Будова на атомному рівні нанорозмірних і наноструктурних металевих і вуглецевих матеріалів

Розробка високопольових методик визначення фізичних величин, що характеризують атомну структуру, енергетичні і емісійні характеристики нанорозмірних та наноструктурних матеріалів. Огляд механізмів модифікації їх атомної структури та мікротопографії.

Рубрика Физика и энергетика
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 30.07.2015
Размер файла 48,5 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Визначені на ангстремному і субангстремному рівнях кристалографічні параметри ряду лінійних та площинних дефектів.

Встановлено атомну структуру некогерентних симетричних двійникових меж У3(111) у вольфрамі. Виявлено існування нанослою щ-фази, для якого характерним є осциляторна зміна внутрішньої енергії і локальної атомної густини з відстанню від межі.

Виявлені особливості польової іонної емісії металів і сплавів у присутності парів води. Розроблено новий напрямок польової іонної мікроскопії, що забезпечує формування іонних зображень металів і сплавів при низьких напруженостях поля, що дає можливість проводити повну кристалографічну паспортизацію меж зерен і потрійних стиків. Обґрунтовані й запропоновані нові способи польової обробки мікроінструмента з використанням парів води, що дають можливість згладжувати вістрійні об'єкти мікронних розмірів і формувати нановиступи радіусом 1-5 нм на масивному вістрі.

Розроблено нове польове багатоемітерне джерело іонів на базі наноструктурованого вуглецю, який характеризується високою однорідністю емісії. Визначені автоелектронні характеристики моноатомних вуглецевих ланцюжків і показано, що такі матеріали є перспективними для створення нерозжарюваних джерел електронів із гранично локалізованою емісією.

ПЕРЕЛІК ОСНОВНИХ ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Ксенофонтов В.А. Влияние дисклинаций и краевых дислокаций на формирование атомного рельефа поверхности металлов / В.А. Ксенофонтов, И.М. Михайловский, В.И. Рябухин, Е.В. Саданов // Металлофизика. - 1988. - Т.10, В.5. - С. 64-69.

1. Саданов Е.В. Планарные дефекты и зернограничные дисклинации в сверхпроводящем соединении YBaCuO / Е.В. Саданов, В.А. Ксенофонтов // Письма в ЖТФ. - 1989. - Т.15, В.16. - С.7-10.

2. Ксенофонтов В.А. Особенности строения волокон пироуглерода / В.А. Ксенофонтов, В.М. Шулаев, В.М. Кулинич, Ю.Ф. Гузычко // Известия АН СССР, Hеорганические Материалы. - 1991. - Т.27, В.6. - С.1318-1319.

3. Ксенофонтов В.А. Особенности спектров полевого испарения углеродных волокон / В.А. Ксенофонтов, А.С. Купряшкин, А.Г. Шаховской, Е.П. Шешин // ЖТФ. - 1991. - Т.61, В.6. - С.168-172.

4. Макаров В.И. Полевая ионная микроскопия соединения Nd2CuO4 / В.И. Макаров, Е.В. Саданов, В.А. Ксенофонтов, А.П. Воронов // Письма в ЖТФ. - 1991. - Т.17, В.23. - С.43-47.

5. Михайловский И.М. Разрушение монокристаллов YBa2Cu3O7-x при нагрузках, близких к теоретическому пределу прочности / И.М. Михайловский, Е.В. Саданов, В.А. Ксенофонтов, О.А. Великодная // Сверхпроводимость: физика, химия, техника. - 1992. - Т.5, В.8. - С.1453-1458.

6. Михайловский И.М. Полевая ионная микроскопия полифазной структуры YBa2Cu3O7- / И.М. Михайловский, В.А. Ксенофонтов, Е.В. Саданов, О.А. Великодная // Письма в ЖЭТФ. - 1993. - Т.57, В.1. - С.39-42.

7. Федорова Л.И. Промежуточный композиционный порядок в аморфном сплаве Fe40Ni30B20 / Л.И. Федорова, И.М. Михайловский, В.А. Ксенофонтов, П.Я. Полтинин// ЖТФ. - 1994. - Т.64, В.3. - С.177-180.

8. Михайловский И.М. Анизотропия низкотемпературного полевого испарения металлов / И.М. Михайловский, В.А. Ксенофонтов, Т.И. Мазилова // Письма в ЖЭТФ. - 1997. - Т.65, В.7. - С.516-520.

9. Лазарев Б.Г. Наноструктура сверхпроводящего сплава ниобий - титан / Б.Г. Лазарев, В.А. Ксенофонтов, И.М. Михайловский, О.А. Великодная // Физика низких температур. - 1998. - Т.24, №3. - С.272-277.

