Аннотация: В статье обсуждается возможность получения функциональных композиционных материалов, обладающих выраженными фотокаталитическими свойствами. Разработан гибридный композиционный материал на основе наноразмерного сульфида кадмия, закрепленного на матрице гидроксиапатита, полученного методом осаждения из раствора. Исходные компоненты и синтезированные образцы были аттестованы с использованием современных физикохимических методов анализа: рентгенофазовый анализ, энергодисперсионный рентгеновский анализ, спектроскопия комбинационного рассеяния, сканирующая электронная микроскопия, метод Брунауэра-Эммета-Теллера. Исследованы функциональные характеристики разработанного композиционного материала Ca10(PO4)6(OH)2-CdS, в частности, фотокаталитическая активность под действием ультрафиолетового или видимого излучения. Эффективность использования разработанного композиционного материала в качестве фотокатализатора оценивали по скорости окисления п-дигидроксибензол (гидрохинона). На основании полученных экспериментальных данных рассчитаны значения констант скорости реакции фотокаталитического окисления гидрохинона и времени его полупревращения при различных условиях (излучение, присутствие катализатора). Доказано, что разработанный композиционный материал, представляющий собой гидроксиапатит, модифицированный коллоидными частицами CdS, обладает выраженными каталитическими свойствами и является перспективным материалом для использования в качестве фотокатализатора. На разработанный композиционный материал подана заявка на патент.

Аннотация: Методом функционала плотности проведен расчет адсорбции атомов золота на поверхности грани (100) вольфрама. В качестве подложки вольфрама была использовался 2D-слой атомов W. 2D-слой W моделировался суперъячейкой W(100) 2?2?2. Расчет проводился для трех мест адсорбции атома Au на поверхности W(100): в ямочной позиции, в мостиковой позиции между поверхностными атомами W и над поверхностным атомом W. Один атом Au приходился на 8 поверхностных атомов W. Наиболее предпочтительно адсорбция атома Au в мостиковой позиции. Энергия адсорбции равна 4,18 эВ. Адсорбция атомов Au приводит к следующей реконструкции поверхности W: сдвиг атомов W в плоскости поверхности не превышает 0,18 A, а сдвиг верхнего слоя атомов W составляет величину 0,022 A в сторону объема W. Валентная зона 2D-слоя W(100) сформирована в основном W 5d электронами, с незначительным вкладом W 6s электронов. Адсорбция золота приводит к изменению спектра валентной зоны поверхностного слоя W.

Аннотация: Впервые проведен расчет адсорбции атомов бария на поверхности грани (0001) GaN методом функционала плотности. 2D-слой GaN моделировался суперъячейкой GaN(0001) 2?2 содержащих 10 бислоя GaN. Расчет электронной плотности состояния и энергии адсорбции атома Ba проводился для пяти мест адсорбции атома Ba: в ямочной позиции, в мостиковых позициях между поверхностными атомами Ga (N) и над поверхностным атомом Ga (N). Один атом Ba приходился на 4 поверхностных атомов Ga в первом бислое GaN. Наиболее предпочтительно адсорбция атома бария над поверхностным атомом N. Энергия адсорбции составляет величину: 2,96 эВ. Адсорбция атомов Ba приводит к незначительной реконструкции поверхности GaN: максимальный сдвиг слоя атомов Ga (N) не превышает 0,11 A. Адсорбция Ba приводит к образованию поверхностной зоны ниже уровня Ферми.

Аннотация: Представлены результаты экспериментального исследования магнитной доменной структуры на базисной плоскости монокристаллов RFe11Ti (R=Y, Gd, Ho, Er) методом магнитно-силовой микроскопии. При комнатной температуре соединения характеризуются магнитокристаллической анизотропией типа «ось легкого намагничивания». На основе данных магнитно-силовой микроскопии определены параметры дополнительных доменов на базисной плоскости образцов. С помощью метода Боденбергера–Хуберта по данным магнитно-силовой микроскопии определены величины поверхностной плотности энергии доменных границ для всех составов: YFe11Ti – 4,05 мДж/м2 , GdFe11Ti – 5,93 мДж/м2 , HoFe11Ti – 4,97 мДж/м2 , ErFe11Ti – 2,98 мДж/м2 . Методом подсчета кубов рассчитаны значения фрактальной размерности DL полей рассеяния доменной структуры на разной высоте от поверхности (0,1 – 9 мкм). DL на поверхности шлифов имеет значения 2,62 для соединений c R = Y, Gd, Ho и 2,72 – для R=Er. Для всех образцов DL максимальна вблизи поверхности.

Аннотация: В последнее десятилетие вариационные квантовые алгоритмы реализованы на современных квантовых вычислителях и успешно решают практические задачи оптимизации, квантовой химии и машинного обучения. В работе предложен новый вариационный квантовый алгоритм по схеме Монте-Карло, использующий случайный выбор генераторов унитарного преобразования с оптимизацией целевого функционала посредством алгоритма отжига или МетрополисаГастингса. Состояния квантовой системы в форме оператора плотности и ее модельный гамильтониан представлены разложениями в базисе Паули. В алгоритме зависимость состояния системы от варьируемых параметров заменена случайным выбором генератора Паули, определяющего унитарное преобразование состояния. Эффективность алгоритма отжига непосредственно связана с равновероятным выбором перехода от одного состояния к другому, поэтому в работе используется компромисный вариант равномерного распределения выборки операторов из группы SU(2)n – прямого произведения групп SU(2), где n – число кубитов в системе. Случайный выбор однокубитного оператора по мере Хаара на SU(2) выполняется в координатах Хопфа на многообразии группы (трехмерной сфере). Результаты тестирования алгоритма показывают, что он может быть эффективен для малоразмерных систем.

Аннотация: Методом G4 рассчитаны энтальпии образования (?Hf 0) для молекул CH3- (CH2)n-CH2F, где 3 ? n ? 5, CH3-(CH2)n-CHF2, где 3 ? n ? 4, CH2F-(CH2)3-CH2F, CHF2- (CH2)3-CHF2, CF3-(CH2)3-CHF2, CF3-(CH2)3-CF3, CHF2-(CH2)3-CH2F, CF3-(CH2)3-CH2F, фторзамещенных изобутана C4HmFk, где 0 ? m ? 9, k =10-m и неопентана C5HmFk, где 0 ? m ? 11, k = 12-m. Вместе с ранее вычисленными значениями ?Hf 0 для молекул фторэтанов, фторбутанов и фторпропанов они образовали обучающее множество из 180 величин. Предложена схема вычисления энтальпии образования молекул М: ?Hf 0(M)add = ??Hf 0(R) + a??Hf 0(F-F)1,2 + b??Hf 0(F-F)1,3 + c??Hf 0(F-F)1,4, где ?Hf 0(R) – вклады в энтальпию групп R (R = СH3, CH2, CH, С, CH2F, CHF2, CF3, CHF, CF2, CF), ?Hf 0(F-F)1,2, ?Hf 0(F-F)1,3, ?Hf 0(F-F)1,4 – вклады взаимодействия двух атомов фтора, связанных с атомами углерода через одну, две и три связи С-С соответственно, а a, b, c – количество фтор-фтор взаимодействий через одну, две и три связи С-С соответственно. Найдены величины всех вкладов. Сравнением показана значительно большая эффективность предложенной схемы по сравнению с простым аддитивногрупповым подходом.

Аннотация: Введение легирующих примесей является классическим способом модификации свойств материалов, в частности, сложных оксидов семейства перовскита с общей формулой АВО3. Замещаются ионы, находящиеся в позициях А и/или В. При этом валентность их может совпадать с валентностью основного иона (изовалентное замещение) или отличаться (гетеровалентное замещение). Ниобат натрия (NaNbO3) является удобной основой для создания сегнетоэлектрических твердых растворов. При легировании его свойства варьируются в широком диапазоне, позволяя создавать функциональные материалы для различных приложений. В работе проведено исследование влияния примеси висмута Bi3+ при замещении иона ниобия Nb5+ на структуру и электрофизические свойства ниобата натрия. Показано, что для таких составов характерно значительное увеличение электропроводности с ростом концентрации примеси, понижение температуры Кюри и изменение зеренной структуры. Концентрация примеси более 10 мол.% приводит к формированию вторичных фаз.

Аннотация: Мы изучаем асимптотическое поведение максимальной степени вершины в геометрической модели графа с шагом добавления ребра на основе выбора вершины. Геометрические графы являются естественными моделями, которые описывают наномасштабные системы, в то время как предпочтительное присоединение обеспечивает хорошее описание сложных сетей, в частности, различных нейронных сетей. Модель представляет собой рекурсивно построенную последовательность графов. Мы начинаем с исходного графа на одной вершине и на каждом шаге добавляем новую вершину и проводим несколько ребер. Каждой вершине соответствует параметр, характеризующий ее местоположение. Шаг рекурсии состоит из двух частей. Сначала мы вводим новую вершину и проводим ребра от нее до достаточно близких вершин. Затем мы проводим ребро между вершинами с помощью предпочтительного присоединения с выбором. В работе доказывается, что в зависимости от параметров модели максимальная степень может демонстрировать сублинейное (аналогично стандартному предпочтительному присоединению) и линейное (что представляет эффект концентрации) поведение.

