Регистрация / Вход
Прислать материал

Диагностика структуры и магнитных свойств кластеров в системах с развитой поверхностью.

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Выполнение этапа проекта
Проект
02.434.11.2033
Организация
ОИЯИ
Продолжительность работ
2005 - 2006, 12 мес.
Бюджетные средства
6 млн
Внебюджетные средства
0 млн

Разработка комплекса методов диагностики с использованием нейтронов, рентгеновского излучения и изотропного замещения для изучения структуры кластеров и их магнитных свойств в условиях изменения внешних параметров: температуры, магнитного поля, давления

Соисполнители

Организация
НИИЯФ МГУ

Этапы проекта

1
28.10.2005 - 08.12.2005
Проведены научно-исследовательские работы фундаментального характера по изучению формирования коллоидных дисперсий магнитных и органических наноматериалов и слоистых магнитных систем с заданными свойствами, в том числе:
- Проведены эксперименты по нейтронной рефлектометрии на
многослойных магнитных гетеросистемах типа Fe/V.
- Проведено комплексное исследование магнитных полупроводников.
- Проведена классическая магнетометрия тонких многослойных
гетероструктур.
Проведены научно-исследовательские работы по проблемно-ориентированным поисковым исследованиям по теме «Комплексная диагностика структуры атомных и магнитных кластеров в коллоидных жидких системах с разветвленной поверхностью», в том числе:
- Проведены тестовые эксперименты по малоугловому рассеянию
нейтронов на магнитных жидкостях с основой на полярных (пентанол,
метилэтилкетон, вода) растворителях.
- Проведены эксперименты по малоугловому рассеянию нейтронов на
порошках шунгитов и тестовых экспериментов на концентрированных
коллоидных дисперсиях шунгитов в воде.
- Проведены эксперименты по мшюугловому рассеянию нейтронов на
коллоидных дисперсиях детонационного наноалмаза в различных жидких
основах (вода, диметилсульфоксид, этанол).
Развернуть
2
01.01.2006 - 30.06.2006
Проведено развитие метода вариации контраста в малоугловом рассеяниии нейтронов для сильнополидисперсных и суперпарамагнитных систем. В рамках подхода модифицированных базисных функций рассмотрен эффект магнитного рассеяния на суперпарамагнитных системах. С помощью малоуглового рассеяния нейтронов проведено тестирование неполярных магнитных жидкостей на основе органических неполярных растворителей. Выявлена связь между структурной организацией магнитных жидкостей и их свойствами стабильности.
Проведены сравнительные эксперименты по малоугловому рассеянию нейтронов и рамановской спектроскопии на коллоидных растворах фуллерена С60 в воде, приготовленных различными способами с использованием метода замещения растворителя. Показано, что данные методы дополняют друг друга в части информации о структуре коллоидных частиц.
На установке малоуглового рассеяния нейтронов на реакторе ИБР-2 ОИЯИ запущен в работу большой позиционно-чувствительный детектор, предназначенный для анализа анизотропного малоуглового рассеяния.
В исследованиях слоистых магнитных наноструктур применён новый метод отражения поляризованных нейтронов с генерацией в наноструктуре поля нейтронных стоячих волн. Получены новые научные результаты о магнитном состоянии периодической наноструктуры Fe/V при сверхпроводящем переходе. Проведено патентное исследование по ГОСТ 15.011-96 «Патентные исследования». Для патентования предложен высокочувствительный способ диагностики и измерения профиля намагниченности по глубине в магнитных слоистых наноструктурах с использованием пучка поляризованных тепловых нейтронов в рефлектометрическом режиме на основе метода нейтронных стоячих волн.
Проведены комплексные исследования структур ферромагнетик-полупроводник в части анализа возможного применения методов малоуглового рассеяния нейтронов и нейтронной рефлектометрии. Основное внимание уделялось поиску и исследованиям спин-зависящего магнеторезистивного эффекта и характеру обменного ваимодействия между слоями ферромагнетика через немагнитную прослойку. Для структур подобного типа обнаружен ряд магнитных эффектов. Получены системы из периодических структур – дискретных сплавов GaSb/Mn, демонстрирующие гистерезисный аномальный эффект Холла при комнатных температурах.
Развернуть
3
01.07.2006 - 31.10.2006
Проведены структурные исследования неполярных магнитных жидкостей с помощью малоуглового рассеяния нейтронов. Изучено влияние использования смесей монокарбоксильных кислот при стабилизации магнетита в органических неполярных растворителях. При разных соотношениях кислот в смесях определялась функция распределения магнитных частиц по размерам, и ее изменения. Обнаружен эффект регулирования размера при смешении стандартной олеиновой кислоты с более короткими монокарбоксильными кислотами, такими как миристиновая и олеиновая кислоты. Проанализирована смешиваемость данных кислот при адсорбции на поверхности наномагнетита.
С помощью рефлектометрии поляризованных нейтронов исследованы мультислойные спинтронные структуры типа СоFeZr/Si, где металлические магнитные нанослои разделены слоями полупроводящего кремния. Выявлены особенности определение магнитного упорядочения. Проведен анализ магнитных неоднородностей в слоях.
На основе работы в целом по контракту представлены общие рекомендации по использованию методов нейтронного рассеяния для диагностики структуры и магнитных свойств кластеров в системах с развитой поверхностью, таких как слоистые гетероструктуры, магнитные жидкости, углеродные наноматериалы. Эти рекомендации касаются метода стоячих волн в рефлектометрии поляризованных нейтронов и метода малоуглового рассеяния нейтронов. В ходе НИР проделано существенное развитие и адаптация данных методов для обозначенных систем. На основе полученных структурных данных выработаны и получены рекомендации, направленные на развитие синтеза ряда коллоидных систем (магнитных жидкостей и жидких дисперсий углеродных наноматериалов) и улучшению требуемых характеристик наночастиц в таких системах.