10. Мазилова Т.И. Радиационно-стимулированная эрозия поверхности автоэлектронных эмиттеров / Т.И. Мазилова, И.М. Михайловский, В.А. Ксенофонтов // Письма в ЖТФ. - 2001. - Т.27, В.18. - С.71-77.

11. Ксенофонтов В.А. Полевая ионная микроскопия объектов микрометрового масштаба / В.А. Ксенофонтов, Е.В. Саданов, И.М. Михайловский, О.А. Великодная // Письма в ЖТФ. - 2005. - Т.31, В.20. -С.76-81.

12. Ксенофонтов В.А. Полевая ионная микроскопия сплавов в условиях стимулированного полевого испарения / В.А. Ксенофонтов, Е.В. Саданов, И.М. Михайловский, O.А. Великодная // Вопросы атомной науки и техники. Серия: «Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение». - 2006. - №4. - С.35-37.

13. Гурин В.А. Прочность углеродных волокон, полученных каталитическим газофазным осаждением / В.А. Гурин, И.В. Гурин, В.В. Колосенко, В.А. Ксенофонтов, Т.И. Мазилова, И.М. Михайловский, А.Н. Буколов // Письма в ЖТФ. - 2007. - Т.33, В.12. - С.83-88.

14. Великодная О.А. Многоэмиттерный полевой источник ионов на основе наноструктурированных углеродных материалов / О.А. Великодная, В.А. Гурин, И.В. Гурин, В.В. Колосенко, В.А. Ксенофонтов, И.М. Михайловский, Е.В. Саданов, А.Н. Буколов, А.А. Мазилов // Письма в ЖТФ. - 2007. - Т.33, В.13. - С.90-94.

15. Михайловский И.М. Обнаружение межзеренной гексагональной щ-структуры в вольфраме / И.М. Михайловский, В.А. Ксенофонтов, Т.И. Мазилова, Е.В. Саданов, А.А. Мазилов // Письма в ЖЭТФ. - 2007. - Т.85, В.5. - С.310-313.

16. Mikhailovskij I.M. Preparation and characterization of monoatomic C-chains: unraveling and field emission / I.M. Mikhailovskij, N. Wanderka, V.A. Ksenofontov, T.I. Mazilova, E.V. Sadanov, O.A. Velikodnaya // Nanotechnology. - 2007. - V.18. - Р.475705 (6 pp.).

17. Ksenofontov V.A. High-field formation and field ion microscopy of monatomic carbon chains / V.A. Ksenofontov, T.I. Mazilova, I.M. Mikhailovskij, E.V. Sadanov, O.A. Velikodnaya, A.A. Mazilov // J. Phys.: Condens. Matter. - 2007. - V.19. - P.466204 (10 pp.).

18. Ксенофонтов В.А. Низкотемпературная полевая ионная микроскопия углеродных нанотрубок / В.А. Ксенофонтов, В.А. Гурин, И.В. Гурин, В.В. Колосенко, И.М. Михайловский, Е.В. Саданов, Т.И. Мазилова, О.А. Великодная // ФНТ. - 2007. - Т.33, №10. - С.1128-1131.

19. Mikhailovskij I.M. The щ structure of the lateral twin boundary in tungsten / I.M. Mikhailovskij, N. Wanderka, V.A. Ksenofontov, T.I. Mazilova, E.V. Sadanov, A.A. Mazilov // Philosophical Magazine Letters. - 2007. - Vol.87, No.10. - P.743-750.

20. Azhazha V.M. Field-ion microscopy observations and atomistic simulations of rigid-body shifts at tilt grain boundaries in tungsten / V.M. Azhazha, I.M. Neklydov, V.A. Ksenofontov, T.I. Mazilova, I.M. Mikhailovskij, E.V. Sadanov, A.A. Mazilov // Surface Review and Letters. - 2008. - Vol.15, No.5. - Р.1-9.

21. Wanderka N. Alternate field evaporation and kink relaxation on (001) and (112) surfaces of tungsten nanotips / N. Wanderka, I.M. Mikhailovskij, V.A. Ksenofontov, T.I. Mazilova, E.V. Sadanov, A.A. Mazilov // Int. J. Nanoscience. - 2008. - Vol.7, №1. - P.37-41.

22. Neklyudov I.M. Interstitial atoms in tungsten: Interaction with free surface and in situ determination of formation energy / I.M. Neklyudov, E.V. Sadanov, G.D. Tolstolutskaja, V.A. Ksenofontov, T.I. Mazilova, I.M. Mikhailovskij // Phys. Rev. B. - 2008. - Vol.78. - P.115418 (1-4).