Аннотация: Проанализирована эффективность записи динамических голограмм в дисперсных жидкофазных средах с высокой концентрацией наночастиц. Оптическая нелинейность среды обусловлена электрострикционными силами, действующими на частицы дисперсной фазы в градиентном световом поле. Массоперенос рассмотрен в случае надтепловых интенсивностях излучения, когда светоиндуцированное изменение концентрации наночастиц больше первоначальной и достигает насыщения. Показано, что при высоких уровнях интенсивности излучения запись динамической голограммы осуществляется в существенно нелинейном режиме, когда фазовая решетка становится несинусоидальной. При этом амплитуда первой гармоники резко возрастает с увеличением интенсивности, что позволяет добиться значительного повышения эффективности записи голограмм. Полученные результаты актуальны для динамической голографии дисперсных жидкофазных сред, а также для оптической диагностики таких сред.

Аннотация: В рамках полноатомного молекулярно-механического моделирования с использованием двух валентно-силовых полей: полимерного согласованного силового поля и открытой части оптимизированных молекулярных потенциалов конденсированной фазы для атомистического моделирования исследована зависимость энергии адгезии олигомерных цепей полиакрилонитрила к поверхности углеродных наночастиц, таких как нанотрубки и графен. В качестве основных параметров для расчетов выбраны: длина олигомерной цепи полиакрилонитрила, количество слоев в наночастице графена, диаметр углеродной нанотрубки, а также тип и плотность молекул модификатора на поверхности графена. Графен рассматривался как предельный случай – углеродной нанотрубки большого диаметра. В качестве модификаторов поверхности выбраны N-(2-аминоэтил)карбамоил, нитроциклогексан, бензамид и динитробифенил. Показано, что с увеличением числа слоев и диаметра углеродной нанотрубки энергия адгезии полиакрилонитрила возрастает, что позволяет рассматривать многослойные углеродные нанотрубки больших диаметров в качестве предпочтительного наполнителя для полиакрилонитрила. Полученные результаты также показывают, что поверхностный модификатор может увеличить энергию адгезии полиакрилонитрила в случае малых значений плотности прививки модификатора.

Аннотация: Плавление ГЦК нанокластеров Ag, Au, Cu, Ni, Pd и Pt, т.е. кубооктаэдрических наночастиц, содержащих 561 атом, и предшествующий плавлению переход в икосаэдрические изомеры моделировались с использованием изотермической молекулярной динамики. Моделирование процесса нагрева было выполнено в NVT-ансамбле с помощью известной открытой программы LAMMPS с использованием алгоритма скоростей Верле и термостата Нозе-Гувера. Межатомные взаимодействия в металлических наночастицах были воспроизведены с помощью метода погружённого атома. При сравнительно малой для молекулярно-динамических экспериментов скорости нагрева наночастиц, равной 0,15 К/пс, переход кубоктаэдр > икосаэдр наблюдался в наночастицах с гранецентрированной решеткой всех указанных выше металлов, кроме наночастиц Ag. Однако увеличение скорости нагрева до 1,5 К/пс привело к тому, что переход кубоктаэдр > икосаэдр стал наблюдаться и в нанокластерах Ag. В отличие от наночастиц других металлов, переход кубоктаэдр > икосаэдр в нанокластерах Pt с гранецентрированной решеткой происходит при очень низкой температуре, близкой к начальной температуре, предшествующей нагреву частиц и равной 10 К. Напротив, в частицах Ni переход кубоктаэдр > икосаэдр наблюдался при температуре, наиболее близкой к температуре плавления.

Аннотация: В данной работе были изготовлены керамические образцы на основе лютеций-алюминиевого граната легированного эрбием (содержанием 1 ат. %). При изготовлении керамического материала был выбран метод химического осаждения. Проведено исследование влияния двух типов спекающих добавок – MgO и CaO на микроструктуру и оптические свойства керамических образцов, полученных при температурах вакуумного спекания 1800, 1850, 1875?С. В статье подробно рассмотрено, как изменяется микроструктура и оптическое пропускание керамики со спекающими добавками MgO и CaO при различных температурах вакуумного спекания. Установлено, что оксид магния позволяет достичь более высокой оптической прозрачности керамики (около 80%), в то время как оксид кальция более эффективно способствует подавлению роста зерен. Повышение температуры спекания для образцов с MgO от 1800 до 1850°С способствовало увеличению светопропускания образцов от 10 до 80% и росту размера зерен от 1,80 до 3,03 мкм, в то время как для образцов с CaO подобного явления не наблюдалось, образцы полученные при температурах спекания 1850 и 1875°С обладали приблизительно одинаковой микроструктурой, содержащей остаточную микропористость.

Аннотация: В настоящей работе методом спектроскопии комбинационного рассеяния света проведено исследование интеркалированного соединения графита с калием. Целью исследования являлось определение ступени интеркаляции и изучение влияния интеркалированных атомов на колебательные свойства решетки высокоориентированного пиролитического графита. Интеркалирование высокоориентированного пиролитического графита калием производилось с использованием двухзонного метода. Рамановские спектры были получены как для чистого, так и для интеркалированного высокоориентированного пиролитического графита. Проведенные эксперименты по идентификации синтезированных структур показали образование интеркалированного соединения графита шестой ступени. Знание ступени интеркалированного соединения графита является важным при его использовании в качестве сверхпроводящего материала, а также в суперконденсаторах. Кроме того, ступень интеркаляции является ключевым фактором при получении графена путем химического отшелушивания интеркалированного соединения графита, так как количество графеновых слоев будет напрямую зависеть от ступени интеркаляции. В полученных рамановских спектрах наблюдается эффект расщепления G-пика, показывающий изменение колебательных свойств решетки графита при его интеркаляции за счет переноса заряда (charge transfer) от интеркалята к углеродным слоям. Величина переносимого заряда определена с применением расчетов из первых принципов.

Аннотация: В данной работе проведен сравнительный анализ характеристик, преимуществ и недостатков пяти различных типов магниторезистивной оперативной памяти. Так же проведена работа по подбору оптимальной математической модели для исследования состава и структуры материалов для устройств спинтроники. Представлен обзор комбинированной математической модели, состоящей из метода молекулярной динамики и модели спиновой динамики частиц с потенциалом межатомного взаимодействия основанном на модифицированном методе погруженного атома. Так же в работе показан анализ моделирования магнитных свойств двухслойной пленки из кобальта и железа в условиях равномерного внешнего магнитного поля. Слой железа характеризовался образованием скирмионов, а в нанопленках кобальта были обнаружены области с различными магнитными доменами. Было обнаружено, что общая намагниченность системы Co-Fe низкая из-за отсутствия приоритетного направления магнитного момента. Была произведено сравнение нормы намагниченности отдельно кобальта, железа разной толщины и системы Co-Fe в целом.

Аннотация: рамках исследовательской работы методом горячей инжекции были получены неорганические свинец-содержащие галогенидные перовскитные нанокристаллы со структурой CsPbX3. Легирование нанокристаллов перовскитов осуществлялось растворными методами, в качестве легирующей примеси выступали ионы цинка и индия. Были исследованы спектры фотолюминесценции и спектры оптической плотности полученных коллоидных растворов. Исследования показали, что легирование перовскитных нанокристаллов ионами металлов приводит к усилению фотолюминесценции и сдвигу максимума спектра фотолюминесценции относительно эталонного состава на 4 и 12 нм для бромидов и йодидов соответственно. Также было показано, что величина сдвига не зависит от типа легирующей примеси. При этом отмечается, что в рамках данной работы легирование не приводит к изменению положения края собственного поглощения.

Аннотация: В настоящей работе рассмотрена зависимость температуры плавления мезопористого материала от геометрических характеристик (объема и формы) распределенных в материале пор. Геометрические особенности пор задавались в рамках фрактально-геометрического подхода величинами их эффективного диаметра и фрактальной размерности. Полученные оценки свидетельствуют о том, что хорошо известный для наноразмерных частиц эффект, связанный с существенной зависимостью температуры плавления от размера и формы частицы, может также реализовываться в мезопористых (с характерным размером пор от 5 до 50 нм) материалах, при этом сами рассматриваемые мезопористые объекты могут иметь макроскопические размеры. На примере чистого мезопористого свинца показано, что уменьшение объема пор и «усложнение» их формы приводят к заметному снижению температуры плавления материала. Результаты получены в рамках когезионной модели, для наночастиц свинца верифицированной экспериментально.