4. Область применения результатов.
Областями применения развитых методик являются микроэлектроника и технология наноматериалов. Метод стоячих волн в рефлектометрии поляризованных нейтронов может быть использован в диагностике слоистых гетероструктур для микроэлектроники при описании пространственного распределения намагниченности слоев с точностью до 1 нм. Для слоистых гетероструктур типа ферромагнетик-полупроводник впервые обнаружен ряд магнитных эффектов, которые могут быть использованы для создания ячеек энергонезависимой памяти с произвольным доступом типа MRAM. Метод малоуглового рассеяния нейтронов может быть использован для диагностики кластеров при синтезе коллоидных растворов магнитных и углеродных наноматериалов. Метод вариации контраста в малоугловом рассеянии нейтронов позволяет определять распределение атомной плотности и намагниченности наночастиц с точностью до 1 нм. Для магнитных жидкостей обнаружен эффект регулирования размера и полидисперсности магнитных частиц при использовании смесей различных стабилизирующих агентов, что может быть использовано в синтезе магнитных жидкостей с заданными свойствами.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" на 2002-2006 годы

Программное мероприятие

1.2 Проблемно-ориентированные поисковые исследования фундаментального характера
Продолжительность работ
2012 - 2013, 13 мес.
Бюджетные средства
1,65 млн
Организация
ДВФУ
профинансировано
Исследование ионосферы и магнитных полей Земли, а также физических явлений в различных средах и приборах микро- и наноэлектроники 1. Влияние зарядовых эффектов на работоспособность КМОП КНС интегральных схем при воздействии внешних дестабилизирующих факторов. 2. Методы лабораторной диагностики и выбор критических параметров интегральных схем при воздействии внешних дестабилизирующих факторов. 3. Методы математического моделирования радиационных эффектов в интегральных схемах. 4. Учет радиационного фактора в модели полупроводниковых элементов и интегральных схем. 5. Моделирование радиационной реакции полупроводниковых светоизлучающих структур на нейтронное воздействие. 6. Учет радиационных факторов в моделях интегральных схем. 7. Исследования радиационного воздействия на транспортные и оптические свойства низкоразмерных SiGe гетероструктур. 8. Исследование радиационной стойкости перспективных оптоэлектронных компонентов. 9. Возникновение кластерных структур в сетях нелинейно связанных осцилляторов. 10. Р
профинансировано
Проведение поисковых научно-исследовательских работ в области технических наук: 1. Исследование изменения свойств приповерхностных слоев материалов и изделий подвергнутых воздействию потоков заряженных частиц и плазмы; 2. Исследование закономерностей реализации зернограничного проскальзывания при ползучести субмикрокристаллического никеля; 3. Структурные и химические особенности стеклоуглеродных наноматериалов для топливных ячеек; 4. Определение структуры функциональных нанокомпозитных покрытий и пленок созданные методами гальванического осаждения никеля; 5. Исследование особенностей строения и свойств специфических пентагональных частиц и кристаллов на основе меди; 6. Изучение сегрегации по границам зерен в системе Al-Cu и влияние на нее примесей (Ce); 7. Исследование механизма формирования оксидных кластеров на границе раздела монокристалл силленит типа – газовая среда; 8. Исследование тонких пленок сложных оксидов методом высокоразрешающей просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ); 9. Исследование и создание методики измерения и построения изображений наноструктурированных кристаллов и композитной керамики в технологии изготовления преобразователей излучения для медицинской диагностики, дефектоскопии, и рентгеновской астрономии; 10. Исследование влияния температурных полей на специфические пентагональные микрочастицы и кристаллы на основе меди.