23. Ксенофонтов В.А. Локальное распределение элементов в в-фазе сверхпроводящего сплава ниобий-титан / В.А. Ксенофонтов, М.Б. Лазарева, Т.И. Мазилова, И.М. Михайловский, Г.Е. Сторожилов, О.В. Черный // ФНТ. - 2008. - Т.34, №11. - С.1127-1130.

24. Mikhailovskij I.M. A new approach for explanation of specimen rupture under high electric field / I.M. Mikhailovskij, N. Wanderka, V.E. Storizhko, V.A. Ksenofontov, T.I. Mazilova // Ultramicroscopy. - 2009. - Vol.109. - P.480-485.

25. Ксенофонтов В.А. Низкополевая ионная микроскопия / В.А. Ксенофонтов, Е.В. Саданов, О.А. Великодная // ЖТФ. - 2009. - Т.79, - В.4. - С.136-141.

26. Mazilova T.I. Field-ion microscopy of quantum oscillations of linear carbon atomic chains / T.I. Mazilova, I.M. Mikhailovskij, E.V. Sadanov, V.A. Ksenofontov // Nanoletters. - 2009. - Vol.9, No.2. - P.774-778.

27. Mikhailovskij I.M. Imaging the atomic orbitals of carbon atomic chains with field-emission electron microscopy / I.M. Mikhailovskij, E.V. Sadanov, T.I. Mazilova, V.A. Ksenofontov, O.A. Velikodnaya // Phys. Rev. B. - 2009. - Vol.80. - P.165404 (1-7).

28. Михайловский И.М. Сверхвысокоразрешающая полевая электронная микроскопия: наблюдение атомных орбиталей углеродных моноатомных цепочек / И.М. Михайловский, Е.В. Саданов, Т.И. Мазилова, В.А. Ксенофонтов, О.А. Великодная // Вопросы атомной науки и техники, серия: «Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники». - 2009. - №6 (64). - С.3-11.

29. Михайловський І.М. Високорозрізнювальна польова електронна мікроскопія: спостереження атомних орбіталей / І.М. Михайловський, Є.В. Саданов, Т.І. Мазілова, В.О. Ксенофонтов, О.О. Великодна // Вісник НАН України. - 2010. - №1. - С.3-10.

30. Mikhailovskij I.M. Reply to «Comment on “Imaging the atomic orbitals of carbon atomic chains with field-emission electron microscopy”» / I.M. Mikhailovskij, E.V. Sadanov, T.I. Mazilova, V.A. Ksenofontov, O.A. Velikodnaya // Phys. Rev. B. - 2010. - Vol.81. - P.127402 (1-2).

31. Деклараційний патент на корисну модель, Україна, 6607, МПК 7 H01J27/26. Спосіб виготовлення вістряних об'єктів / О.О. Великодна, В.О. Ксенофонтов, І.М. Михайловський, Є.В. Саданов; Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» (UA).-№20041008415; Заявл. 18.10.2004; Опубл. 16.05.2005; Бюл. № 5 - 4с.

32. Деклараційний патент на корисну модель, Україна, 8336, МПК 7 H01J27/26. Спосіб виготовлення вістряних об'єктів / О.О.Великодна, В.О. Ксенофонтов, І.М. Михайлівський, Є.В. Саданов; Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» (UA).-№u200501785; Заявл. 25.02.2005; Опубл. 15.07.2005; Бюл. № 7 - 4с.

33. Патент на корисну модель, Україна, 21661, МПК (2006) H01J37/26. Спосіб обробки багатовістряного польового емітера // В.О. Ксенофонтов, Ричард Г. Форбс, О.О. Мазілов, Т.І. Мазилова, І.М. Михайловський, Є.В. Саданов; Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» (UA).-№U200611885; Заявл. 13.11.2006; Опубл. 15.03.2007; Бюл. № 3 - 6с.

34. Дранова Ж.И. Ионная микроскопия и полевое испарение YBa2Cu3O7-x / Ж.И. Дранова, В.А. Ксенофонтов, В.Б. Кулько, Е.В. Саданов // Тезисы докладов «Межотраслевого совещания по полевой эмиссионной микроскопии». - Харьков. - 1989. - С.10.

35. Ксенофонтов В.А. Структура ядер и кристаллогеометрия скольжения винтовых дислокаций в вольфраме / В.А. Ксенофонтов, И.М. Михайловский, Е.В. Саданов // Тезисы докладов «Межотраслевого совещания по полевой эмиссионной микроскопии». - Харьков. - 1989. - С.20.

