Наиболее значимые результаты исследований




1. Было проведено исследование кристаллической, магнитной структуры и колебательных спектров несобственного мультиферроика YMn2O5 с сильной магнитоэлектрической связью методами нейтронной дифракции, рентгеновской дифракции и рамановской спектроскопии в диапазоне высоких давлений 0 – 30 ГПа и температур 10 – 300 К, С повышением давления в области P > 1 ГПа наблюдалось подавление соразмерной и несоразмерной антиферромагнитных фаз с вектором распространения q = (~1/2, 0, ~1/4) и появление новой соразмерной АФМ фазы с вектором распространения qp = (1/2 0 1/2).Такое поведение сильно контрастирует с другими системами RMn2O5, в которых под давлением наблюдается противоположное поведение – стабилизация соразмерной АФМ фазы с вектором распространения q = (1/2, 0, 1/4). В области более высоких давлений Р > 16 ГПа наблюдался структурный фазовый переход, сопровождающийся аномалиями в барическом поведении некоторых параметров элементарной ячейки и колебательных мод. Полученные данные позволили проанализировать роль конкурирующих магнитных взаимодействий в формировании основного магнитного состояния мультиферроиков RMn2O5.

2. С помощью дифракции нейтронов исследована эволюции кристаллической структуры катодного материала типа LiNi0.8Co0.1Al0.1O2 в процессе электрохимического циклирования с помощью дифракции нейтронов Эксперименты выполнены на дифрактометре RTD (Real-Time-Diffractometer). Составы типа LiNixCoyAl1-x-yO2, только начинают массово внедряться в производство литий-ионных аккумуляторов в качестве положительного электрода (катода) постепенно вытесняя широко распространенный кобальтат лития. Ранее подобные соединения в режиме реального времени при электрохимическом циклировании исследовались только в модельных ячейках методом рентгеновской дифракции. Дифракция нейтронов позволяет исследовать структурные изменения в материалах электродов как в специализированных электрохимических ячейках, так и непосредственно в готовых к эксплуатации изделиях. В настоящей работе изучался готовый литий-ионный аккумулятор цилиндрического типоразмера 18650. Роль отрицательного электрода в нем выполняет графит, положительным электродом является состав LiNixCoyAl1-x-yO2 с x ≈ 0.8 и y ≈ 0.1 (эти величины были уточнены при обработке полученных дифракционных данных). Кристаллическая структура LiNixCoyAl1-x-yO2 в полностью разряженном аккумуляторе соответствует пр.гр. R-3m c параметрами элементарной ячейки a = 2.8453(1) и c = 14.1878(2) Å. На основе анализа экспериментальных данных, полученных в ходе нескольких циклов заряда-разряда, выполненных с разной скоростью (С/3 и С/10, где С – полная емкость аккумулятора), показано, что процесс внедрения лития в графит происходит с последовательным образованием нескольких LiCn фаз. Образование при заряде конечной LiC6 фазы хорошо фиксируется по скачкообразному появлению дифракционного пика при d ≈ 3.67 Å. Фазового расслоения в материале катода LiNi0.8Co0.1Al0.1O2, наблюдающегося, например, в LiNi0.8Co0.15Al0.05O2, нами не обнаружено. В то же время, параметры элементарных ячеек этих двух материалов изменяются в ходе заряда аналогичным образом, причем расширение и последующее сжатие элементарной ячейки происходит анизотропно.

3. С помощью малоуглового рассеяния нейтронов обнаружены (изменения в структурной организации магнитных жидкостей на основе трансформаторного масла под действием внешнего постоянного и переменного электрического поля. Задача выполнялась в рамках прояснения эффекта повышения напряжения пробоя в жидкостных трансформаторах при добавлении в жидкий носитель наночастиц, в частности наночастиц магнетита, стабилизированных олеиновой кислотой. Показано, что при приложении постоянного электрического поля наряду с макроскопическим фазовым разделением имеет место образование агрегатов на уровне ~100 нм с сильной зависимостью от напряженности поля. При выключении электрического поля система через некоторое время (порядка нескольких часов) возвращается в исходное состояние. Для переменного электрического поля показано, что при достаточно малых частотах агрегаты также образуются, однако данный процесс прекращается при превышении некоторой критической частоты. Таким образом, в дополнение к агрегационным эффектам во внешнем магнитном поле, типичным для магнитных жидкостей, обнаружена аналогичная чувствительность к электрическому полю для магнитных жидкостей на основе диэлектрических носителей, что открывает новые потенциальные возможности регулирования свойствами данных комплексных систем с использованием внешних управляющих параметров. Работа выполнялась совместно c Институтом экспериментальной физики Словацкой академии наук (Кошице, Словакия), Физическим факультетом Киевского Национального Университета им. Тараса Шевченко (Киев, Украина) и Исследовательским центром Юлиха – Отделение нейтронных исследований (Мюнхен, Германия).

4. В последнее время наблюдается большой интерес к исследованию супрамолекулярных сокристаллов типа донор-акцептор с водородными связями, имеющих широкие перспективы в качестве функциональных материалов с полупроводниковыми и/или сегнетоэлектрическими свойствами, возникающими вследствие явлений переноса электронов и протонов. Проведено комплексное исследование кристаллической структуры и молекулярной динамики сокристалла броманилиновой кислоты: 2,6 диметипиразина (BrA: 2,6-DMP) 1:1 с помощью методов монокристальной рентгеновской дифракции, нейтронной спектроскопии (спектрометр НЕРА) и комплементарных спектроскопических методов, Для интерпретации экспериментальных результатов также было проведено теоретическое моделировании. Структурный анализ показал, что исследуемая система кристаллизуется в моноклинной структуре симметрии P21/c с четырьмя молекулярными единицами в элементарной ячейке. В ходе интермолекулярного анализа обнаружена неэквивалентность водородных связей промежуточной силы и присутствие множественных специфических межмолекулярных сил. Теоретические расчеты с использованием приближений поверхности Хиршфелда и уменьшенного градиента плотности выявили роль слабых формирующих взаимодействий и ван-дер-ваальсовых сил в стабилизации кристаллической структуры. При анализе колебательных свойств использовались методы нейтронной и оптической спектроскопии (средний, дальний и терагерцовый диапазоны). Теоретический анализ колебательных спектров производился в рамках теории DFT в полулокальном приближении с учетом полуэмпирических ван-дер-ваальсовых поправок. Несмотря на квазигармоническое приближение, получено хорошее согласие между теоретическими и экспериментальными спектрами. В частности, обнаружено сильное влияние диполь-дипольных взаимодействий дальнего порядка на инфракрасный отклик и влияние структуры на колебания с малыми волновыми числами. [3]

Заключение

ИБР-2 по-прежнему остается наиболее эффективным источником для исследований на выведенных пучках медленных нейтронов в мире, и в ближайшие 20 лет после модернизации он будет среди первых пяти мировых лидеров в этой области ядерной науки.

На протяжении всей своей 50-летней истории в институте имели и будут иметь прекрасные возможности для нейтронных исследований благодаря элегантной идеи импульсного реактора, зачатых в Обнинске в 1955 году и эффективно используемых в настоящее время в лаборатории нейтронной физики в Дубне. [1]

Список литературы

 

[1] https://ckp-rf.ru/usu/73586/

[2] https://neutron.msu.dubna.ru/

[3] https://flnph.jinr.ru/en/history/history-of-reactors

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-06-21 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: