Влияние дефектов кристаллической решетки на диэлектрические и магнитные свойства наноструктурированных титаната бария BaTiO3 и феррита висмута BiFeO3

Основной проблемой, на решение которой направлен проект является установление закономерностей и механизмов влияния различных типов дефектов кристаллической решетки на диэлектрические и магнитные свойства наноструктурированных модельных сегнетоэлектриков и мультиферроиков со структурой перовскита. Цели исследования: - выяснение характера влияния различных типов структурных дефектов кристаллической решетки на пьезоотклик наночастиц BaTiO3 и BiFeO3; - исследование характера влияния различных типов дефектов структуры на фазовые переходы в полученных наноматериалах; - определение типа дефектов решетки, дающих наибольший вклад в магнитный отклик исследуемых наночастиц; - установление закономерностей и механизмов влияния дефектов решетки на магниторезистивный и магнитодиэлектрический коэффициенты наноструктурированных BaTiO3 и BiFeO3. Задачи научного исследования: - получение наночастиц практически значимых материалов со структурой перовскита: сегнетоэлектрика титаната бария (BaTiO3) и мультиферроика - феррита висмута (BiFeO3) методами химического синтеза и механического размола. - изготовление образцов наноструктурированных материалов посредством компактирования соответствующих порошков с последующим их спеканием; - аттестация полученных материалов: структурные исследования (электронная микроскопия, рентгеновский фазовый анализ, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, инфракрасная спектроскопия, ультрафиолетовая спектроскопия) полученных материалов для определения типов и концентраций содержащихся дефектов; - исследования пьезоэлектрического и магнитного откликов отдельных частиц образцов наноструктурированных материалов методами сканирующей зондовой микроскопии (силовая микроскопия пьезоотклика, магнито-силовая микроскопия; - изучение фазовых переходов в полученных образцах путем анализа результатов диэлектрических, калориметрических и магнитных измерений; - анализ влияния различных типов дефектов и их концентрации на возможность управления диэлектрическими и магнитными свойствами образцов исследуемых материалов на основе полученных экспериментальных данных. По завершению работы над проектом ожидаются следующие результаты: 1. Идентифицированы контролируемые дефекты решетки, влияющие на ферромагнитные свойства, магнитодиэлектрический и магниторезистивный эффекты в наноструктурированных материалах титаната бария и феррита висмута. 2. Установлены закономерности и механизмы влияния контролируемых дефектов решетки и неоднородных механических напряжений, локализованных в приповерхностном слое на структурные и магнитные фазовые переходы в исследуемых материалах. 3. Получены экспериментальные данные о влиянии методов и технологических режимов получения наночастиц BaTiO3, BiFeO3 на их размеры, кристаллическую фазу и преобладающие дефекты решетки. 4. Получены экспериментальные данные относительно влияния режимов термической обработки полученных наночастиц на их размеры, кристаллическую фазу, тип и концентрацию дефектов. 5. Получена совокупность данных сканирующей зондовой микроскопии (силовая микроскопия пьезоотклика, магнито-силовая микроскопия) о пьезоэлектрическом и магнитном отклике наночастиц BaTiO3, BiFeO3 в зависимости от размеров частиц и условий их получения и режима их последующей обработки. Полученные экспериментальные результаты и закономерности, описывающие влияние типов формируемых в приповерхностной (оболочка) области структурных дефектов и их концентрации в наночастицах BaTiO3 и BiFeO3, полученных методами «снизу-вверх» (золь-гель синтез) и «сверху-вниз» (механический размол) на диэлектрические и магнитные свойства наноматериалов на их основе будут использованы в качестве научного задела для развития методов инжиниринга дефектов функциональных наноматериалов со структурой перовскита.