36. Ксенофонтов В.А. Строение графитовых волокон / В.А. Ксенофонтов, В.М. Шулаев, В.М. Кулинич, Ю.Ф. Гузычко // Тезисы докладов «Межотраслевого совещания по полевой эмиссионной микроскопии». - Харьков. - 1989. - С.29.

37. Ксенофонтов В.А. Особенности спектров полевого испарения углеродных волокон различной температуры обработки / В.А. Ксенофонтов, А.С. Купряшкин, А.Г. Шаховской, Е.П. Шешин // Тезисы докладов «Межотраслевого совещания по полевой эмиссионной микроскопии». - Харьков. - 1989. - С.31.

38. Ksenofontov V.A. Field evaporation phenomenon and it's applications for nanostructure investigation of solids, in nanotechnology and nanosurgery / V.A. Ksenofontov, I.M. Mikhailovskij, V.M. Shulaev, O.A. Velikodnaya, L.I. Fedorova, T.I. Mazilova, P.Ja. Poltinin, T.V. Mamontova // Physics, Chemistry and Application of Nanostructures. - Minsk: Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics. - 1995. - P.244-245.

39. Ksenofontov V.A. FIM Investigation of Lattice Dislocation Cores / V.A. Ksenofontov, E.V. Sadanov // Abstr. of “43rd Intrnational Field Emission Symposium”. - Moscow, Russia. - 1996. - P-58.

40. Ksenofontov V.A. Computer Modeling of FIM Regional Image Brightness / V.A. Ksenofontov, I.M. Mikhailovskij // Abstr. of “43rd International Field Emission Symposium”. - Moscow, Russia. - 1996. - P.59.

41. Mikhailovskij I.M. Atomic relaxation at grain boundaries in metals / I.M. Mikhailovskij, V.A. Ksenofontov, T.I. Mazilova, E.I. Lugovskaja // Abstr. of the 47-th International Field Emission Symposium. - Berlin (Germany) - 2001. - P.IP14.

42. Мазилова Т.И. Ионно-микроскопическое исследование радиационной повреждаемости полевых эмиттеров / Т.И. Мазилова, И.М. Михайловский, В.А. Ксенофонтов, Е.В. Саданов, А.В. Мазилов, О.А. Великодная, Е.И. Луговская // Труды 15 Международной конференции по физике радиационных явлений и радиационному материаловедению. - Алушта, Крым. - 2002. - С. 85 - 86.

43. Великодная О.А. Радиационно-индуцированная эрозия поверхности полевых эмиттеров / О.А. Великодная, В.А. Ксенофонтов, А.В. Мазилов, Т.И. Мазилова, И.М. Михайловский, Е.В. Саданов // Труды XVI Международной конференции по физике радиационных явлений и радиационному материаловедению. - Алушта. - 2004. - С.52-53.

44. Михайловский И.М. Применение полевых ионных микроскопов для исследования микрометровых объектов / И.М. Михайловский, В.А. Ксенофонтов, Е.В. Саданов, О.А. Великодная // Труды Международной конференции «Современное материаловедение: достижения и проблемы». - Киев, Украина. - 2005. - С.887.

45. Саданов Е.В. Полевая ионизация газов на поверхности игольчатых нанокристаллов в присутствии паров воды / Е.В. Саданов, В.А. Ксенофонтов, И.М. Михайловский, О.А. Великодная // Фізичні явища в твердих тілах. Матеріали 7-ої Міжнародної конференції. - Харків. - 2005. - С.55.

46. Ксенофонтов В.А. Низкополевая ионная микроскопия поверхностных слоев металлов и сплавов / В.А. Ксенофонтов, Е.В. Саданов, И.М. Михайловский, О.А. Великодная // Сборник докладов 7-й Международной конференции «Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов». - Харьков. - 2006. - С.309-311.

47. Ксенофонтов В.А. Низкополевая ионная микроскопия сплавов / В.А. Ксенофонтов, Е.В. Саданов, О.А. Великодная // Тезисы докладов Международной конференции «Физика конденсированного состояния вещества при низких температурах». - Харьков. - 2006. - С.218-219.

48. Ksenofontov V.A. High-Field Nanotechnology for Processing a Metal Surface / V.A. Ksenofontov // Workshop “From Science to Business”. - Kyiv. - 2006. - 1pp.

49. Ksenofontov V.A. Atomically smooth metal surfaces / V.A. Ksenofontov // Science and innovation. - 2006. -V.2, #4. - P.42.