Продолжительность работ
2009, 3 мес.
Бюджетные средства
3 млн
профинансировано
Проведение поисковых научно-исследовательских работ в области естественных наук: 1. Исследование структуры и свойств тонких пленок системы «железо-медь»; 2. Изучение механизма взаимодействия хрома и железа в нержавеющих железо-хромовых материалах в тонкопленочном состоянии; 3. Синтез оптически прозрачной керамики на основе оксида иттрия, легированной РЗЭ; 4. Получение монолитных нитридов титана, циркония, гафния; 5. Теоретические исследования механизма высокотемпературного окисления титана в процессах ОКТК; 6. Синтез оптически прозрачной керамики на основе оксида иттрия, легированной РЗЭ; 7. Исследование изменения микрорельефа поверхности и элементного состава поверхностного и приповерхностных слоёв титана и его сплавов после низкотемпературного азотирования в плазме несамостоятельного дугового разряда низкого давления; 8. Разработка методов синтеза композиционных мембранных материалов, допированных неорганическими присадками с модифицированной поверхностью; 9. Разработка нового поколения магнитных полупроводниковых материалов для элементов спинтронных устройств, работающих при комнатных температурах; 10. Исследование возможности модификации мезопористых и нанопористых структур методами вакуумных технологий; 11. Получение и исследование свойств мезопористого оксида титана.
Продолжительность работ
2009, 3 мес.
Бюджетные средства
2,5 млн
Организация
ФГБОУ ВО "ВГУ"
профинансировано
Тема
Диагностика структуры и магнитных свойств кластеров в системах с развитой поверхностью
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
6 млн
Количество заявок
2
Тема
Создание программного комплекса для изучения фазовых переходов в однослойном графене, а также в многослойных графеновых комплексах в условиях приложения внешних магнитных и электрических полей, внесения дефектов, температурных и механических воздействий и других факторов, влияющих на материаловедческие свойства графеновых комплексов.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 14 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
1
Тема
Изучение низкоразмерных сильно-коррелированных электронных систем в полупроводниках и сверхпроводниках с применением сильных магнитных полей, низких температур и высоких давлений.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка типового программно-аппаратного комплекса (вычислительного кластера) для работы с пространственными структурами белков.
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
8 млн
Количество заявок
4
Тема
Создание функционирующего в режиме удалённого доступа интерактивного учебно-научного комплекса для выполнения работ по бесконтактной неразрушающей комплексной диагностике слоистых тонкопленочных наноструктур и изучению поверхностных свойств наноматериалов с использованием уникального многофункционального рентгеновского оборудования.
Продолжительность работ
2010 - 2011, 12 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
2