Цель настоящей работы – оценка плотности электронного спектра объектов с дисперсионной связью, в частности жидкого гелия. Интерес к его электронным свойствам вызван обнаруженной сравнительно недавно динамической поляризацией в волне второго звука, что сделало актуальным исследование его зонной структуры. В работе исследуемые объекты вслед за Борном моделируются линейной цепочкой связанных осцилляторов. При этом дисперсионная связь рассматривается на основе квазиклассического приближения Лондона, учитывающего корреляции осциллирующих дипольных моментов атомов. Первая часть работы носит подготовительный характер. Приведен краткий обзор по новым данным о свойствах гелия II, сформулирована постановка задачи. На простых примерах (линейки двух и трех связанных осцилляторов) отработана методика исследования. Этот раздел имеет и самостоятельное значение для экспресс оценок плотности электронного спектра при дисперсионной связи, и выявления тенденций изменение параметров спектра с увеличением числа структурных единиц. Получено, в частности, что ширина зоны при этом растет, а удельная энергия связи немного падает. Во второй части на базе разработанных методик исследована длинная цепочка связанных осцилляторов. Рассчитана плотность электронного спектра, как для конкретных цепочек, так и в термодинамическом пределе. Полученные в работе результате планируется в дальнейшем использовать для разработки моделей динамической поляризации в гелии II.

Ключевые слова: дисперсионные силы, гелий II, дипольный момент, гармонический осциллятор, связанные колебания, нормальная мода, электронный спектр, плотность, узкая зона, энергия связи

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

В статье представлен обзор научных работ, посвященных исследованию влияния концентрации углеродных нанотрубок (УНТ) на электрическую проводимость и пьезорезистивные свойства цементных бетонов. Приведены полученные различными авторами значения порогов протекания для наномодифицированных бетонов, рассмотрены рекомендации к назначению оптимального содержания нанотрубок в композитах. В результате обзора сделан вывод о необходимости проведения дополнительных целенаправленных исследований, которые позволят произвести оценку зависимости оптимальной концентрации УНТ от их собственных характеристик, метода получения композитов и условий их применения.

Ключевые слова: цементные бетоны, сенсор, углеродные нанотрубки, порог протекания, электрическая проводимость, мониторинг напряженно-деформированного состояния

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

В статье представлены результаты экспериментальных исследований параметров микроразмерных металлических частиц и напыляемых пленок, получаемых методом электрического взрыва металлических проводников (ЭВП) и электровзрывного напыления (ЭВН), соответственно. В качестве взрывающихся проводников использовались медные (Cu) и алюминиевые (Al) металлические проволочки. Геометрические параметры и физико-химический анализ, получаемых микрочастиц и тонких пленок, осуществлялся посредством универсальной двулучевой электронной системы Versa 3D. Из анализа полученных образцов напыляемых тонких пленок и мелкодисперсных частиц следует, что при протекании плотности разрядного тока J≈10^10 А/м^2 миллисекундного диапазона толщина пленок и размеры частиц могут достигать величин меньше микронного масштаба.

Ключевые слова: электрический взрыв проводников, тонкие металлические пленки, мелкодисперсные частицы

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы

Проведено численное моделирование из первых принципов ультратонких пленок гидрированного аморфного углерода. В качестве моделей рассматривались наногибридные системы графен-С60. Выполнены расчеты полной энергии с использованием метода псевдопотенциала в рамках теории функционала плотности. Изучены локальные атомные структуры и электронный энергетический спектр рассматриваемых систем. Установлено, что взаимодействие фрагмента фуллерена С60 с графеном сопровождается значительной деформацией их локальной атомной структуры. Результаты расчетов хорошо согласуются с экспериментальной электронной структурой гидрированного аморфного углерода, полученного в тлеющем разряде постоянного тока.

Ключевые слова: энергозависимая память на фазовых переходах, моделирование из первых принципов, метод псевдопотенциала, метод Кона-Шэма, фуллерены, графен, аморфный углерод, атомная структура, электронная структура, энергия адсорбции

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

Описано применение полимербетонных шпал на основе резинобетона (RubCon®) с неметаллической композитной арматурой и методика изготовления таких шпал.