50. Ksenofontov V.A. Preparation and characterization of atomic quantum C-wires: high-field unraveling, explosive field evaporation, and mechanical properties / V.A. Ksenofontov, T.I. Mazilova, I.M. Mikhailovskij, E.V. Sadanov, O.A. Velikodnaya // Kharkov nanotechnology assembly. - 2007. - V. II, Thin films. - P.78-84.

51. Вандерка Н. Моноатомные квантовые углеродные проволоки. Высокоразрешающая полевая ионная микроскопия / Н. Вандерка, О.А. Великодная, В.А. Ксенофонтов, Т.И. Мазилова, И.М. Михайловский, Е.В. Саданов // Тезисы конференции «Нанорозмірні системи. Будова - властивості - технології», НАНСИС 2007. - 2007. - Київ, Україна. - С.168.

52. Великодная О.А. Высокополевые исследования источников ионов и электронов с локализованной эмиссией / О.А. Великодная, В.И. Возный, В.А. Ксенофонтов, А.А. Мазилов, В.И. Мирошниченко, И.М. Михайловский, Е.В. Саданов, В.Е. Сторижко, В.В. Токмань // Тезисы конференции «Нанорозмірні системи. Будова - властивості - технології», НАНСИС 2007. - 2007. - Київ, Україна. - С. 354.

53. Ксенофонтов В.А. Локальное распределение элементов в сверхпроводящем сплаве ниобий-титан / В.А. Ксенофонтов, М.Б. Лазарева, Т.И. Мазилова, И.М. Михайловский, Г.Е. Сторожилов, О.В. Черный // Труды XVIII Международной конференции по физике радиационных явлений и радиационному материаловедению. - Алушта, Крым. - 2008. - С. 292-293.

54. Неклюдов И.М. Прямое экспериментальное определение энергии образования межузельных атомов / И.М. Неклюдов, Е.В. Саданов, Г.Д. Толстолуцкая, В.А. Ксенофонтов, Т.И. Мазилова, И.М. Михайловский // Труды XVIII Международной конференции по физике радиационных явлений и радиационному материаловедению. - Алушта, Крым. - 2008. - С.87-88.

55. Mikhailovskij I.M. Imaging of atomic orbitals: quantum end states in carbon atomic chains / I.M. Mikhailovskij, E.V. Sadanov, T.I. Mazilova, V.A. Ksenofontov, O.A. Velicodnaja // Preprint NSC KhIPT - 2009. - 16 p.

56. Михайловский И.М. Новые возможности полевой электронной микроскопии: сверхвысокое разрешение и наблюдение атомных орбиталей углеродных моноатомных цепочек / И.М. Михайловский, Е.В. Саданов, T.И. Мазилова, В.А. Ксенофонтов, О.А. Великодная // Тези докладів 9-ої Міжнародної конференції “Фізичні явища в твердих тілах” (1-4 грудня 2009 р.). - C. 79.

57. Ksenofontov V.A. Oscillations of atomic density at vicinal high-angle grain boundaries / V.A. Ksenofontov, T.I. Mazilova, I.M. Mikhailovskij, E.V. Sadanov, V.I. Sokolenko, V.N. Voyevodin // Труды ХIХ Международной конференции по физике радиационных явлений и радиационному материаловедению. - Алушта, Крым. - 2010. - C. 24-25.

58. Ксенофонтов В.А. Высокополевое формирование и эмиссионная микроскопия одноатомных углеродных цепочек / В.А.Ксенофонтов, Т.И.Мазилова, И.М. Михайловский, Е.В. Саданов, О.А. Великодная // Тезисы докладов П Международной научной конференции «Наноструктурные материалы - 2010: Беларусь, Россия, Украина». - Киев. - 2010. - С. 500.

Ксенофонтов В.О. Будова на атомному рівні нанорозмірних і наноструктурних металевих і вуглецевих матеріалів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 - фізика твердого тіла. - Інститут електрофізики і радіаційних технологій НАН України, Харків, 2011.