Аннотация: В настоящей работе представлены результаты комплексных исследований, включающих прямой эксперимент и компьютерное моделирование, процессов перемагничивания монокристаллического образца SmCo5 и ферритгранатовой пленки (GdBiLu)3(FeGa)5O12. Анализ изображений доменной структуры во внешнем магнитном поле обоих образцов позволил построить полевые зависимости намагниченности. Установлено, что полевая зависимость намагниченности ферритгранатовой пленки совпадает с данными магнитометрии. Для монокристалла SmCo5 поле насыщения поверхности соответствует полю насыщения, полученному из данных измерений на магнитометре, однако ход полевой зависимости M(H) отличается. Анализ изображений основных доменов монокристалла SmCo5 во внешнем магнитном поле и компьютерное моделирование показали, что значения полей исчезновения доменной структуры на поверхности пленки, расположенной над монокристаллическим образцом, значительно меньше полей насыщения по данным магнитометрии. Приложение внешнего магнитного поля 0,02 Тл приводит к насыщению всего объема феррит-гранатовой пленки в направлении поля, что не позволяет в дальнейшем наблюдать трансформацию основной доменной структуры объемного образца и ограничивает применимость метода индикаторной пленки.

Аннотация: Достоверность атомистического моделирования определяется корректностью постановки задачи, включая выбор потенциала межатомного взаимодействия и его параметризации. В данной статье проведена детальная апробация параметров потенциала сильной связи в части исследования влияния соотношения между парным и многочастичным взаимодействиями на процесс структурообразования в бинарных наночастицах Pd-Pt. Были выбраны три параметризации потенциала сильной связи для перекрестных параметров: набор (I) отвечал использованию правила Лоренца-Бертло, наборы (II) и (III) задавали законы масштабирования параметров парного взаимодействия и параметров многочастичного взаимодействия соответственно. Для наборов (I) и (III) установлена поверхностная сегрегация атомов палладия, в то время как использование набора (II) приводит к формированию Янусструктуры. Кроме того, установлены различия в формировании локальной структуры в бинарных наночастицах Pd-Pt. Набор (III) предсказывает доминирование локальной ОЦК структуры. Также были рассчитаны радиальные распределения локальной плотности атомов Pd и Pt в наночастице Pd-Pt при конечной температуре 300 К.

Аннотация: Выполнен синтез соединения магния с триптофаном. Определено соотношение магния и аминокислоты в полученном соединении комплексонометрическим титрованием и формольным титрованием по методу Серенсена. Приведены инфракрасные спектры синтезированного соединения, измеренного в диапазоне 500-4000 см-1. Соединение анализировали методом рентгенофлуоресцентного анализа. Для полученных соединений рассчитаны объём и параметры элементарной ячейки методом дихотомии, межплоскостные расстояния, средний размер частиц по методу Селякова – Шеррера, индексы Миллера. Построены модель соединения триптофаната магния используя квантово-химические методы: Хартри-Фока и функционала плотности (B3LYP) в базисе 6-31G(d,p). Минимизирована энергия, рассчитаны частоты нормальных колебаний инфракрасного спектра модели исследуемого соединения. Проанализированы расчетные и экспериментальные инфракрасные спектры исследуемого соединения. Полученные данные вносят вклад в развитие науки о комплексных соединениях, совершенствование методов синтеза соединений заданного состава. Возможность дальнейшего использовать подобные соединения в качестве лекарственных препаратов.

Аннотация: Обсуждаются основные причины появления в спектрах комбинационного рассеяния света кристаллов ниобата лития «лишней» линии с частотой 737 см-1: наличие кластеров (микроструктур), строение которых отличается от строения кристаллической матрицы; наличие микровключений примесных фаз других ниобатов лития (LiNb3O8 and Li3NbO4); сильный ангармонизм некоторых фундаментальных колебаний спектра комбинационного рассеяния света, приводящий к появлению «лишних» линий. Показано, что появление линии с частотой 737 см-1 в спектре комбинационного рассеяния света нельзя однозначно связать с существованием в структуре легированных кристаллов областей с пониженной симметрией, появляющихся в результате неравномерного вхождения примеси в кристалл, а также с проявлением фоторефрактивного эффекта. Результаты исследования особенностей дефектной структуры, величины стехиометрии, оптической однородности и фоторефрактивного эффекта подтверждают связь линии с частотой 737 см-1 с наличием дефектов NbLi в структуре кристалла ниобата лития.