Ключевые слова: шпалы, полимербетон, резинобетон, композиты, арматуры, методика изготовления

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Показаны концентрационные изменения показателя преломления в бинарных солевых расплавленных системах щелочных металлов, содержащих нитрит- и нитрат- анионы. Показатели преломления и молярные рефракции систем KNO3- NaNO2, и NaNO3 – KNO2 подтвердили концепцию аддитивности и линейность изотерм при изменении состава.

Ключевые слова: солевые расплавы, нитриты и нитраты щелочных металлов, показатель преломления, рефракция

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

Установлено, что облучение ионами Ar+ нержавеющей стали 03Х17Н12М2Т приводит к сегрегации на поверхность атомов железа, а при облучении ионами О+ в наноразмерных поверхностных слоях исследуемой стали происходит накопление кислорода, сопровождающееся формированием оксида хрома Cr2O3.

Ключевые слова: Ионная имплантация, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, ионы, химический состав, наноразмерные поверхностные слои, нержавеющая сталь, сегрегация, прочность

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

Описаны два запатентованных технологических процесса получения трактовых мембран, более экономичных, чем используемые в настоящее время.

Ключевые слова: Трактовые мембраны, два изобретения СШA

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

В статье приведены результаты применения присадок на основе нестехиометрических соединений Mo и W для повышения железнодорожных пластичных смазок ЛЗ-ЦНИИ и ЦИАТИМ 201. В ходе работы был проведен сравнительный анализ теплофизических и трибологических свойств данных смазочных материалов с присадками. А так же установлено, что введение в дисперсионную среду смазок данного типа присадок повышает трибологические свойства без ухудшения эксплуатационных параметров данных смазок.

Ключевые слова: пластичный смазочный материал, ЛЗ-ЦНИИ, ЦИАТИМ 201, трение, износостойкость, смазочная пленка, антифрикционная присадка, нестехиометрическое соединение

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.11.01 - Приборы и методы измерения по видам измерений

Плазмонные наночастицы дают возможность локализовать электромагнитное поле в масштабах меньших, чем длина волны оптическом диапазоне. Это свойство полезно для применения подобных объектов в качестве элементов нанодетекторов, в процессах преобразования и хранения энергии, в задачах обработки и передачи данных. В частности, создание компьютерных микросхем с плазмонными элементами вместо традиционных полупроводниковых позволит увеличить их производительность и энергоэффективность. Глобальная задача, представленная перед нами, это получение имплантированных в матрицу стекла массивов плазмонных наночастиц с управляемыми оптическими свойствами. Варьировать их свойства можно изменением условий синтеза и постобработки. Синтез наночастиц выполняется путем облучения эксимерным УФ-лазером золотой пленки, напыленной на образец. Один из предложенных способов постобработки – длительный нагрев при 300 градусах уже синтезированных образцов. В настоящей работе представлены результаты исследования влияния температурной обработки на атомную структуру наночастиц. Установлено, что термообработка образцов с изначальными пленками золота различной толщины дает кардинально отличающуюся атомную структуру наночастиц.

Ключевые слова: наночастицы, наноплазмоника, Au, EXAFS, DFT, термообработка, атомная структура

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

В статье представлен анализ перспективных исследований по формированию вибрационных механохимических покрытия с точки зрения практического использования в реальном секторе экономики

Ключевые слова: комбинированные методы обработки, вибрационная обработка, вибрационные механохимические (химико-механические) покрытия, виброволновая технологическая система, механические покрытия, фрагментальный характер, пластическая деформация, равномерное покрытие

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)

В настоящей работе представлен обзор использования коллоидных растворов при получении неорганических композитов и керамики. Золь-гель направление в технологии керамики и неорганических композитов, представляющее собой формование материалов из растворов с использованием золь-гель процессов получило интенсивное развитие в последние годы. Одним из основных видов сырья в этих процессах являются коллоидные растворы - золи оксидов различных металлов. Наиболее важными факторами, характеризующими совершенство процесса синтеза золей, служат: агрегативная устойчивость, максимально достигаемая концентрация, монодисперсность золя. В представленном обзоре рассмотрены методы получения золей оксидов металлов. Наиболее распространенными способами получения золей являются: диализ и электроанализ, ионный обмен, пептизация гелей, гидролиз, электролиз соединений металлов. Рассмотрено влияние различных факторов на устойчивость золей. Наиболее важными характеристиками золей, определяющими их поведение, являются: химический состав, размер частиц, их распределение по размерам, концентрация, значение pH, вязкость. На основе анализа различных литературных данных показаны возможности применения золей для получения неорганических композитов и керамики.

Ключевые слова: коллоидные растворы, золи оксидов металлов, устойчивость золей, неорганические композиты, керамика

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

Установка для приготовления эмульсий и суспензий относится к устройствам, предназначенным для получения дисперсных систем. Она может использоваться при синтезе многоатомных спиртов и других органических и металлоорганических соединений, где осуществляется взаимодействуют несмешивающиеся друг с другом жидкости. Установка содержит гидравлический струйный насос-смеситель, соединенный с выходом гидромеханического насоса - диспергатора. Установка содержит одну или несколько систем дозирования компонентов, каждая из которых состоит из расходной емкости и дозатора. Технический результат работы созданной установки состоит в интенсификации процесса смешения компонентов и улучшении качества конечных продуктов.

Ключевые слова: технологическая установка; эмульсия; суспензия; приготовление эмульсий и суспензий; интенсификация гетерофазных процессов

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

В работе изложены результаты исследований о влияние режимов осаждения на свойства электрохимических порошков меди. Полученные ультрадисперсные порошки меди с применением различных режимов электролиза. В работе представлены данные по возможности получения ультрадисперсных порошков (УДП) меди в импульсном режиме с добавлением в качестве стабилизатора роста частиц поливинилпирролидона (ПВП). Выявлено влияние амплитуды тока, катодно-анодного отношения времени. Показано, что параметры, определяющие волну тока, определяют размер осажденных частиц медного порошка.

Ключевые слова: ультрадисперсные порошки меди, гранулометрический состав, параметры электролиза, кинетика электрокристаллизации

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.16.06 - Порошковая металлургия и композиционные материалы

В работе были проведены экспериментальные исследования по формированию наноразмерных структур на поверхности арсенида галлия. Для получения модифицированного слоя на поверхности подложки использовался метод фокусированных ионных пучков, для последующего формирования структур использовался метод плазмохимического травления. По результатам исследований были сформированы структуры с шириной от 90 до 196 нм и глубиной от 2 до 9.6 нм. Результаты проведенных исследований могут быть применены в качестве структур для последующего формирования квантовых точек при молекулярно-лучевой эпитаксии.

Ключевые слова: Нанотехнологии, фокусированный ионный пучок, плазменная обработка, атомно силовой микроскоп, GaAs

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

Описана актуальность исследования двухмерно-периодических графеновых решеток в терагецовом диапазоне. Приведена исследуемая структура и результаты расчета диаграмм рассеяния и отражения многослойных структур.

Ключевые слова: Головачева Е.В., Иванова И.Н., Грибникова Е.И., Махно В.В.

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

Методами рентгеновской спектроскопии поглощения исследовано локальное атомное и электронное строение нанокомпозита ПАНИ/Cu. Установлено, что в результате формирования нанокомпозита происходит трансформация π электронной подсистемой полимерной цепи и локальной структуры меди. Полианилин в композите частично окислен и протонирован.

Ключевые слова: полианилин, полимер-неорганические композиты, рентгеновская спектроскопия поглощения, электронная структура, электропроводящие полимеры

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 01.04.17 - Химическая физика, горение и взрыв, физика экстремальных состояний вещества

Установлено, что концентрация мезогенных эфиров холестерина в смазочных материалах неоднозначно влияет на параметры микрорельефа и триботехнические характеристики пары трения сталь 45–сталь 45. Отмечено, что если минимальные параметры микрорельефа сопрягаемых поверхностей в процессе трения обеспечиваются при концентрации эфиров холестерина в вазелиновом масле 1 мас. %, то наилучшие показатели трения и износа металлов, наоборот, реализуются с увеличением концентрации эфиров холестерина в смазочных составах.

Ключевые слова: смазочный материал, жидкокристаллические соединения холестерина, микрорельеф поверхности трения, коэффициент трения

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

Рассмотрены примеры получения кремнезолей ионообменным способом. Проанализированы факторы данного способа, влияющие на свойства получаемых золей. Рассмотрена принципиальная технологическая схема промышленной установки по получению кремнезолей ионообменным способом. Приведены результаты исследований золь-гель перехода в кремнезолях, полученных ионообменным способом. Исследована кинетика роста коллоидных частиц кремнезолей, полученных из растворов поликремневой кислоты. Показана зависимость кинетики роста коллоидных частиц из растворов поликремневой кислоты от температуры и от начального значения pH золя. Показана зависимость времени гелеобразования от размеров коллоидных частиц в золе, от температуры, концентрации и pH. Установлено влияние состава жидкой фазы на устойчивость кремнезолей. Проанализировано влияние характеристик кремнезоля на свойства получаемых ксерогелей. Проведен анализ возможностей практического применение кремнезоля в качестве связующего при получении термостойких теплозащитных композиционных материалов.

Ключевые слова: кремнезоль, ионный обмен, золь-гель технология, устойчивость золей, ксерогели, композиционные материалы

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

Рассмотрены примеры получения кремнезолей ионообменным способом. Проанализированы факторы данного способа, влияющие на свойства получаемых золей. Рассмотрена принципиальная технологическая схема промышленной установки по получению кремнезолей ионообменным способом. Приведены результаты исследований золь-гель перехода в кремнезолях, полученных ионообменным способом. Исследована кинетика роста коллоидных частиц кремнезолей, полученных из растворов поликремневой кислоты. Показана зависимость кинетики роста коллоидных частиц из растворов поликремневой кислоты от температуры и от начального значения pH золя. Показана зависимость времени гелеобразования от размеров коллоидных частиц в золе, от температуры, концентрации и pH. Установлено влияние состава жидкой фазы на устойчивость кремнезолей. Проанализировано влияние характеристик кремнезоля на свойства получаемых ксерогелей. Проведен анализ возможностей практического применение кремнезоля в качестве связующего при получении термостойких теплозащитных композиционных материалов.

Ключевые слова: кремнезоль, ионный обмен, золь-гель технология, устойчивость золей, ксерогели, композиционные материалы

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

В настоявшей статье проведен анализа закономерностей осаждения твердых коллоидных частиц гидратированных оксидов металлов на поверхности различных подложек. Предложены две модели протекания этого процесса. Предложенная α-модель представляет собой процесс непрерывного зарождения центров взаимодействия, в случайных точках свободной поверхности в течение всего процесса. Предложенная β-модель представляет предусматривает мгновенное зарождение этих центров, когда они хаотически распределены по всей поверхности подложки. На основе предложенных моделей рассчитаны средние значения следующих величин: толщины пленки геля; ее шероховатость и удельной площадь поверхности. Проведенные в статье расчеты показали, что эти параметры являются универсальными функциями от степени заполнения поверхности и не зависят от конкретной модели механизма процесса.

Ключевые слова: моделирование, гомогенное осаждение, получение тонких пленок, сорбенты, катализаторы, термостойкие композиты

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Проведен анализ влияния нагревания на глубину полимеризации композитных материалов светового отверждения. Для измерения глубины полимеризации использовали электронный микрометр. Наибольшая разница глубине полимеризации до и после нагревания получена у композитного материала Filtek ULTIMATE «3M ESPE». Наименьшая разница в глубине полимеризации до нагревания и после у Nexcomp «MetabioMEDCo». После нагревания отмечено улучшение пластичных и текучих свойств материалов, что улучшает адаптацию к стенкам полости во время проведения реставрации.

