Диссертация (Мессбауэровская спектроскопия функциональных железосодержащих нанокомпозитов), страница 2

Применение мессбауэровской спектроскопии в мониторинге технологическихэтаповсозданияновыхфункциональныхматериалов,используянаправленноеструктурирование (синтеза) композитных систем, для оптимизации их функциональных7характеристик (включая магнитные, термодинамические, механические) для целеймагнитной сенсорики, актюаторной техники, формирования материалов для специальныхпокрытий.Объекты исследования. В настоящей работе в качестве объектов исследованиябыли выбраны композитные частицы соединений, содержащие атомы железаполученные методом механохимического синтеза, а так же функциональные материалы,сформированные на их основе, или, в которых эти композиты используются в качествесоставляющих элементов. Выбор объектов исследования - систем на основе железа обусловлен главным образом важностью применения этих систем во многих научных иприкладных областях, и возможностью использования атомов железа в сформированнойструктуре в качестве зонда для исследований методом мессбауэровской спектроскопии.Для решения поставленных задач основным методом исследования являласьмессбауэровская спектроскопия, как в традиционной геометрии на пропускание, так и вгеометрииобратногорассеяниясрегистрациейрезонансногоконверсионногорентгеновского излучения.

В качестве необходимых дополнительных источниковполученияинформацииоструктурнееисвойствахиспользовалсякомплексэкспериментальных методов c привлечением современной инструментальной техники:рентгеновскойдифракции,электронноймикроскопииидифракции,оптическойспектроскопии, методов термоанализа и спектра магнитных измерений. Для анализарезультатов применялись известные к настоящему времени теоретические подходы,основанные на:моделях сплавообразования длявзаимодействия,термодинамическихосновэлементов с различными типамивзаимодействияэлементов,моделяхнаноструктурного состояния вещества и влияния размерного фактора на физикохимические свойства, роли аморфизации в достижении наноструктурного состояниявещества, факторах, влияющих на пределы минимального размера зерна и состояниизернограничных и интерфейсных областей.Достоверностьиобоснованностьполученныхрезультатовопределяетсяиспользованием комплекса экспериментальных методов исследования, сопоставлениемэкспериментальныхданныхссовременнымитеоретическимипредставлениями,литературными данными международных исследований в данной области, апробациейполученных результатов на широком спектре международных и всероссийскихконференций.8Научная новизна и основные результаты работы заключаются в получениифундаментальнойинформацииоролилокальныхсостояний атомовжелезавформировании функционально значимых свойств в новых сложных композитныхсистемах.Научная ценность работы определяется полученными с помощью мессбауэровскойспектроскопии новыми знаниями о процессах, происходящих как в объеме, наповерхности, в межфазных границах и интерфейсных областях железосодержащих частици состоящих из них композитных систем, которые могут быть положены в основудальнейшего развития науки о поверхностных слоях, наночастицах, нанокомпозитах , вфизике конденсированного состояния для целенаправленного синтеза материалов.Личный вклад автора заключается в постановке целей и задач исследований,теоретическом и методологическом обосновании путей их реализации, интерпретации иобобщении полученных результатов, написании статей и подготовке докладов.

Вкладнаучного консультанта профессора А.А.Новаковой (физический факультет МГУ) состоялв обсуждении используемых подходов и полученных результатов. Экспериментальныеданные были впервые получены автором как самостоятельно, так и в результатесовместной работы с ведущими научными химико-технологическими группами:Института химии твердого тела и механохимии СО РАН, Новосибирск- акад. Н.З.Ляхов,в.н.с. д.х.н.Т.Ф.Григорьева, с.н.с., к.х.н. Ворсина И.А.; Технологического Института,Карлсруэ, Германия - проф. В.Шепелак (V.Sepelak);Технического УниверситетаБрауншвейга, Германия- проф. К.Д.Беккер.

