Отчет о научно-исследовательской работе за 2020 государственное задание 0082-2019-0010 тема «фундаментальные основы создания наноструктурированных систем нового поколения с уникальными эксплуатационными электрическими и магнитными свойствами» (промежуточный)

Объектом исследования являются наноструктурированные системы нового поколения с уникальными эксплуатационными электрическими и магнитными свойствами. Целью работы являлось: 1. Синтез методом импрегнирования нанокомпозитов, содержащих нанокластеры оксида олова на поверхности крупных наночастиц оксида индия. Получение данных о структурных характеристиках и исследование проводящих и сенсорных свойств образцов при детектировании водорода; 2. Найти изменения величины электрического поля вблизи реальной шероховатой поверхности и иглы туннельного микроскопа, а также выяснить закономерности влияния сильного электрического поля на протекание химических реакций; 3. Реализовать регулируемое наномасштабное структурное разупорядочение, с использованием разработанной золь-гель методики, а также синтезировать мелкокристаллические образцы ВТСП YBaCuO, обладающие уникальным сочетанием магнитных и термодинамических свойств. Провести анализ структуры полученных образцов. (Лаборатория 0123); 4. Сформулировать принципы распознавания кулоновских и колебательных осцилляций туннельных токов в СТМ, продемонстрировать возможности расширенного варианта ТРЭКС на примере ультрамалых НЧ золота, а также количественно интерпретировать их туннельные спектры, установив при этом новый адсорбционный размерный эффект. Основные результаты: 1. Метод импрегнирования приводит к образованию на поверхности In2O3 нанокластеров SnO2 размером 5-7 нм. Нанокластеры SnO2 содержат ионы индия, которые деформируют решетку этих кластеров, в результате чего в таких кластерах возрастает число реакционноспособных кислородных вакансий. Максимальная эффективность син-тезированных композитов при детектировании водорода достигается при содержании SnO2 в композите 40 вес.%. Высокая сенсорная чувствительность композита объясняется каталитической активностью кластеров SnO2, содержащих ионы индия, и большой удельной поверхностью проводящих агрегатов из малых нанокластеров SnO2. 2. Найдено распределение электрического поля и зарядов в наноразмерном металлическом усеченном конусе в сильном электрическом поле. Геометрия задачи соответствует элементам шероховатости поверхности, а также игле сканирующего туннельного микроскопа. Величина электрического поля вблизи верхнего основания конуса, оказалась примерно, в 4 раза больше приложенного поля. Показано, что при расчете влияния электрического поля на скорость химических реакций, необходимо учитывать увеличение электрического поля вблизи наноразмерных выступов поверхности металла, в частности, вблизи иглы СТМ. Эти результаты использованы для объяснения особенностей протекания реакции Diels-Alder под действием электрического поля. 3. Проведено сравнение структурных, магнитных и термодинамических характеристик образцов ВТСП состава YBa2Cu3O6.92, синтезированных двумя различными методами (золь-гель и механоактивацией). Сделан вывод о реализации условий, приводящих к неполному атомному упорядочению в обоих методах, а также получена информация о способах его регулирования. 4. Впервые учтены межэлектронные (кулоновские) взаимодействия, существенные для ультра малых металлических наночастиц. Количественно интерпретированы туннельные спектры наночастиц золота (размеры менее 5 нм), содержащие эквидистант-ные серии ОДС с периодами 0,1 – 0,5 В. Обнаружен новый размерный химический эффект, состоящий в повышенной адсорбционной способности Au-НЧ, имеющих те же раз-меры (≈ 3,2нм), что и частицы, обладающие повышенной каталитической активностью.