентрация анионных
O2-прыжковой проводимости.
Высокой симметрия для эквивалентности потенциалов между занятыми и вакантными местами.
Много свободных вакансий для легкой диффузии ионов O2.
Поляризуемые катионы, которые могут деформироваться во время прыжка, что снижает энергию активации.
Химическая стабильность, низкая рабочая температура.

Что нужно, чтобы мембрана работала:

Ba2In2O5 Brownmillerite

Твердотельные мембраны для топливных ячеек – водородная энергетика

Слайд 15

Petersburg Nuclear Physics Institute

Что происходит со структурой при замещении V на Fe

Petersburg Nuclear Physics Institute Что происходит со структурой при замещении V на
?

Проводимость в Bi4V2O11 при 600 ºC самая большая, известная для O2 ионных проводников.
Известно, что катионные замещения ведут к сильному, до 300 ºC, понижению рабочей температуры.

Суперионники Bi4(V,Fe)2O11 (BIMEVOX) со структурой фаз Ауривиллиуса – новые материалы для мембран топливных элементов

Слайд 16

Petersburg Nuclear Physics Institute

Объект – Bi4(V1-xFex)2O11, x = 0.25, 0.30.
Цель – выяснение

Petersburg Nuclear Physics Institute Объект – Bi4(V1-xFex)2O11, x = 0.25, 0.30. Цель
природы магнитного сигнала, зарегистрированного в эффекте Мессбауэра.
Эксперимент в LLB, Saclay.
Результаты:
Исследования показали присутствие двух рефлексов, интенсивность которых менялась с температурой, которые соответствуют магнитным рефлексам от гематита (α-Fe2O3), который претерпевает спин-ориентационный переход.
Магнитный сигнал в Мессбауэровских экспериментах обусловлен примесной оксидной фазой.
Показано, что Fe входит в решетку не более 7 %. "Избыток" формирует примесную фазу.
Результирующий состав – тетрагональная фаза (85 %)+ моноклинная (15 %, характерный размер 300 Å) + гематит (~ 1-2 %).

Слайд 17

Petersburg Nuclear Physics Institute

Структурный переход в Bi4(V0.95Fe0.05)2O11

113

результаты:
Обнаружен неизвестный фазовый переход при 200

Petersburg Nuclear Physics Institute Структурный переход в Bi4(V0.95Fe0.05)2O11 113 результаты: Обнаружен неизвестный
0С в рамках моноклинной сингонии с появлением инверсии.
Отмечено перераспределение кислородных ионов по позициям с температурой.
Зарегистрирована аномальная амплитуда тепловых колебаний в определенных позициях кислорода, которые, по-видимому, отвечают за ионный транспорт.

Слайд 18

Petersburg Nuclear Physics Institute

Структурная перестройка при постоянной температуре со временем релаксации более

Petersburg Nuclear Physics Institute Структурная перестройка при постоянной температуре со временем релаксации
суток.

Изменение объема может быть связано как потерей кислорода, так и с структурной перестройкой – например – с поворотом октаэдров.

Группа С2/m

Имя файла: 1.pptx
Количество просмотров: 82
Количество скачиваний: 0