(K.D.Becker); Объединенного институтапорошковой металлургии НАН Беларуси – акад. А.П.Витязь, д.т.н. Т.Л.Талако, к.х.н.А.И.Лецко, С.В.Ковалева, Института проблем химической физики РАН, Черноголовка –в.н.с., к.х.н. Б.П.Тарасов. На различных этапах работы в ней принимали участие, проф.д.ф.м.н. Н.С.Перов (физический факультет МГУ), в.н.с. к.ф.-м.н. Т.С.Гендлер (ИнститутфизикиЗемлиРАН),к.ф.м.-н.АгладзеО.В.,с.н.с.к.ф.-м.н.С.Н.Поляков,м.н.с.С.И.Жолудев (ТИСНУМ, физический факультет МГУ), н.с.

Э.Е.Левин (Химическийфакультет МГУ).Исследования по тематике диссертационнойработы проводились в рамках темнаучно-исследовательских работ: кафедры физики твердого тела физического факультетаМГУ «Взаимодействие излучения с конденсированными средами»;комплекснойнаноразмерныхпрограммысистемРАНи«Фундаментальныенаноматериаловпроблемы(2002-2005),Интеграционнойфизики(2006-2008),ихимиипрограммы9фундаментальных исследований Президиума РАН «Разработка методов полученияхимических веществ и создания новых материалов», раздел «Создание новыхконструкционных и функциональных материалов на базе нанотехнологий» (№8.15 20062008, №8.18 2012-2014), были поддержаны грантом Министерства науки и образования(№2012.-1.1.-12-000-2003-070, 2012-2013), грантами РФФИ № 00-02-16603а (2000-2002),01-02-06305-мас (2000-2002), 04-02-17417а (2004-2006), 09-03-00925а(2009-2011), 13-02838(2013-2015), стипендиальной программой Московского Университета для молодыхученых (2007), Программой Развития МГУ (2012).Практическая значимость работы.Учитывая многообразие типов физико-химических процессов, происходящих в реакциях между компонентами, при синтезеновых функциональных материалов, изучение изменения локальной структуры на каждомэтапе синтеза методом мессбауэровской спектроскопии как на стадиях порошковогопрекурсора, так и стадиях получения композитного материала, позволяет комплексноучитывать особенности исходной структуры реальной порошковой смеси и возможныефизические механизмы тепло- и массопереноса, фазовых переходов, релаксациинапряжений и т.п., обеспечивающих эволюцию структурно-фазового, теплофизического иреакционного состояния материала на всех этапах синтеза, является практическизначимой задачей для обеспечения развития современного материаловедения.Полученныевработеспомощьюгамма-резонанснойспектроскопиизакономерности являются основой для формирования алгоритмов целенаправленногосинтеза нанокристаллических материалов с определенным фазовым составом и наборомпрактически важных свойств – дисперсностью, коррозионной стойкостью, термическойстабильностью, магнитными и оптическими свойствами, необходимыми для созданияматериалов, применяемых в промышленности.Полученные в работе данные позволяют использовать их в качестве начальных играничных условий при разработке и верификации потенциалов взаимодействия (длясистем со сложным типом взаимодействия) в модельных расчетах для прогнозированиясвойств композитного материала.Полученные в работе результаты уже используются в лекционных курсах,читаемых по физике конденсированного состояния на физическом факультете МГУ, вучебных пособиях для студентов, специализирующихся по современному физическомуматериаловедению.10Апробация работы.Результаты работы докладывались и обсуждались наРоссийских и Международных конференциях и семинарах: International Conference onApplication of Mossbauer effect ICAME (1991) Nanjing, China; (1995) Rimini, Italy, (2007),(2009) Vien, Austria, (2013) Opatija, Croatia ;Y Всесоюзная конференция “Аморфныепрецизионные сплавы: технология, свойства, применение” (1991) Ростов Великий; Intern.Symph.

On Industr. Appl. Of Mossb. Effect, ISIAME (1992) Otsu, