10 ноябрь 2023 г.

Расширенное заседание кафедры ФКСиН

от 10 ноября 2023 г.

 

Присутствовали: профессора Курбанисмаилов В.С., Рабаданов М.Х.,

Палчаев Д.К., Мурлиева Ж.Х., Хамидов М.М., доцент Исмаилов А.М.,

ст.преп. Исхаков М.Э., Гаджимагомедов С.Х., Оруджев Ф.Ф.,

преп.Магомедова А., вед. инж. Эмиров Р.М., Алиханов Н.М.-Р., Фараджев Ш.П.

 

Повестка дня: Обсуждение результатов диссертационной работы Рабадановой А.Э.

Слушали: председателя заседания, профессора Курбанисмаилова В.С. о представлении результатов диссертационной работы Рабадановой А.Э. на тему: «Закономерности, связывающие электросопротивление YBCO с относительным изменением объема при переходе в сверхпроводящее состояние». 

Актуальность. Работа направлена на решение задачи по установлению роли изменения объема решетки YBCO при переходе в сверхпроводящее состояние. Необходимость понимания явления ВТСП остается одной из нерешенных проблем в современной физике конденсированного состояния.

Целью работы является исследование температурных зависимостей электросопротивления и теплового расширения многофазных микрокристаллических и монодоменных образцов YBCO в интервале перехода в сверхпроводящее состояние для анализа связи между этими параметрами при наличии стрикции объема для каждой из фаз.

В процессе работы были подготовлены микрокристаллические и монодоменные образцы YBCO, проведены исследования температурных зависимостей электросопротивления 4х-зондовым методом и теплового расширения методом дифракции, на одних и тех же образцах при сверхпроводящем переходе и установлена корреляция между этими параметрами и обоснование определяющей роли изменения объема при сверхпроводящем переходе.

Основными выводами работы являются:

  • Впервые экспериментально исследованы температурные зависимости электросопротивления и теплового расширения, на одних и тех же многофазных микрокристаллических и монодоменоменных образцах YBCO, в интервале перехода в сверхпроводящее состояние.
  • Установлено, что для образцов, содержащих несколько сверхпроводящих фаз различной стехиометрии, наблюдается положительная стрикция объема для каждой из этих фаз при переходе в сверхпроводящее состояние.
  • Установлено наличие корреляции температурных коэффициентов электросопротивления и теплового расширения, измеренных на одних и тех же микро- и монодоменных образцах YBCO, при сверхпроводящем переходе для каждой из фаз с соответствующей стехиометрией по кислороду.
  • В многофазном YBCO для сверхпроводящих фаз, с различных уровнем допирования, обнаруживаются скачки параметров решетки при соответствующих критических температурах. Начало сверхпроводящего перехода на температурной зависимости сопротивления совпадает с максимальным сжатием решетки до некоторого значения, после которого наблюдается положительная стрикция объема. 

 

После завершения доклада обсуждались заданные вопросы, замечания и рекомендации.

Слушали: профессора Палчаева Д.К. – научного руководителя, который отметил ответственный подход Рабадановой А.Э. к выполнению поставленных перед ней задач.

Постановили: Отметить высокий уровень экспериментальных результатов и подготовки самого докладчика.

 

 

12.09.2022 состоялся семинар «Физико-химические проблемы  проектирования материалов и аддитивных технологий». Обсуждался вопрос о мерах "вовлечения" студентов в научную работу. Докладчик к. ф.-м. н. Гаджимагомедов С.Х.

15 октября 2022 года прошёл семинар кафедры ФКСиН, на котором профессор Палчаев Д.К. представил результаты своей работы, посвященной природе температурной зависимотси фононной теплопроводности.

На основе установленной корреляции между экспериментальными данными температурных зависимостей атермического фононного теплосопротивления и коэффициента объемного расширения полупроводников и диэлектриков, в том числе с инверсией знака ангармонизма, дана интерпретация конечности фононной теплопроводности этих материалов. Показано, что особенности формирования теплопроводности, связанные с ангармонизмом колебаний, непосредственно, определяются температурной зависимостью относительной свободной энергии при переходе системы их одного равновесного состояния в другое в квазистатическом процессе. Результаты могут быть востребованы для уточнения моделей при теоретической интерпретации фононного теплосопротивления, а также решения задач по прогнозированию теплопроводности вновь получаемых материалов.

 

11 ноябрь 2021 г.

Заседания научного семинара кафедры ФКСиН

 от 10 ноября 2021 г.

присутствовали: профессора Палчаев Д.К., Мурлиева Ж.Х., Хамидов М.М.

ст.преп. Исхаков М.Э., Гаджимагомедов С.Х.,

вед. инж. Эмиров Р.М., Алиханов Н.М.-Р., Фараджев Ш.П., Сайпулаев П.М.,

асп. Рабаданова А.Э., зав.лаб. Палчаева Х.С.

 

Повестка дня: Обсуждение работы ученика 11 класса МБОУ «Гимназии №17» Тагирова С.Н. для участия в научно-практической конференции молодых исследователей «Шаг в будущее» Симпозиум 2, выполненной в рамках НОЦ «Нанотехнологии».

Слушали: профессора Палчаева Д.К. Первый вопрос у нас – Обсуждение работы Тагирова С.Н. Доклад студента «Получение наноструктурированного порошка на основе феррита висмута (BiFeO3)».

Выступление Тагирова С.Н.

Работа посвящена поискe недорогих и простых методов синтеза новых наноструктурированных материалов на основе феррита висмута (BiFeO3), в том числе с замещениями. Методом сжигания нитрат-органических прекурсоров были получены наноструктурированные порошки на основе феррита висмута, допированные кобальтом. В зависимости от температурной обработки полученных образцов демонстрировали различия в средних размерах.

       Целью работы является получение наноструктурированного порошка на основе BiFeO3 с допированием кобальта Co (0%, 5% и 10%) и исследование ее структуры и свойств.

      Задачи:

  1. Получение наноструктурированного порошка BiFe1-xCoxO3 (x=0, 0.05 и 0.1) методом сжигания нитрат-органического прекурсора.
  2. Изготовление керамики из полученных образцов путем прессования и последующего спекания;
  3. Исследование структуры и электрических свойств полученной керамики и продемонстрировать полученный результат в виде таблиц и графиков.

Новизна работы

Разработана технология получения наноструктурированного порошка на основе феррита висмута, как в чистом виде, так и допированного кобальтом, с максимальным содержанием основной фазы.

Научная и практическая значимость работы: Получены новые научные результаты, имеющие как общефизическую значимость, так и имеющие практическую ценность для исследования наноструктурированного порошка на основе феррита висмута, которые значительно расширяют перспективы применения этих материалов

Технология получения наноструктурированного порошка на основе феррита висмута (BiFeO3)

Нанопорошок BiFeO3 с добавками кобальта был синтезирован на основе метода сжигания прекурсора, полученного из эквимолярных растворов нитратов железа (Fe(NO3)3•6H2O), висмута (Bi(NO3)3•9H2O) и кобальта (Co(NO3)2•6H2O), смешанных в равных количествах, далее  добавлялся глицин. Глицин, помимо того, что является топливом, также взаимодействует с ионами металлов в растворе, включая их в свою структуру, что повышает растворимость нитратов и предотвращает выпадение осадков при испарении воды. Он также способствует одновременному формированию оксидов металлов в едином температурном интервале, в результате чего реакция формирования сложного оксида протекает в области температур распада реакционной смеси.

Этот метод позволяет в один этап при относительно низких температурах получать нанокристаллический феррит висмута, практически однофазный, в синтезированном порошке отсутствовали кристаллы другой стехиометрии. Полученный порошки представляли агломераты наночастиц (нанокристаллов феррита висмута с добавками кобальта размером от 35 нм до 45нм), вкрапленных в рентгеноаморфную фазу. Размеры частиц определялись по результатам исследования дифрактограмм.

Полученные (исходные) нанопорошки с BiFe1-xCoxO3 (x=0, 0.05 и 0.1) предварительно термообрабатывались при 600оС на воздухе в камерной программируемой печи Nabertherm LF-15/14 в течение 30 минут для удаления оставшейся органики. Образцы керамики соответствующего состава спекалась из термообработанных порошков после прессования при ~ 10 МПа. Режим спекания на воздухе: выход на уровень 600оС в течение 2х часов и выдержка при этой температуре 30 минут с последующим охлаждением в печи. Проведены исследования частотных и температурных зависимостей электрических свойств образцов наноструктурированных порошков на основе феррита висмута составов BiFe1-xCoxO3 (x=0, 0.05 и 0.1). Исследования проводилисьв диапазоне частот от 500 Гц до1 МГц и интервале температур 25-600ºC.

В то же время, для обоих образцов наблюдается тенденция снижения диэлектрической проницаемости с ростом частоты для всех изотерм. В интервале частот от 10 кГц до 1МГц значения ε′ при 25оС и 50оС, практически, совпадают, а при более высоких температурах и низких частотах, дисперсия более выражена. В пределе высоких частот значениям ε′ для всех изотерм обеих керамик ниже 100. Возможно, это связано с тем, что потери, связанные с электропроводностью, с ростом частоты снижаются. BiFe0,95Co0,05O3 изменяются от 2∙10-6 Ω-1cm-1до 8∙10-6 Ω-1cm-1 – в 4 раза, а для наноструктурированного порошка на основе BiFe0,9Co0,1O3– от 4∙10-6 Ω-1cm-1до 20∙10-6 Ω-1cm-1, т.е. в 5 раз. На частотных зависимостях просматривается та же тенденция.

Заключение. Методом нитрат-органических прекурсоров получены образцы порошков и наноструктурированной керамики на основе BiFe1-xCoxO3 (при x=0 и 0.05) с размерами кристаллитов порядка 45 нм. Исследованы структура и электрические свойства полученных образцов. Исследования в интервале от 500Гц до 1МГц и температур 25 - 200 оС диэлектрических свойств керамик BiFe0,95Co0,05O3 показали наличие дисперсии значений диэлектрической проницаемости и тангенса потерь. Изготовление, относительно чистых (без дополнительных фаз), материалов на основе феррита висмута и модификация их структуры, фазового состава и свойств, путем легирования кобальтом, расширяет перспективы применения этих материалов для создания компонент электронной техники

Слушали: ст. пр. Гаджимагомедова С.Х. – научного консультанта Тагирова С.Н., очень ответственно подошел к выполнению поставленных перед ним задач, непосредственно получал материалы химическими методами.

Постановили: отметить высокий уровень экспериментальных результатов и подготовки самого докладчика

 

25 октябрь 2021 г.

Заседания научного семинара кафедры ФКСиН

 от  23 октября 2021 г.

присутствовали: профессора Палчаев Д.К., Мурлиева Ж.Х., Хамидов М.М.,

 ст.преп. Исхаков М.Э., зав.лаб. Палчаева Х.С., асп. Рабаданова А.Э.,

вед. инж. Эмиров Р.М., Алиханов Н.М.-Р., Фараджев Ш.П., Сайпулаев П.М.

 

Повестка дня: Обсуждение доклада работы Гаджимагомедова С.Х.

Слушали: профессора Палчаева Д.К. Второй вопрос у нас – Обсуждение работы Гаджимагомедова С.Х. Доклад «Модификация поверхности наноструктурированной керамики Bi0.95La0.05FeO3 воздействием плазмой» для представления на XIII Международную научно-техническую конференцию «Низкотемпературная плазма в процессах нанесения функциональных покрытий»

 

Выступление

Введение

Интерес к мультиферроикам, особенно в наноструктурированом виде, с каждым годом растет. Наиболее изученным и популярным материалом этого класса является феррит висмута (BiFeO­3), обладающий искаженной ромбоэдрической структурой перовскита с пространственной группой R3c. Это вызвано тем, что в соединенииях при комнатной температуре сочетается одновременно в пределах одной фазы магнитное (G-типа) и сегнетоэлектрическое упорядочения с температурами Нееля ~640К и Кюри ~1103K соответственно. Такие соединения в перспективе могут быть применены для создания многоуровневых элементов памяти, энергонезависимых хранилищ данных, устройств спинтроники, датчиков и т.д. Однако для эффективного практического применения материалов необходимо преодолеть проблемы: наличие вторичных фаз, ухудшающих сегнетоэлектрические свойства; существование антиферромагнитной структуры G-типа, проводящей к слабому макроскопическому магнетизму.  Для решения данных проблем предпринимаются попытки как замещения редкоземельными элементами в системе BiFeO­3, так и получения материалов в наноразмерном виде. Особый интерес в этой связи представляет создание материалов с градиентными свойствами – слоистые структуры с градиентным химическим составом; градиентная керамика, сочетающая сегнетоэлектрические и ферромагнитные свойствами при комнатной температуре. В результате различного химического состава пленки наблюдаются заметные различия в морфологии поверхности. В частности, будут интересны вопросы влияние градиентного распределения кислородных вакансий на фотоэлектрические характеристики сегнетоэлектрических пленок. Для изготовления градиентных материалов, имеющих изменяющиеся свойства от поверхности к объему, часто используют методы: обычной твердофазной реакции, компактирования исходных порошков различной дисперсности, физического и химического осаждения, 3D-печати и обработки поверхности. Получение таких керамик из одного исходного материала является достаточно сложной задачей. Поэтому в последнее время для этого эффективно применяется [5] методы плазменной обработки поверхности материала, вызывающие широкий спектр химических изменений в контролируемых плазмообразующих средах. Такая плазменная среда обладает достаточной энергией для селективного преобразования поверхностного слоя, не изменяя характеристик в объеме материала.

Методы

Наноструктурированная керамика состава Bi0.95La0.05FeO3 была изготовлена из термообработанных при температуре ~450°C в течение 30 мин нанопорошков того же состава. Нанопорошки синтезировались золь-гель методом, согласно рекомендациям. Прессование исходного сырца осуществлялось при давлении ~250 МПа. Спекались керамики при температуре ~ 600°C в течение 30 мин (керамика – К1). Скоростью подъема до температуры спекания составляла примерно 7°С/мин. Охлаждение до комнатной температуры осуществлялось со скоростью ~ 1.5°С/мин. Плазменная обработка поверхности осуществлялась в течение 30 мин при температуре ~ 600°C в среде аргона (керамика – К2).

Результаты и обсуждение

На спектрах XRD проявились характерные пики для искаженной ромбоэдрической структуре Bi0.95La0.05FeO3 с пространственной группой симметрии R3c. Воздействие плазмой привело к снижению доли основной фазы Bi0.95La0.05FeO3 (от ~100% до ~70%) и к росту размеров кристаллитов (от ~49 нм до ~57 нм) на поверхности. После воздействия на дифрактограммах наблюдаются незначительные пики, относящие побочным фазам Bi2O3 и Fe2O3, содержание которых составляет ~11% и ~19% соответственно. Воздействие плазменным потоком, наряду с увеличением разрешения рефлекса (104), для керамики приводит к смещениям примерно на ~0.24° пиков (012) и (110) в область высоких значений углов 2θ. На спектрах для керамики присутствуют уже расщепленные пики (104, 110) и (116, 122), в окрестности ~ 32° и ~ 52° соответственно. По увеличению интенсивности пика (006) при ~39°, являющегося индексом ромбоэдрической структуры BiFeO3, можно предположить о произошедшем структурном переходе. Результаты морфологии и элементного состава керамики показали, что в образцах до и после содержатся только атомы Bi, Fe, O и Lа. Наличие пика углерода связано с методологией исследования. При этом термическая обработка вызвала значительные изменения пористости из-за фазовых превращений, роста зерен и спекания. После воздействия для керамики наряду с плотным каркасом, на поверхности наблюдаем образование больших пор (с размером до ~120 мкм). Это происходить, когда материал определенной фазы, занимающий данный объем, превращается в более плотную кристаллическую фазу

Выводы

Итак, воздействие не привело к существенным Кратковременная плазменная обработка при температуре ~ 600°C поверхности образца наноструктурированной керамики YBCO в течение ~ 1 мин, при положительном эффекте «уплотнения» зерен, приводит к изменениям индекса кислородной стехиометрии и среднего размера кристаллитов, а также снижению значения доли сверхпроводящей фазы.

Постановили: Отметить высокий уровень экспериментальных результатов и подготовки самого докладчика

 

11 октябрь 2021 г

Заседания научного семинара кафедры ФКСиН

 от  9 октября 2021 г.

присутствовали: профессора Палчаев Д.К., Мурлиева Ж.Х., Хамидов М.М.,

ст.преп. Исхаков М.Э., Гаджимагомедов С.Х.,

зав.лаб. Палчаева Х.С., асп. Рабаданова А.Э.,

вед. инж. Эмиров Р.М., Алиханов Н.М.-Р., Фараджев Ш.П.

 

Повестка дня: Обсуждение доклада работы Сайпулаева П.М.

Слушали: профессора Палчаева Д.К. Первый вопрос у нас – Обсуждение работы Сайпулаева П.М. Доклад «Синтез нанопорошков на основе BaZrO3 и исследование их структуры» для представления на XIII Международную научно-техническую конференцию «Низкотемпературная плазма в процессах нанесения функциональных покрытий»

Выступление

Актуальность работы.

Наноструктурированные материалы состава BaZrO3, обладающие высокой протонной проводимостью, проявляющие механическую, химическую и термическую стабильности, являются самыми интересными протонопроводящими электролитными материалами для топливных элементов на основе оксидов. Нанопорошки на основе данного соединения также необходимы, например, в качестве центров искусственного пиннинга для высокотемпературных сверхпроводников или используют для фотокаталитического выделения водорода. В последнее время наночастицы BaZrO3 даже рассматриваются в качестве материала для органических / неорганических гибридных светодиодов. При этом среди основных недостатков таких материалов можно привести: высокое значение сопротивление границ зерен, сложность изготовления плотной керамики, связанная с медленным ростом зерен при рекристаллизации, высокие (до ~2000°С) значения температур и длительность (до ~100ч) спекания. Для преодоления этих недостатков предпринимаются попытки как допирования материала, так и получения его в наноразмерном виде. В данной работе показана возможность изготовления нанопорошков состава BaZrO3 при сравнительно низких температурах в один этап, исследована их структура и проведен фазовый анализ.

Нанопорошки состава BaZrO3 синтезированы золь-гель методом. Процесс непрерывного выпаривания водного раствора нитратов (Ba(NO3)2 и ZrO(NO3)2) с глицином завершается самопроизвольным воспламенением осадка и образованием мелкодисперсного порошка (до обработки, после синтеза). Порошок состоит из сильно агломерированных наночастиц в виде «хлопьев». Термообработку порошка проводили в течение 30 мин при температуре 500°С. Скорости подъема до температуры обработки и охлаждения от нее составляли ~5°С/мин и ~3°С/мин. Неправильной формы агломераты с размерами в несколько микрон, состоящие из наночастиц. При рассмотрении отдельных агломератов можно увидеть то, что наночастицы с разной длиной, имеющие квазисферические и удлиненные в виде прямолинейных цепей формы, образуют хлопчатообразную структуру.

Содержание элементов по областям составляет: Ba – 35.6%, Zr – 19.1% и O – 45.2%; Ba – 36.4%, Zr – 19.8% и O – 43.8%. Содержание элементов отличается незначительно, что подтверждает их однородное распределение по поверхности. Однако в ходе детального исследования состава обнаружены области с высоким содержанием углерода и соответственно низким содержанием циркония. Например, в точке №1 наличие элементов следующее: Ba – 32.4%, Zr – 14.9%, O – 48% и C – 4.7%. Такое высокое содержание углерода в некоторых точках на поверхности, подтверждает наличие фазы BaC2, что согласуется с результатами исследования структуры. Данные включения отличались по цвету.

Рентгенограммы соответствуют фазе BaZrO3 с пространственной группой Pm-3m. Однако на спектрах присутствуют пики, принадлежащие фазе карбида бария (BaС2) в области углов 2θ от ~23° до ~30°. Согласно фазовому анализу, содержание (в %) фазы BaZrO3 в нанопорошках до и после термообработки при температуре 500ºС составляет ~ 87% и ~90% соответственно. При этом средние размеры кристаллитов в порошках после синтеза и обработки равны ~ 22.5 и 21.5 нм соответственно.

Золь-гель методом возможно изготовление нанопорошков с максимальным содержанием фазы BaZrO3 в один этап. Для формирования заданной структуры и доли основной фазы необходима соответствующая термическая обработка порошков. Показано, что средние размеры кристаллитов в порошках после синтеза и обработки при температуре 500°C составляют ~ 22.5 и 21.5 нм соответственно.

Постановили: Отметить высокий уровень экспериментальных результатов и подготовки самого докладчика

 

20 сентябрь 2021 г.

заседания научного семинара кафедры ФКСиН

 от  18 сентября 2021 г.

присутствовали: профессора Палчаев Д.К., Мурлиева Ж.Х., Хамидов М.М.,

ст.преп. Исхаков М.Э., Гаджимагомедов С.Х.,

зав.лаб. Палчаева Х.С., асп. Рабаданова А.Э.,

вед. инж. Алиханов Н.М.-Р., Фараджев Ш.П., Сайпулаев П.М.

 

Повестка дня: Обсуждение доклада работы Эмирова Р. М.

Слушали: профессора Палчаева Д.К. Вопрос на повестке дня – Обсуждение работы Эмирова Р. М Доклад «Эффективная очистка питьевых вод от ионов тяжёлых металлов наноразмерным магнитно-разделяемым сорбентом».

Выступление

Актуальность работы.

Повышение качества питьевой воды для населения, в том числе для жителей населенных пунктов, не оборудованных современными системами централизованного водоснабжения. Чистота питьевой воды одна из основных составляющих экологических факторов здоровья человека. Получение новых и модернизация старых эффективных сорбентов для очистки вод от ионов тяжелых металлов имеет первостепенное значение для решения экологических проблем России в целом, а в Дагестане особенно. Работа посвящена разработке эффективного метода синтеза высокодисперсных магнитных наночастиц магнетита (Fe3O4), служащих сорбентами для очистки питьевой воды от ионов тяжелых металлов в процессе водоподготовки. Это связано с тем, что ионы тяжелых металлов со временем не разлагаются как органические соединения в многочисленных родниках минеральных источниках и реках.  В качестве сорбентов предлагается использовать магнитные наночастицы, высокая дисперсность, которых приводит к усилению сорбционных свойств. Предлагаемый трёхэлектродный метод позволит получать магнитные наночаститы размером 15-30 нм, и одновременно утилизировать промышленные железосодержащие отходы, например, лома и шлама.

 Настоящая работа посвящена проблеме создания и исследования свойств наноструктурированных материалов с заданными свойствами, востребованными при создании компонентов для многофункциональной электронной техники. Одним из перспективных в этом плане материалов являются мультиферроики. Такие исследования проводятся в рамках задач, решаемых в НОЦ «Нанотехнологии» ДГУ.

Чистота питьевой воды является одним из главных экологических факторов здоровья населения. Экологический и экономический ущерб от заболеваемости населения при употреблении некачественной питьевой воды практически не может быть измерен в полной мере ввиду неполноты исходных данных и специфики проблемы.

Одной из самых острых и неотложных проблем устойчивого развития в недалёком будущем может стать обеспечение населения качественной питьевой водой. Специфика этой проблемы для России заключается не в дефиците водных ресурсов, а в их загрязнении, в продолжающейся деградации водных объектов, в необходимости осуществления в первоочередном порядке комплекса мер по обеспечению технической надежности и экологической безопасности водоснабжения в целом.

В настоящее время перспективным является применение сорбентов на основе магнитных наночастиц и композитов на их основе. Данный класс сорбентов благодаря своим физико-химическим свойствам не имеет тех недостатков присущие традиционным сорбционным материалам.

Благодаря высокой дисперсности магнитных наночастиц увеличивается активная поверхность, за счёт чего улучшается сорбция тяжелых металлов. А магнитные свойства данных материалов позволят легко и быстро выводить их в процессе водоподготовки.

Один из магнитных материалов, который можно использовать в качестве эффективного сорбента тяжелых металлов – магнетит (FeO·Fe2O3 или Fe3O4). Магнетит представляет собой кристалл кубической сингонии. Он имеет структуру в виде обратной шпинели. Такая структура минерала встречается довольно редко. Обладает сильными ферримагнитными свойствами.

Магнетит (как и практически все ферриты), используемый в качестве дисперсной фазы в магнитных жидкостях, в отличие от многих других металлов и их соединений для человеческого организма практически безвреден.

Одним из самых эффективных и распространенных методов является электрохимический. В различных модификациях данного метода основной принцип заключается в растворении железосодержащего электрода, и получение двухвалентного гидроксида железа (Fe(OH)2) и дальнейшим окислением его части до трёхвалентного гидроксида железа (Fe(OH)3), в последствии полученные гидроксиды образуют магнетит. Всё это проходит в несколько технологических этапов или при высоких давлениях кислорода.

Предлагаемый нами трёхэлектродный метод позволит получать наночастицы магнетита в один этап, благодаря третьему электроду, на котором будет выделяться кислород. Данная методика удешевит и ускорит процесс синтеза.

В качестве источника ионов железа планируется использовать электроды из железного лома и шлама, что в разы удешевит получение магнитных наночастиц, а также способствует решению ещё одной экологической проблемы – утилизация железосодержащих отходов металлургии и гальванических цехов. Ниже подробно описан метод. В качестве электродов будут использованы: титановый электрод, железосодержащий электрод, третий электрод из платины.

Ожидаемые научные результаты

1.Новая оптимизированная технология получения наночастиц магнетита.

2.Наноструктурированный порошок магнетита с различной дисперсностью частиц.

3.Комплексный анализ всех полученных опытных образцов.

4.Анализ эффективности очистки воды от различных ионов тяжелых металлов в зависимости от количества сорбента и от дисперсности частиц.

Постановили: Отметить высокий уровень экспериментальных результатов и подготовки самого докладчика

8 июнь 2021 г.

Заседания научного семинара кафедры ФКСиН

 от  7 июня 2021 г.

присутствовали: профессора Палчаев Д.К., Мурлиева Ж.Х., Хамидов М.М.,

ст.преп. Исхаков М.Э., Гаджимагомедов С.Х.,

вед.  инж. Эмиров Р.М., Алиханов Н.М.-Р., Сайпулаев П.М.,

зав.лаб. Палчаева Х.С., асп. Рабаданова А.Э.,

 

Повестка дня: Обсуждение квалификационной работы Курбанова А.З.

Слушали: профессора Палчаева Д.К. Первый вопрос у нас – Обсуждение работы Курбанова А.З. Научный руководитель работы студента присутствует. Доклад студента «Получение наноструктурированной керамики на основе BiFe1-xCoxO3 (x=0,05 и 0,1)».

Выступление Курбанова А.З.

Актуальность работыНастоящая работа посвящена проблеме создания и исследования свойств наноструктурированных материалов с заданными свойствами, востребованными при создании компонентов для многофункциональной электронной техники. Одним из перспективных в этом плане материалов являются мультиферроики. Такие исследования проводятся в рамках задач, решаемых в НОЦ «Нанотехнологии» ДГУ.

Мультиферроики относятся к классу умных материалов, перспективных для использования в области спиновой электроники, сенсорной техники, магнитной памяти и др. Отличительной чертой этих материалов является наличие свойств, связанных с взаимодействием электрической и магнитной подсистем: спонтанная намагниченность, магнитострикция, спонтанная поляризация и пьезоэлектрический эффект. Для развития спинтроники необходимо использование функциональных материалов с низкой электропроводностью, спиновым упорядочением при комнатной температуре, а также высоким магнитоэлектрическим эффектом.

Среди мультиферроиков наиболее интересным, в плане практического применения, является феррит висмута BiFeO3 (BFO), в котором одновременно сосуществуют сегнетоэлектрическое (температура Кюри TC∼1100K) и антиферромагнитное (АФМ) G-типа (TN∼640K) упорядочение [1]. Благодаря высоким температурам перехода, как магнитного, так и электрического, в последние годы BFO привлек особое внимание, поскольку раскрывает возможности создания мультиферроидных устройств, работающих при комнатной температуре. Недавно в BFO была продемонстрирована возможность переключения и управления локальным ферромагнетизмом с помощью электрического поля, что, как ожидается, значительно уменьшит энергозатраты при записи элементов магнитной памяти с произвольным доступом (MRAM) и прокладывание пути для, так называемых, элементов магнитоэлектрического оперативного запоминающего устройства (MeRAM). Это обеспечивает хранение информации при помощи магнитных моментов, а не электрических зарядов. Такой способ имеет два неоспоримых преимущества: 1) магнитная поляризация не исчезает со временем, т.е. информация будет храниться даже при отключении питания; 2) на сегодняшний день неизвестны механизмы износа памяти, поскольку переключение магнитной поляризации не связано с движением электронов или атомов.

Цель работы. Получение наноструктурированной керамики на основе

BiFe1-xCoxO3 (x=0,05 и 0,1), исследование ее структуры и свойств.

Для достижения этой цели решались следующие задачи:

  1. получение нанопорошков BiFe1-xCoxO3 (x=0,05 и 0,1) методом сжигания глицин-нитратных прекурсоров;
  2. получение керамики феррита висмута путем прессования и последующего спекания;
  3. изучение структуры и электрических свойств полученной керамики.

Положения, выносимые на защиту:

  1. Получены наноструктурированные образцы на основе BiFe1-xCoxO3 (x=0,05 и 0,1) по новой технологии.
  2. Результаты диэлектрических свойств керамик BiFe0,95Co0,05O3 и BiFe0,9Co0,1O3 в широком частотном (500Гц до 1МГц) и температурном (25-200°C) диапазонах.
  3. Увеличение концентрации кобальта приводит к росту диэлектрической проницаемости и ac – проводимости в высокотемпературной области.

Научная новизна работы.  По новой технологии получены образцы наноструктурированной керамики на основе BiFe1-xCoxO3 (x=0,05 и 0,1)  с размерами кристаллитов порядка 45 нм.

Практическая значимость.   Получение, относительно чистых (по основной фазе), материалов на основе феррита висмута и модификация их структуры, фазового состава и свойств, путем легирования кобальтом (BiFe1-xCoxO3 (x=0,05 и 0,1), расширяет перспективы применения этих материалов для создания компонент электронной техники.

Выводы

Получены нанопорошки BiFe1-xCoxO3 (x=0,05 и 0,1) методом сжигания глицин-нитратных прекурсоров и керамики на их основе. Примесь силленита, присутствующая в исходных порошках с 5% и 10% добавками кобальта, исчезает в процессе спекания керамик соответствующих составов.

Исследования в интервале от 500Гц до 1МГц и температур 25 - 200 оС диэлектрических свойств керамик BiFe0,95Co0,05O3 и BiFe0,9Co0,1O3 показали наличие дисперсии значений диэлектрической проницаемости и тангенса потерь. Абсолютные значения и интервал изменения величины диэлектрической проницаемости существенно выше для керамики состава BiFe0,9Co0,1O3. проводимость на высоких частотах оказалась выше для обеих керамик. Однако, при прочих равных условиях, абсолютные значения проводимости у керамики BiFe0,9Co0,1O3 оказались выше.  Для обеих керамик наблюдается тенденция снижения диэлектрической проницаемости с ростом частоты. В пределе высоких частот значениям ε′ для всех изотерм обеих керамик ниже 100. Возможно, это связано с тем, что потери, связанные с электропроводностью, с ростом частоты снижаются.

Получение относительно чистых материалов на основе BiFeO3 и модификация их структуры, фазового состава и свойств, путем легирования кобальтом (BiFe1-xCoxO3 (x=0,05 и 0,1), расширяют возможности применения этих материалов при создании компонент электронной техники.

 

Слушали: научного руководителя Мурлиевой Ж.Х. – Курбанов А.З. выполнил поставленные перед ним задачи, непосредственно получал материалы химическими методами.

Постановили: Отметить высокий уровень экспериментальных результатов и подготовки самого докладчика

 

22 май 2021 г.

Заседания научного семинара кафедры ФКСиН

от 22 мая 2021 г.

присутствовали: профессора Палчаев Д.К., Мурлиева Ж.Х., Хамидов М.М.,

ст.преп. Исхаков М.Э., Гаджимагомедов С.Х., Хашафа А.

вед. инж. Эмиров Р.М., асп. Рабаданова А.Э.

лаб-иссл., Сайпулаев П.М., зав.лаб. Палчаева Х.С.

 

 

Повестка дня: Обсуждение результатов диссертационной работы Алиханова Н.М.-Р.

Слушали: профессора Рабаданова М.Х. Вопрос на повестке дня – обсуждение работы Алиханова Н.М.-Р. «Структура, электрические и магнитные свойства наноструктурированного мультиферроика Bi1-xSmxFeO3».

 

Выступление

Актуальность. Мультиферроики продолжают оставаться в сфере интересов исследователей в связи с широкими перспективами создания на их основе различных технологических устройств, таких как элементы памяти, преобразователи солнечной энергии, элементы микроэлектроники и спинтроники. Наибольший интерес привлекает феррит висмута BiFeO3, один из немногих мультиферроиков, в котором сегнетоэлектричество и антиферромагнетизм сосуществуют в одной фазе с экстремально высокими температурами упорядочений. Уникальные природные особенности BiFeO3 и материалов на его основе открывают широкие перспективы применения в различных магнитоэлектрических устройствах, спинтроники.  В тоже время, существует ряд проблем, ограничивающих практическое применение материалов на основе BiFeO3: слабые магнитные свойства; высокий ток утечки, вызванный существованием примесных фаз, вакансий кислорода, дефектов и ионов Fe переменной валентности. Наиболее эффективными методами решения этих проблем принято считать синтез чистой фазы в наноразмерном виде, а также катионное замещение, предполагающее замену Bi ионами редкоземельных элементов, такими как La, Nd, Sm, Ho, Yb и др. Ввиду возможной частичной потери висмута в процессе синтеза вследствие его высокой летучести, замещение Bi редкоземельными элементами снижает образование примесных фаз и улучшает сегнетоэлектрические свойства. В частности, замещение Bi на Sm с меньшим ионным радиусом, помимо сохранения стехиометрии, приводит к структурным искажениям и подавлению пространственно модулированной спиновой циклоиды, что усиливает магнитные свойства системы.

Целью работы являлось получение, исследование структуры и закономерностей формирования электрических, магнитных, оптических и тепловых свойств наноструктурированного мультиферроика Bi1-xSmxFeO3 (x = 0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2).

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

  1. Оптимизация технологии синтеза наноструктурированных порошков системы Bi1-xSmxFeO3 методом сжигания нитрат-органических прекурсоров; получение наноструктурированной керамики методом компактирования (холодного прессования) и искровым плазменным спеканием; 2. Рентгеноструктурные исследования нанопорошков и керамики системы Bi1-xSmxFeO3.

Исследование влияния термообработки на магнитные свойства и теплоемкость наноструктурированного мультиферроика BiFeO3; 3. Исследование влияния концентрации Sm на оптические и магнитные свойства материалов системы Bi1-xSmxFeO3; 4. Исследование электрических (электропроводности, диэлектрической проницаемости и потерь) свойств наноструктурированных мультиферроиков системы Bi1-xSmxFeO3 в широком температурном 25 – 500 °C и частотном 1 кГц – 10 МГц диапазоне; 5. Анализ результатов исследования, с учетом особенностей структуры исследуемых материалов и их интерпретация на основе существующих теоретических подходов и моделей.

Научная новизна работы.  Разработан новый способ получения наноструктурированных материалов на основе BiFeO3 методом сжигания нитрат органических прекурсоров с минимальным содержанием примесных фаз. Установлено влияние температуры прокаливания на структурные параметры порошков BiFeO3 и их связь с магнитными и оптическими свойствами. Впервые обнаружено формирование двухфазной системы при концентрации x=0.1 с наивысшими значениями намагниченности и коэрцитивной силы в системе Bi1-xSmxFeO3. Проведены исследования проводимости материалов системы Bi1-xSmxFeO3 в широком температурном (25 – 500 °С) и частотном (1 кГц – 10 МГц) диапазоне. Обнаружен спад проводимости в окрестности температуры Нееля при частотах выше 1 Мгц. Обнаружена аномалия диэлектрической проницаемости ε' (T) в области 300 °C для составов Bi1-xSmxFeO3.

Практическая значимость работы. Полученные в работе результаты исследования влияния термообработки на структурные параметры, фазовый состав и свойства BiFeO3; зависимости оптических и магнитных свойств от размеров кристаллитов BiFeO3; влияние допирования Sm на структурные фазовые превращения в системе Bi1-xSmxFeO3, диэлектрическую проницаемость, ac-проводимость, оптические и магнитные и свойства могут быть использованы при создании перспективных материалов для функциональной электроники.

Основные результаты и положения, выносимые на защиту:

  1. Термообработка наноструктурированного порошка феррита висмута в интервале 500–800 °C приводит к снижению намагниченности (от 3 до 0.2 emu/g), коэрцитивной силы (от 231 до 201 Oe) и росту температуры Нееля TN (от 369 до 372 °C), обусловленные процессами рекристаллизации и окисления ионов железа. 2. Способ получения наноструктурированных порошков на основе BiFeO3 методом сжигания нитрат органических прекурсоров. 3. В образце Bi0.9Sm0.1FeO3, полученном методом сжигания нитрат-органических прекурсоров, формируется двухфазная система: полярная ромбоэдрическая R3c и антиполярная орторомбическая Pbam фазы в соотношении 47% и 53%, соответственно. Структурные трансформации в данном составе приводят к усилению магнитных свойств с наибольшими значениями намагниченности Ms (1.2128 emu/g) и коэрцитивной силы HC (153.13 Oe) в системе Bi1-xSmxFeO3. 4. Рост концентрации Sm в системе Bi1-xSmxFeO3 приводит к увеличению ε' и уменьшению tgδ, проявляющие характерную для релаксоров частотную зависимость. Аномалия диэлектрической проницаемости на зависимости ε' (T) с резким максимумом  вблизи 300 °С обусловлена наличием магнитоэлектрической связи и резким ростом проводимости в данной области. 5. Изменение характера температурно-частотной зависимости ac-проводимости в окрестности TN для всех составов системы Bi1-xSmxFeO3 с последующим спадом σac (ω,T) на частотах > 1 МГц, вызванный усилением процесса рассеяния носителей заряда.

 

Слушали: профессора Рабаданова М.Х. – научного руководителя, Алиханов Н. М.-Р. очень ответственно подошел к выполнению поставленных перед ним задач.

Постановили: Отметить высокий уровень экспериментальных результатов и подготовки самого докладчика

 

12 апрель 2021 г

Заседания научного семинара кафедры ФКСиН

от  10 апреля 2021 г.

присутствовали: профессора Палчаев Д.К., Мурлиева Ж.Х., Хамидов М.М.

ст.преп. Исхаков М.Э., Гаджимагомедов С.Х.,

вед. инж. Эмиров Р.М., Алиханов Н.М.-Р., Сайпулаев П.М.,

зав.лаб. Палчаева Х.С.

 

Повестка дня: Обсуждение доклада работы Рабадановой А.Э. для участия во II Международной конференции «Физика конденсированных состояний», посвященной 90-летию со дня рождения академика Ю. А. Осипьяна (1931-2008).

Вопрос на повестке дня – обсуждение работы Рабадановой А.Э. Доклад «Структура керамик YBCO в зависимости от режимов спекания».

 

Выступление

Керамические материалы состава YВa2Cu3O7-δ (YBCO) получены методом твердофазного спекания. Порошки Y2O3, BaCO3 и CuO смешивали с добавлением этилового спирта и прессовали при давлениях ~ 100 МПа. Спекались образцы в 5 этапов при температурах: 900ºС, 910ºС, 920ºС, 927ºС, 930ºС, 932ºС и 936ºС в течение 10 - 25 часов. После каждого этапа спекания образцы перемалывались и повторно прессовались, для повышения однородности и плотности. Скорости подъема υпод до соответствующих температур и охлаждения υохл от них, в среднем, составляли ~ 5 ºС/мин и ~ 2 ºС/мин, соответственно. С ростом температуры спекания на 936ºС плотность (γ) увеличилась примерно в 2 раз, а ее максимальное значение (~ 5,3 г/см3) соответствует температуре 936ºС.

Изготовленные образцы преимущественно обладают орторомбической сверхпроводящей фазой с высоким содержанием кислорода (не менее 6.9), наряду с которой, побочными фазами являются Y2BaCuO5 и CuO. При этом содержание сверхпроводящей фазы YBCO с повышением температуры также увеличивается, максимальное изменение (~ 30%) наблюдается с ростом температуры от 900ºС до 910ºС и достигает до ~ 92%, а дальнейший ее повышение сильно не изменяет содержание фазы.

Так как сверхпроводникам, в частности для YBCO, характерна рыхлая упаковка и, соответственно, отрицательный коэффициент теплового расширения вблизи Тс, то особый интерес будут представлять прецизионные температурные дифракционные исследования до и вблизи сверхпроводящего перехода. Для таких исследований необходимы однофазные высокоплотные образцы состава YBCO.

Изготовленные образцы преимущественно обладают орторомбической сверхпроводящей фазой с высоким содержанием кислорода (не менее 6.9), наряду с которой, побочными фазами являются Y2BaCuO5 и CuO. При этом содержание сверхпроводящей фазы YBCO с повышением температуры также увеличивается, максимальное изменение (~ 30%) наблюдается с ростом температуры от 900ºС до 910ºС и достигает до ~ 92%, дальнейшее повышение до 936ºС приводит к содержанию фазы ~ 95%.

На морфологиях образцов (рис. 4) видно, что с повышением температуры увеличивается рекристаллизация образцов, их плотность, уменьшается количество мелких зерен, распределенных по границам, и формируются чистые границы с сопряженным между зернами. Так как сверхпроводникам, в частности для YBCO, характерна рыхлая упаковка и, соответственно, отрицательный коэффициент теплового расширения вблизи Тс, то особый интерес будут представлять прецизионные температурные дифракционные исследования до и вблизи сверхпроводящего перехода. Для таких исследований необходимы однофазные высокоплотные образцы состава YBCO.

Основные выводы:

Показана возможность получения поликристаллических образов YBCO с максимальной долей сверхпроводящей фазы (до 95%) и высокой плотностью (⁓5,8 г/см3). Обоснован метод насыщения образцов YBCO кислородом с заданной стехиометрией. Разработаны технологии получения микрокристаллических образцов с заданным значением насыщения кислородом для исследований корреляции электросопротивления и теплового расширения в широком интервале температур при переходе в сверхпроводящее состояние.

 

Слушали: профессора Палчаева Д.К. – аспирант Рабаданова А.Э. очень ответственно подошел к выполнению поставленных перед ним задач.

 

Постановили: Отметить высокий уровень экспериментальных результатов и подготовки самого докладчика

 

16 март 2021 г.

Заседания научного семинара кафедры ФКСиН

15 март 2021 г.

присутствовали: профессора Палчаев Д.К., Мурлиева Ж.Х., Хамидов М.М.,

ст.преп. Исхаков М.Э., Хашафа А.

вед. инж. Алиханов Н.М.-Р., Эмиров Р.М., асп. Рабаданова А.Э.

вед. инж. Сайпулаев П.М., зав.лаб. Палчаева Х.С.

 

Повестка дня: Обсуждение результатов диссертационной работы Гаджимагомедова С.Х.

Вопрос на повестке дня: Обсуждение работы Гаджимагомедова С.Х. «Структура, состав и свойства наноструктурированных YBCO материалов».

 

Выступление

Актуальность. Работа выполнена в рамках фундаментальной проблемы установления природы проводимости в высокотемпературных сверхпроводниках и создания материалов с заданными свойствами на их основе. Она направлена на решение задачи по разработке технологии получения и исследованию особенностей формирования структуры и свойств наноструктурированных материалов YBCO при локальных нарушениях кристаллической решетки. Многие характеристики, свойственные материалам в нормальном и сверхпроводящем состояниях, при наноструктурировании изменяются, что может быть использовано при разработке и создании инновационной продукции. Такие исследования, помимо практической значимости, представляют эвристический интерес. Из всех известных ВТСП наиболее подробно исследованы материалы на основе YBCO, что предоставляет возможность установления особенностей формирования их структуры и свойств при наноструктурировании.

Необходимость понимания явления ВТСП остается одной из центральных проблем в современной физике конденсированного состояния, поскольку оно наблюдается, например, в оксидах, которые отличаются от металлических проводников отсутствием свободных носителей заряда. В таких материалах имеет смысл говорить только о некоторых зарядовых возбуждениях. 

Цель работы. Установление особенностей формирования свойств при локальных нарушениях кристаллической решетки керамических высокотемпературных сверхпроводящих материалов YBа2Cu3O7-δ, содержащих оптимально насыщенную кислородом фазу.

Для достижения этой цели решались следующие задачи.

  1. Разработать технологии получения микро- и наноструктурированных порошков на основе YBCO.
  2. Разработать технологии получение керамических материалов из этих порошков.
  3. Исследовать структуру и морфологию полученных материалов.
  4. Исследовать температурные зависимости тепловых, электрических и магнитных свойств керамики YBCO.
  5. Установить закономерности формирования свойств керамических материалов с локальными нарушениями структуры, оптимально насыщенных кислородом, в интервале от ~ 80К до 300К и непосредственно вблизи Тс.

Научная новизна работы. Разработана и защищена патентом технология получения наноструктурированных керамик на основе YBCO различной плотности (от 6,1 г/см3 до 2,4 г/см3) с высокой долей сверхпроводящей фазы, оптимально насыщенной кислородом, и с центрами пиннинга из наночастиц оксидов материнских элементов. В разработанном методе оптимальные температура и время спекания порошков одного и того же прекурсора, после их различной термообработки, оказываются одинаковыми, что позволяет, в перспективе, получать керамические функциональные материалы с градиентами плотности и свойств.

Практическая значимость работы. Разработанные технологии позволяют получать наноструктурированные керамические сверхпроводящие изделия с заданным градиентом пористости и электросопротивлением (в нормальном состоянии) в один этап спекания – при ~ 920оС в течение 1 часа. Компактирование микро- и нанопорошков с различной дисперсностью и их спекание, обеспечивающее активную рекристаллизацию, позволит получать керамические материалы с высокой плотностью, прочностью и крупными кристаллическими зернами.  Наноструктурированная высокопористая керамика может служить основой для получения монодоменных YBCO путем инфильтрации при соответствующем градиенте температуры.

Низкие размеры частиц в нанопорошках, получаемых по разработанной технологии, обеспечивают их самоорганизацию. Агломерация наночастиц приводит к активизации процессов направленного формирования структур и свойств материалов. Отсутствие необходимости многократных, многочасовых перемалываний и низкие температуры спекания существенно снижают энерго- и ресурсозатраты при изготовлении керамических материалов и изделий из них.

 Новые экспериментальные данные по температурным зависимостям электрических, магнитных, тепловых свойств и установленные научные положения об их формировании в керамических материалах, в том числе, с локальными структурными искажениями, открывают перспективу для развития теории сверхпроводимости и установления природы этого явления. 

  Основные научные положения, выносимые на защиту:

  1. Из нитрат-органических комплексов, содержащих Y, Ba и Cu, при варьировании количеством глицерина (топлива – 0,45-1,4% от водного раствора нитратов), приводящем к различию температур и времен их сжигания, получаются наноструктурированные прекурсоры с различной дисперсностью частиц. Термообработка прекурсоров одного и того же состава от 350оС до 915оС, в течение 1–20 часов, соответственно, обеспечивает изготовление порошков YBCO и получение из них сверхпроводящих керамик с различной пористостью (от ~ 3% до ~ 60%), при одних и тех же режимах спекания. В них наблюдаются локальные разупорядочения структуры, вплоть до атомных. К локальным нарушениям структуры микрокристаллических керамик YBCO приводит так же замена Ba на Be до 5%.
  2. Наноструктурированным керамическим материалам, характерно существенное (на порядки) снижение значения критического тока, как и при переходе от монокристаллического к микрокристаллическому состоянию, при практически нулевом сопротивлении. При этом, температура (Тс,нач) перехода в сверхпроводящее состояние, определяемая: снижением электросопротивления, началом эффекта выталкивания магнитного поля, отклонением значений теплоемкости от регулярной температурной зависимости и тенденцией стремления объема к постоянному значению, составляет ~ 96К. Для нано- и микрокристаллических керамик уровень допирования, определяемый температурой, при которой электросопротивление достигает физического нуля, линейно связан со средними значениями температурных коэффициентов сопротивления в нормальной фазе от ~ 110К до ~ 300К.
  3. Локальные нарушения приводят к уширению интервала температур перехода в сверхпроводящее состояние, ввиду образования различно допированных кислородом фаз. Максимумы производной электросопротивления по температуре для соответствующих фаз на этом интервале приходятся на те же температуры, где наблюдаются особенности на температурных зависимостях электронных теплоемкости и коэффициента теплового расширения, а так же магнитных характеристик. Отклонения от регулярной фононной части теплоемкости существенно снижаются с повышением локальных неоднородностей структуры. Формирование значений Tc,нач связано, непосредственно, с особенностями изменения параметров решетки YBCO не только от содержания кислорода, но и от температуры. Переход нано- и микрокристаллических керамик в сверхпроводящее состояние сопровождается резким уменьшением значения DV/V ниже Tc,нач, что указывает на существенное снижение разницы между силами межатомного притяжения и отталкивания при переходе в сверхпроводящее состояние.

