Металлы в экстремальных условиях.

Номер гранта:14-52-12010
Область научного знания:физика и астрономия
Тип конкурса: (ННИО_а)(ннио_а) совместный конкурс фундаментальных исследований с немецким научно-исследовательским сообществом
Год выполнения:2014г.
Руководитель: Чарная Е.В.
Статус заявки:поддержана

Аннотация к заявке:

Проект направлен на решение фундаментальной научной проблемы исследования свойств и структуры металлов в экстремальных условиях, что принципиально важно для прикладной физики и техники. Целью проекта является детальное изучение особенностей электронных свойств твердых и жидких металлов при приложении высокого давления и в условиях наноконфайнмента. Будут также изучены соответствующие изменения атомной подвижности, структурные фазовые переходы и кристаллизация. Для интерпретации экспериментальных результатов будут развиты теоретические модели сдвига Найта и спиновой релаксации, связанной с электронными свойствами, а также атомной диффузии и влияния высокого давления на металлокомпозитные наноструктуры. В качестве объектов исследований будут использованы металлический галлий, натрий, свинец, олово и ряд сплавов (Ga-In, Ga-Sn, Na-K) в твердом и жидком состоянии, которые будут подвергнуты высокому давлению и/или введены в мезопористые матрицы для создания наноструктур различной геометрии. Для проведения исследований будут использоваться методы ядерного магнитного резонанса (ЯМР), магнитометрии и ультразвуковой спектроскопии. Импульсные спектрометры ЯМР снабжены дополнительным устройством с ячейкой высокого давления, позволяющей достигать 20 ГПа.

Аннотация к отчету по результатам реализации проекта:

Проведены работы, соответствующие общему плану и направленные на решение фундаментальной научной проблемы исследования свойств и структуры металлов в экстремальных условиях. Российскими участниками проекта получены следующие основные результаты: 1. Исследовано влияние наноконфайнмента на электрон-ядерное взаимодействие и атомную диффузию для металлов и сплавов. В наноструктурированном жидком бинарном сплаве Ga-Sn и тройном сплаве Ga-In-Sn обнаружены размерные зависимости скорости релаксации и рассчитано изменение времени корреляции атомной подвижности в зависимости от степени наноструктурирования. Обнаружены размерные зависимости сдвига Найта линии ЯМР. Для малых размеров пор выявлены различия сдвига для двух изотопов галлия, интерпретированные на основе модели динамического квадрупольного сдвига. Впервые проведены исследования температурных зависимостей сдвига Найта 23Na для натрия, введенного в поры опаловой матрицы и пористого стекла, и для сплава натрия и калия, введенного в поры опала. Для сплава Na-K обнаружено расщепление линии ЯМР натрия в кристаллической и в жидкой фазах. Выявлено влияние наноконфайнмента на замедление атомной диффузии в жидкой фазе и ускорение подвижности в твердой фазе. Для натрия в порах 3.5 нм обнаружено изменение величины и знака температурного коэффициента сдвига Найта, что свидетельствует о доминирующей роли плотности на ядре электронов на поверхности Ферми. Обнаружен фазовый переход типа жидкость-жидкость в переохлажденном расплаве эвтектического сплава Ga-In, введенного в опаловые матрицы. 2. Исследованы структурные особенности и аномалии кристаллизации и плавления в условиях наноконфайнмента. Для натрия, введенного в пористое стекло с размером пор 3.5 нм, впервые обнаружено возникновении полиморфной модификации натрия в условиях наноконфайнмента. Наноконфайнмент приводит к повышению температуры полиморфного перехода более, чем на 200 К. Проведены ЯМР измерения сдвига Найта и спиновой релаксации для кристаллической модификации твердого галлия, возникающей в условиях наноконфайнмента. Показано, что эта фаза имеет структуру beta-галлия, которая является метастабильной в объеме. Проведены ультразвуковые исследования опалов и пористых стекол с введенными в поры эвтектическими бинарными сплавами галлия с индием и тройными сплавами Ga-In-Sn. Показано образование различных фаз и стабилизация “beta” фазы. Проведено компьютерное моделирование плавления малых частиц натрия методом молекулярной динамики и показано проявление размытия плавление для кластеров натрия. 3. Проведены исследования сверхпроводимости металлов и сплавов в условиях наноконфайнмента. Показано изменение типа сверхпроводимости, вызванное наноконфайнментом. Обнаружены магнитные нестабильности. Выявлены регулярные размерные зависимости величины критического поля. Проведены исследования динамики сверхпроводящих вихрей в нанокомпозитах с частицами Pb, In и Ga и частицами сплава Bi-Sn по измерениям ac намагниченности. 4. Впервые проведены ЯМР исследования топологических изоляторов Bi2Te3 в широком интервале температур в монокристаллических образцах и порошках. Показано, что сдвиг линии от объема образца при повышенных температурах определяется сдвигом Найта за счет взаимодействия с собственными носителями зарядов. Определена энергия активации носителей заряда. Для монокристаллов в определенной ориентации выявлено появление дополнительной линии. Проведены исследования сигналов ЯМР в топологическом изоляторе Bi2Se3.
Аннотации к заявке и отчету приведены в авторской редакции. по состоянию на 29.03.2024.
Помог ли вам материал?
2    0