Дисертація присвячена вирішенню проблеми визначення на атомному рівні будови нанорозмірних і наноструктурних металевих і вуглецевих матеріалів, а також з'ясування фізичних механізмів модифікації їх атомної структури та мікротопографії. Розроблено новий напрямок польової іонної мікроскопії - низькопольова іонна мікроскопія, який забезпечує формування іонних зображень металів і сплавів при низьких напруженостях поля і дає змогу проводити повну кристалографічну паспортизацію меж зерен і потрійних стиків. На атомному рівні досліджено механічну стійкість мікрокристалів та фазовий склад кераміки YВа2Сu307-х. У надпровідному сплаві Nb-Ti виявлені наномасштабні градієнти концентрації Nb. Визначені на ангстремному і субангстремному рівнях кристалографічні параметри ряду лінійних та площинних дефектів та існування нанослою щ-фази у вольфрамі. Уперше реалізовано повне атомне розділення купола вуглецевих нанотрубок та виявлено ефект зміцнення вуглецевих нановістрій при їх пластичній деформації в умовах екстремальних механічних навантажень. На атомному рівні визначена тонка структура каналу в піровуглецевих волокнах. Методами польової іонної й електронної мікроскопії, мас-спектрометрії виявлена наявність лінійних вуглецевих ланцюжків на поверхні вістрійних вуглецевих фібрил, що містять більш ніж 10 атомів. Виявлені особливості польової іонної емісії металів і сплавів у присутності парів води та запропоновано нові способи польової обробки мікроінструмента з використанням парів води.

Ключові слова: польова емісійна мікроскопія, наноструктура, польове випаровування, формування поверхні, польові емітери, надпровідна кераміка, вуглецеві матеріали, сплави, вольфрам.

Ksenofontov V.A. A structure at the atomic level of nanosized and nanostructure metallic and carbon materials. - Manuscript.

Thesis for D. Sc. Degree in physics and mathematics on Specialty 01.04.07 - Solid State Physics. - Institute of Electro-Physics & Radiation Technologies, NAS of Ukraine. - Kharkiv. - 2011.

The dissertation is aimed to the solution of a problem on the determination of the structure at the atomic level of nanosized and nanostructured metal and carbon materials, and to finding a physical mechanism of their atomic structure modification and microtopography. A new direction of the field ion microscopy has been developed that is the low-field ion microscopy capable to form ion images of metals and alloys at low-strength fields and enabling the complete crystallographic certification of a grain boundary and triple joints. The mechanical stress of microcrystals and the phase composition of YBa2Cu307-x ceramics are investigated at the atomic level. And in the superconducting Nb-Ti alloy the nanosized ingredients of Nb concentration were observed. For the first time a complete atomic resolution of the carbon nanotube cap has been realized and the effect of carbon nanotip hardening during their plastic deformation under conditions of the extreme mechanical tension was revealed. A thin channel structure in the pyrocarbon fibers was determined at the atomic level. A presence of linear monoatomic carbon chains, containing more than 10 atoms on the surface of a carbon fiber tip, was determined by the methods of field ion and electron microscopy and using the atom probe. Crystallographic parameters of a series of linear and planar defects and the existence of the щ-phase nanolayer in tungsten were determined at the angstrom- and subangstrom level. The features of the field ion emission of metals and alloys are investigated in the presence of water vapors. New methods for field treatment of microinstruments with the use of water vapors are offered.

Keywords: field emission microscopy, nanostructure, field evaporation, surface formation, field emitters, superconducting ceramics, carbon materials, alloys, tungsten.

Ксенофонтов В.А. Строение на атомном уровне наноразмерных и наноструктурных металлических и углеродных материалов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01.04.07 - физика твердого тела. - Институт электрофизики и радиационных технологий НАН Украины. - Харьков. - 2011.

Диссертация посвящена решению актуальной научной проблемы - определения на атомном уровне строения наноразмерных и наноструктурных металлических и углеродных материалов, а также выяснения физических механизмов модификации их атомной структуры и микротопографии.

Показано, что, эктонный механизм формирования плазменных факелов и расширение плазменных факелов ответственны за механическое разрушение и оплавление нано- и микроэмиттеров при высокополевом формировании наноразмерных объектов. Исследования вольфрама и иридия показали, что региональное распределение яркости ионно-микроскопических изображений при низкотемпературном полевом испарении, соответствует конфигурациям многогранников, сформированными плотноупакованными кристаллографическими гранями для ОЦК и ГЦК структур. Обнаружен эффект существенного снижения напряженности испаряющего поля выходящих межузельных атомов, обусловленный выделением энергии образования при выходе их на поверхность.

Исследованы на атомном уровне строение сверхпроводящих соединений и определены их физико-механические свойства. В кристаллической структуре высокотемпературных сверхпроводников YBа2Сu3O7-х обнаружены планарные дефекты, разделяющие различно ориентированные области кристалла, а также линейные зернограничные дефекты ротационного типа, являющиеся центрами упругого возмущения решетки. Показано, что обнаруженные особенности строения в виде нановключений окислов меди и протяженных нанодоменов, соизмеримы по размеру с длиной когерентности. Такое соответствие позволяет рассматривать данные особенности строения как эффективные центры пиннинга. Установлены особенности распределения обогащенных ниобием нитевидных выделений в сверхпроводящем сплаве Nb-Ti. Обнаружены наномасштабные градиенты концентрации Nb, соизмеримые с длиной когерентности, являющиеся эффективными центрами пиннинга и ответственные за высокие токонесущие способности сплава.