Заключение

Разработана новая технология изготовления наноструктурированных, оптимальной допированных сверхпроводящих керамических материалов на основе YBa2Cu3O7-δ  с заданной плотностью, из нанопорошков полученных путем сжигания прекурсоров, осажденных из водных растворов нитратов иттрия, бария и меди с различным содержанием глицерина в качестве «топлива».  Порошки после предварительной термообработки прекурсоров при 350оС – 915оС с выдержкой в течение 1-20 часов (соответственно), обеспечивали возможность изготовления из них керамики с заданными значениями плотности (от ~2 до ~6 г/см3) в один этап спекания при 920оС в течение одного часа. Зависимости плотности керамик от содержания глицерина в прекурсорах имеют максимум (γ » 6,13 г/см3) и минимум (γ » 2,4 г/см3) соответственно при одной и той же (~0,72%) концентрации.  С ростом размеров кристаллитов для керамик из порошков, термообработанных при высоких температурах, наблюдается тенденция снижения значений плотности, а для керамик из исходных порошков – наоборот повышения. Детальные исследования структуры зерен микронных размеров в этих керамиках с плотностью 3,0 г/см3 и 5,72 г/см3 показали наличие в них наноразмерных искажений кристаллической решетки на атомарном уровне. Эти зерна, полученные после спекания агломирированных нанопорошков, представляют собой микрокристаллические блоки с квазиупорядоченной упаковкой совокупности наноразмерных частиц, образующей – 3D когерентные наноструктуры. Прочность этих керамик по сравнению с микрокристалическими ниже, что свидетельствует о слабости связей между блоками.

В результате исследований электросопротивления наноструктурированных керамических образцов различной плотности (2,4 г/см3 ÷ 6,1 г/см3), полученных из нанопорошков (глицерин от 0,45% до 1,4%) по новой технологии, установлено что:

  • повышенная абсорбционная способность нанопорошков обеспечивает оптимальное допирование кислородом этих материалов;
  • электросопротивление наноструктурированной керамики при 300K спадает, с ростом плотности, по экспоненте от 5,4·10-2 до 4,2·10-3 Ом·см, при этом значения для нулевой пористости составляет ~3,5·10-3Ом·см, что на три порядка выше, чем электросопротивление микрокристаллической керамики;
  • высокие значения эффективного электросопротивления наноструктурированных керамик обусловлены не только малой площадью контактов и сил связи между зернами, но и высокой внутризеренной дефектностью на атомном уровне.

Реализована технология получения керамических материалов Y(Ba1-хВех)2Cu3O7-dс технологическим замещением (x=0÷1) бария на бериллий, которые x<0,05 представляют собой твердый раствор, а при x³0,1 механические смеси различных соединений, в том числе до x<0,6, содержащих оптимально допированные сверхпроводящие фазы с локальными нарушениями структуры. Установлен сильный рост размеров решетки в направлении с до x<0,05. Выше (x³0,1) значение с элементарной ячейки резко уменьшается, затем слабо возрастает с увеличением содержания бериллия.

Показана возможность получения наноструктурированных оптимально допированных и плотных керамических сверхпроводников на основе YBа2Cu3O7-δ путем компактирования микро- и нанопорошков одинаковых составов в один этап спекания. При этом с ростом доли нанопорошка абсолютные значения электросопротивления увеличиваются, от ~10-3 до ~10-1 Ом·см. 

 

Слушали: профессора Палчаева Д.К. – научного руководителя, Гаджимагомедов С.Х. очень ответственно подошел к выполнению поставленных перед ним задач.

Постановили: Отметить высокий уровень экспериментальных результатов и подготовки самого докладчика

 

План научного семинара кафедры ФКСиН

Физико-химические проблемы проектирования материалов и аддитивных технологий.

Модератор: Гаджимагомедов С.Х.

1. Фундаментальные проблемы вопроса о формировании и релаксации зарядовых возбуждений для решения прикладных

задач по проектированию материалов. Проф. Палчаев Д.К. 25.09.2019

2. Обсуждение вопроса о перспективе фундаментальных исследований, проводимых в НОЦ «Нанотехнологгий для решения проблем проектирования материалов. Проф. Рабаданов и Палчаев Д.К 02.11.2019

3. Обсуждение содержания диссертационной работы. Ст. преп. Гаджимагомедова С.Х. 28.11.2019

4. Организация работ по развитию дифракционных методов исследований и перспективные проекты по установлению связи свойств со структурой конденсированных сред. Проф. Рабаданов М.Х. Обсуждение плана исследований по теме дисс. работы аспиранта Рабадановой А.Э.

5. Фундаментальные проблемы вопроса о формирования и релаксации элементарных упругих возбуждений в конденсированных средах.

Проф. Мурлиева Ж.Х..

6. Проблемы создания, устойчивых к деградации и высокочувствительных к ИК- излучению, элементов оптоэлектроники на основе соединений А2В6. Проф. Хамидов М.М..

7. Состояние вопроса и перспективы развития аддитвных технологий. Доц. Шабанов Н.С.

8. Состояние вопроса и перспективы развития технологий создания эффективных каталитических и антибактерицидных покрытий

Ст. преп. Оруджев Ф.Ф.

9. Состояние вопроса и перспективы развития технологий создания наноструктурированных материалов. Ст. преп. Гаджимагомедов С.Х. Обсуждение плана исследований по теме дисс. работ соискателей ученой степени к.ф.-м.н. Эмирова Р.М. и Шапиева Г.Ш.

10. Состояние вопроса и перспективы развития технологий создания тонкопленочных структур. Вед.Инжер. Рамазанов Ш.М.

11. Обсуждение содержания диссертационной работы.

Вед. Инж. Алиханова Н. М.-Р

Мурлиев А.К., Палчаев Д.К., Гасанов Н.Г., Гаджимагомедов С.Х., Керимханов Э.Э. // Новые композиционные материалы состава Y(Ba1-xBex)2Cu3O7-δ с широким спектром электрических свойств // III Всероссийская конференция. ФЭ-2003, Махачкала;

 

Палчаев Д.К., Гаджимагомедов С.Х. Мурлиев А.К. Зависимости электросопротивления керамики Y(Ba1-xBex)2Cu3O7-δ от содержания кислорода // Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах - Международная конференция, посвящ. 70-летию чл.-корр. РАН И.К. Камилова, Махачкала, 2005г.;

 

 Мурлиев А.К., Палчаев Д.К., Гаджимагомедов С.Х., Керимханов Э.Э. ВТСП на основеY(Ba1-xBex)2Cu3O7-δ // Международная конференция. - Физика фазовых переходов, Махачкала, 2003г; Палчаев Д.К., Мурлиева Ж.Х., Борзов Е.Д., Исхаков М.Э., Гаджимагомедов С.Х. Электросопротивление и тепловое расширение никеля в ферро- и парамагнитной фазах // Международная конференция - Магнитные фазовые переходы, Махачкала, 2004г.;

 

Гаджимагомедов С.Х. // Новый полупроводниковый материал для терморезисторов // Двенадцатая Всероссийская научная конференция студентов – физиков и молодых ученых, ВНКСФ – 12, Новосибирск, 2006.;

 

Палчаев Д.К., Мурлиева Ж.Х., Гасанов Н.Г., Гаджимагомедов С.Х., Юнусов Ш.М. Электрические свойства керамики Y(Ba1-xBex)2Cu3O7-δ в зависимости от температуры и давления воздуха // Всероссийская конференция - Физическая электроника, ФЭ-2006, Махачкала;

 

Палчаев Д.К., Мурлиева Ж.Х. Эминов Б.С., Маангалов М.М.-К., Гаджимагомедов С.Х. Фононное теплосопротивление вблизи температуры инверсии знака термической деформации решетки // Международная конференция - Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах, Махачкала 2007г.;

 

Палчаев Д.К., Мурлиева Ж.Х. Гаджимагомедов С.Х., Мурлиев А.К., Алиев А.М., Гамзатов А.Г. Новый оксидный материал на основе Y-Ba-Be-Cu-O // 10-th International meeting: Order, Disorder and Properties of Oxides, Rostov –on - Don – Loo, 2007.;


Гаджимагомедов С.Х., Палчаев Д.К., Рабаданов М.Х., Мурлиев А.К. Синтез керамических материалов Y(Ba1-х Вех)2Cu3O7-d // Всероссийская  научная конференция: Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии и материаловедения, Махачкала 2008г.;

 

С.Х. Гаджимагомедов, Д.К. Палчаев, М.Х. Рабаданов, А.К. Мурлиев, А.Г. Гамзатов. Cтруктура и электрические свойства  Y(Ba1-х Вех)2Cu3O7-d// Всероссийская  научная конференция. ФЭ. Махачкала.2008г.;

 