Ключевые слова: Композиционный материал светового отверждения, полимеризация, нагревание композитов, микрометр

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

Данная работа относится к технологии неорганических веществ. Она может быть использована при получении алюмокремниевых и железокремниевых флокулянтов-коагулянтов. С их помощью предложены методы обработки сточных вод промышленных предприятий, а также ливневых вод, содержащих нефтепродукты. В данной работе представлены конкретные примеры результаты исследований по очистке природных, производственных и нефтесодержащих сточных вод с использованием новых нанокомпозиционных алюмокремниевых и железокремниевых флокулянтов-коагулянтов АКФК и ЖКФК, полученных по новой технологии. Авторами разработана и запатентована технология получения флокулянтов-коагулянтов данного типа в твердом виде. Для получения таких композиционных материалов использован методов матричной изоляции действующих активных компонентов. Дана оценка эффективности действия коагулянтов-флокулянтов АКФК и ЖКФК на модельных и реальных природных и промышленных сточных водах. Произведено сравнение новых композиционных материалов с широко применяемыми для этих целей известными аналогами, коагулянтами - сульфатом алюминия и железным купоросом. С их помощью испытаны методы обработки сточных вод промышленных предприятий, а также ливневых вод, содержащих нефтепродукты. Дана оценка эффективности действия коагулянтов-флокулянтов АКФК и ЖКФК на реальных промышленных сточных водах.

Ключевые слова: композиционные флокулянты-коагулянты, реагентная очистка воды, матричная изоляция, сточные воды, АКФК, ЖКФК

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

В статье представлены результаты исследований процесса гомогенного осаждения гидратированного оксида алюминия. Рассмотрены варианты осуществления этого процесса. В качестве наиболее удобного варианта реализации этого процесса предложено осаждение гидратированного оксида алюминия из его солей с использованием вспомогательных вещества. В качестве таких вспомогательных веществ предложено использовать мочевину - карбамид. Гидролиз карбамида протекает медленно даже при нагревании, что позволяет проводить процесс гомогенного осаждения в наиболее мягких условиях. Показано, что процесс гидролитического осаждения в системе соль алюминия - карбамид протекает по диссоциативному механизму SN1. Для SN1 характерен двухступенчатый механизм, в котором первой ступенью является медленная мономолекулярная гидролитическая диссоциация, а за ней следует быстрая реакция координации со вторым реагентом. Для определения характера взаимодействия соли алюминия со щелочными агентами были проведены эксперименты по потенциометрическому титрованию соли алюминия растворами аммиака и едкого натра в присутствии различного количества хлорида аммония и мочевины. При титровании раствором едкого натра процесс идет до образования алюмината натрия, при титровании раствором аммиака образуется осадок гидратированного оксида алюминия. Добавление солей аммония смещает равновесие реакции гидролиза в сторону образования гидроксида алюминия. Наличие мочевины практически не влияет на протекание процесса осаждения. Для определения однородности сформировавшегося осадка применяли метод рассеяния лазерного излучения. Для этих целей была создана специальная установка, позволяющая просканировать капилляр через сфокусированный лазерный луч. Показана однородность формирующегося осадка гидратированного оксида алюминия. Были проведены исследования по применению гомогенно осажденного гидроксида алюминия в качестве связующего в легковесных волокнистых огнеупорных материалах. Процесс осаждения частиц гидроксида алюминия протекает, прежде всего, на волокнах наполнителя, покрывая их тонкой пленкой. Получающаяся пленка выступает в роли склеивающего агента. После сушки и прокалки осажденный тонкой пленкой гель становится твердым веществом, связывающим волокна в единый монолит. Получаемые материалы имеют развитую удельную поверхность и пористость.

Ключевые слова: гомогенное осаждение, гидратированный оксид алюминия, композиционные материалы, карбамид

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика

В данной статье представлены результаты исследований по влиянию хелатного комплекса эрбия на процесс переработки вторичного сырья из полиэтилентерефталата (ПЭТФ).

Ключевые слова: полиэтилентерефталат, рециклинг, экструзия, полиизобутилен

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.23.05 - Строительные материалы и изделия