Выявлены закономерности полевой ионной эмиссии металлов и сплавов в присутствии паров воды, что позволило создать и физически обосновать новое, низкополевое направление развития ионной микроскопии. Разработана методика эксперимента, обеспечивающая проведение полной кристаллографической паспортизации границ зерен и тройных стыков и включающая определение вариаций двугранных углов тройных стыков, размеров и конфигурацию зерен, их взаимную разориентацию. Предложены новые способы полевой обработки с использованием паров воды, позволяющие управлять конфигурацией рабочей поверхности микроинструмента и формировать наноразмерные поверхностные структуры.

Экспериментально определена прочность углеродных волокон, полученных каталитическим газофазным осаждением, с применением метода нагружения игольчатых образцов сильными электрическими полями. Обнаружен эффект упрочнения углеродных наноострий при их пластической деформации в условиях экстремальных механических нагрузок, создаваемых силами электрического поля. Впервые реализовано полное атомное разрешение купола углеродных нанотрубок. Обнаружено нарушение чередования пента- и гексагональных колец строения куполов субнанометровых углеродных трубок, что свидетельствует о существенной неравновесности их строения. Проведенные исследования показали возможность формирования атомных цепочек (квантовых проволок) высокополевыми методиками, что дает перспективу использования линейных моноатомных углеродных объектов в высоких технологиях. Впервые осуществлено наблюдение квантовых колебаний атомных цепочек в электрических полях выше 10 В/нм в терагерцевом спектральном диапазоне.

Определен на ангстремном и субангстремном уровнях ряд кристаллографических параметров линейных и планарных дефектов. На некогерентной симметричной двойниковой границе в вольфраме обнаружено существование нанослоя щ-фазы.

Разработан новый полевой многоэмиттерный источник ионов на базе наноструктурированного углерода, характеризуемый высокой однородностью эмиссии. Определены автоэлектронные характеристики моноатомных углеродных цепочек и показано, что такие материалы являются перспективными для создания ненакалиеваемых источников электронов с предельно локализованной эмиссией.

Ключевые слова: полевая эмиссионная микроскопия, наноструктура, полевое испарение, формировка поверхности, полевые эмиттеры, сверхпроводящая керамика, углеродные материалы, сплавы, вольфрам.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Вивчення процесу утворення і структури аморфних металевих сплавів. Особливості протікання процесу аморфізації, механізмів кристалізації та методів отримання аморфних і наноструктурних матеріалів. Аморфні феромагнетики. Ноу-хау у галузі металевих стекол.

    курсовая работа [2,3 M], добавлен 09.05.2010

  • Принцип роботи, конструкція та галузі використання просвітлюючих електронних мікроскопів. Дослідження мікроструктурних характеристик плівкових матеріалів в світлопольному режимі роботи ПЕМ та фазового складу металевих зразків в дифракційному режимі.

    курсовая работа [3,1 M], добавлен 25.01.2013

  • Дослідження явищ діамагнетизму, феромагнетизму та парамагнетизму. Розгляд кривої намагнічування та форми петлі гістерезису. Виокремлення груп матеріалів із особливими магнітними властивостями. Вимоги до складу і структури магнітно-твердих матеріалів.

    дипломная работа [34,3 K], добавлен 29.03.2011

  • Сучасні технології теплової обробки матеріалів з використанням досвіду з виготовлення цементу, будівельної кераміки, залізобетону. Теплофізичні характеристики газів, повітря, водяної пари, видів палива, родовищ України, місцевих опорів руху повітря.

    реферат [489,2 K], добавлен 23.09.2009

  • Особливості та принципи виконання електричних вимірювань неелектричних величин. Контактні та безконтактні методи вимірювань. Особливості вимірювання температури, рівня, тиску, витрат матеріалів. Основні різновиди перетворювачів неелектричних величин.

    контрольная работа [24,6 K], добавлен 12.12.2013

  • Процеси інтеркаляції водню матеріалів із розвинутою внутрішньою поверхнею. Зміна параметрів кристалічної гратки, електричних і фотоелектричних властивостей. Технологія вирощування шаруватих кристалів, придатних до інтеркалюванняя, методи інтеркалювання.