Палчаев Д.К., Рабаданов М.Х., Мурлиева Ж.Х., Гаджимагомедов С.Х., Гамзатов А.Г., Алиев А.М, Мурлиев А.К. Cтруктура и свойства керамики на основе  Y(Ba1-х Вех)2Cu3O7-d // ХII Российская конференция по теплофизическим свойствам веществ. Теплофизические свойства веществ и материалов // Москва, 2008г.; Плотность образцов керамики на основе Y(Ba1-х Вех)2Cu3O7-d//

 

С.Х. Гаджимагомедов, А.К. Мурлиев // Всероссийская конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по физике // г. Владивосток, 2009 г.;

 

Палчаев Д.К., Рабаданов М.Х., Ж.Х. Мурлиева, С.Х. Гаджимагомедов, Исмаилов Х. Н.  Материалы на основе Y(Ba1-х Вех)2Cu3O7-d// III Всероссийская научно-практическая конференция, ДГТУ, Махачкала, 2009г.;

 

С.Х. Гаджимагомедов. Сверхпроводящая керамика на основе Y(Ba1-х Вех)2Cu3O7-d при х=0,65 // Всероссийская конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по физике, г. Владивосток, 2010 г.;

 

Изоморфные оксидные материалы с широким  спектром электрических свойств //Палчаев Д.К., Рабаданов М.Х., Гаджимагомедов С.Х., Инновационные технологии в производстве, науке и образовании: Международной научно-практической конференции. – Грозный, 2010.;

 

С.Х. Гаджимагомедов. Морфология и свойства керамики Y(Ba1-х Вех)2Cu3O7-d при х=0,65 // Всероссийская конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по физике, г. Владивосток, 2011г.;

Палчаев Д. К., Мурлиева Ж.Х., Каллаев С.Н., Омаров З.М., Гаджимагомедов С.Х. Комплекс тепловых свойств сложных оксидов на основе Y-Ba-Be-Cu-O // XIII международная конференции по теплофизическим свойствам веществ, Москва, 2011г.;

 

С.Х. Гаджимагомедов, З.А. Магомедов Морфология керамики на основе Y(Ba1-х Вех)2Cu3O7-d // «Иноватика-2011»: Международная конференция - Ульяновск:УлГУ, 2011г.;

 

Гаджимагомедов С.Х., Фараджева М.П., Керимханова Б.Д. Перспективы применения новых изоморфных оксидных материалов с широким спектром электрических свойств // «Иноватика-2011»: Международная конференция.- Ульяновск:УлГУ, 2011г.;  

 

С.Х. Гаджимагомедов, М.Х. Рабаданов, Д.К. Палчаев, Ж.Х. Мурлиева, М.П. Фараджева Получение новых ВТСП материалов путем компактирования нанопорошков // Физическая электроника: VII Всероссийская конференция. – Махачкала,2012.;

 

 М.П. Фараджева, Д.К. Палчаев, Ж.Х. Мурлиева, С.Х. Гаджимагомедов, Э.К. Мурлиев. Структура и свойства высокотемпературных сверхпроводников // Физическая электроника: VII Всероссийская конференция. – Махачкала,2012.;

 

С. Л. Гамматаев, Д.К. Палчаев, Ж.Х. Мурлиева, С.Х. Гаджимагомедов, Н.А. Палчаев. Технология получения сверхпроводников на основе Y(Ba1–хВех)2Cu 3 O 7–dС. // Физическая электроника: VII Всероссийская конференция. – Махачкала,2012.;

 

Рабаданов М.Х., Палчаев Д.К., Мурлиева Ж.Х., Гаджимагомедов С.Х., Ахмедов Ш.В., Мурлиев Э.К. Получение, структура и свойства наноматериалов на основе Y(Ba1-хВех)2Cu3O7-d // Упоряд. в минералах и сплавах – «ОМА-15»: 15 международная конференция – Ростов-на-Дону: ФРАГОУ ЮФУ,  2012.;

 

Гаджимагомедов С.Х. Материалы Y(Ba1-хВех)2Cu3O7-d с широким спектром электрических свойств // Всероссийская молодежная научная конференция «Иновации в материаловедении».- Москва, ИМЕТ РАН, 2013.;

 

Рабаданов М.Х., Палчаев Д.К., Мурлиева Ж.Х., Гаджимагомедов С.Х., Мурлиев А.К., Фараджева М.П., Гамматаев С.Л., Эмиров Р.М., Алиханов Н.М-Р. Наноматериалы на основе оксидов иттрия, бария и меди/.XVI Международная конференция - ODPO "Порядок, беспорядок и свойства оксидов"(Растов-на -Дону) г. Туапсе, п. Южный. 7-12 сен. 2013Г.;

 

 Рабаданов М.Х., Палчаев Д.К., Гаджимагомедов С.Х.,  .Фараджева М.П, Гамматаев С.Л., Хашафа Адель Х. Д., Эмиров Р.М., Алиханов Н.М.  Получение наноструктурированных материалов на основе сложных Y(Ba1-хВех)2Cu3O7-d // 16-тая Международная конференция «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» -Ульяновск, 2013.;

 

Гаджимагомедов С.Х., Табит А.Ф.А., Фараджева М.П., Хашафа А.Х.Д., Палчаев Д.К. Получение наноструктурированных материалов на основе YBa2Cu3O7-d // 20 Всеросссийская. научная конференция студентов-физиков и молодых ученых (ВНКСФ-20), 2014;

 

Гаджимагомедов С.Х., Табит А.Ф.А., Палчаев Д.К., Рабаданов М.Х., Мурлиева Ж.Х., Фараджева М.П.             Технология получения купратных  ВТСП. Физическая электроника: VIII Всероссийская конференция. ФЭ-2014 (20 – 22 ноября 2014 г.). Махачкала, 2014г.;

 

Гаджимагомедов С.Х., Палчаев Д.К., Мурлиева Ж.Х., Исхаков М.Э., Рабаданов М.Х., Фараджева М.П., Мурлиев Э.К. ХIV Российская конференция по теплофизическим свойствам веществ. Казань, 15-17 октября 2014

 

Гаджимагомедов С.Х., Табит А.Ф.А., Палчаев Д.К., Рабаданов М.Х., Мурлиева Ж.Х., Фараджева М.П., Шабанов Н.С., Эмиров Р.М,, Алихмнов Н.М.-Р. Технология получения купратных ВТСП, оптимально насыщенных кислородом. 17-я международная междисциплинарная конференция «Порядок, беспорядок и свойства оксидов» ОДПО, Ростов – на –Дону, пос. Южный, 5-10 сентября 2014г.;

 

Палчаев Д.К., Гаджимагомедов С.Х., Рабаданов М.Х., Мурлиева Ж.Х., Фараджева М.П. // Nanostructured Materials Based on Y(Ba1-xBex)2Cu3O7-g, Международная конференция Nano 2014, Москва, август, 2014 год.;

 

Gadzhimagomedov S. Kh., Palchaev D. K., Rabadanov M. Kh., Murlieva Zh. Kh., Shabanov N. S., Palchaev N. A., Emirov R. M. Nanostructured cuprate high temperature superconductors: synthesis, structure and properties // Order, Disorder and Properties  of Oxides, 18-th International meeting, Moscow – Rostov – on -  Don – Yuzhny, Russia, 2015

 

 

Семинары, проводящиеся на кафедре ФКСиН:

1.         Семинар по тепловым, электрическим и механическим свойствам

2.         Семинар по физике полупроводнико

Семинары

 

1.     Аномалии термической деформации и электросопротивления высокотемпературных сверхпроводников и манганитов. (Палчаев Д.К.)

2.     Термическая деформация  и электросопротивление сплавов, в том числе, осложненных статическим беспорядком (Мурлиева Ж.Х.)

3.     Структура и свойства керамики на основе Y(BaхBe1-х)2Cu3O7-d. (Гаджимагомедов С.Х.)

4.     Электросопротивление и тепловое расширение электронных соединений и механических смесей на основе меди и цинка. (Исхаков М.Э.) 

5.     Получение нанопорошков  Y(BaхBe1-х)2Cu3O7-d методом компактирования. (Фараджева М.П.)

6.     Основы метода магнетронного распыления. (Исмаилов А.М.)

7.     Получение наноструктурированных пленок ZnO.  (Шапиев И.)

8.     Особенности температурных зависимостей теплофизических и электрических характеристик пьезокерамических материалов основе цирконата титаната свинца и ниобатов натрия. (Каллаев С.Н.)

9.      Исследование фазовых переходов и критических явлений в моделях магнитных сверхрешеток. ()

10.                        Использование численных методов исследования особенностей тепловых и магнитных характеристик наносистем для предсказания поведение магнитных железо-ванадиевых сверхрешеток.