    дипломная работа [454,6 K], добавлен 31.03.2010

  • Загальне поняття про еталони, які призначені для відтворення, збереження та передачі розмірів одиниць фізичних величин. Міжнародні та національні еталони: загальна характеристика та особливості. Цілі та завдання діяльності Міжнародного бюро мір та ваги.

    реферат [64,5 K], добавлен 12.12.2013

  • Суть процесу формування верхнього шару металу в умовах пружної і пластичної деформації. Дослідження структурних змін і зарядового рельєфу поверхні при втомі металевих матеріалів. Закономірності формування енергетичного рельєфу металевої поверхні.

    курсовая работа [61,1 K], добавлен 30.06.2010

  • Сутність електрофізичних, електрохімічних, термічних та хіміко-термічних методів обробки конструкційних матеріалів. Математичні моделі процесу електрохімічного травлення голки тунельного мікроскопу. Заточування голки за допомогою явища електролізу.

    курсовая работа [516,1 K], добавлен 16.06.2014

  • Класифікація напівпровідникових матеріалів: германія, селену, карбіду кремнію, окисних, склоподібних та органічних напівпровідників. Електрофізичні властивості та зонна структура напівпровідникових сплавів. Методи виробництва кремній-германієвих сплавів.

    курсовая работа [455,9 K], добавлен 17.01.2011

  • Характеристика методів отримання плівкових матеріалів, заснованих на фізичному випаровуванні: від історично перших методів термічного випаровування до сучасних іонно-плазмових, молекулярно-променевих та лазерних методів осадження. Рідкофазна епітаксія.

    курсовая работа [865,1 K], добавлен 17.05.2012

  • Аналіз технологічної схеми блоку з реактором ВВЕР-1000, принципова теплова схема 1 і 2 контурів та їх обладнання. Призначення, склад, технічні характеристики системи автоматичного регулювання. Функціональна будова електричної частини системи регулювання.

    дипломная работа [1,5 M], добавлен 23.09.2009

  • Магнітні властивості композиційних матеріалів. Вплив модифікаторів на електропровідність композитів, наповнених дисперсним нікелем і отверджених в магнітному полі. Методи розрахунку діелектричної проникності. Співвідношення Вінера, рівняння Ліхтенекера.

    дипломная работа [3,5 M], добавлен 18.06.2013

  • Магнітне коло двигуна, визначення його розмірів, конфігурації, матеріалів. Розрахунок обмотки статора та короткозамкненого ротора, а також головних параметрів магнітного кола. Активні і індуктивні опори обмоток. Початковий пусковий струм і момент.

    курсовая работа [284,5 K], добавлен 17.10.2022

  • Вплив зовнішнього магнітного поля на частоту та добротність власних мод низькочастотних магнітопружних коливань у зразках феритів та композитів з метою визначення магнітоакустичних параметрів та аналізу допустимої можливості використання цих матеріалів.

    автореферат [1,4 M], добавлен 11.04.2009

  • Визначення статичної модуляційної характеристики транзисторного LС-автогенератора з базовою модуляцією. Визначення залежності амплітуди напруги на коливальному контурі від зміни напруги зміщення, при сталому значенні амплітуди високочастотних коливань.

    лабораторная работа [414,3 K], добавлен 25.04.2012

  • Принципова схема і робота газотурбінної установки. Параметри стану робочого тіла в характерних точках циклу, визначення його теплоємності. Побудова їх робочої і теплової діаграм. Енергетичні, економічні характеристики ГТУ. Паливо і продукти його згорання.

    курсовая работа [219,6 K], добавлен 04.01.2014

  • Будова та принцип дії атомної електричної станції. Характеристика Південноукраїнської, Хмельницької, Рівненської, Запорізької, Чорнобильської та Кримської атомних електростанцій. Гарні якості та проблеми ядерної енергетики. Причини вибуху на ЧАЕС.

    презентация [631,7 K], добавлен 15.04.2014

  • Одиниці величин і еталони цих одиниць. Міжнародна система одиниць. Метр і основані на ньому метричні міри. Еталони найточніших мір кілограма і метра. Міжнародне бюро мір і ваги в Севрі. Одиниці температури по Цельсію і Фаренгейту, їх відмінності.

    реферат [24,7 K], добавлен 12.12.2013

  • Конструктивна схема трансформатора. Конструкція магнітної системи та вибір конструкції магнітопроводу. Розрахунок обмоток трансформатора, втрат короткого замикання, тепловий розрахунок і розрахунок систем охолодження. Визначення маси основних матеріалів.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 31.05.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.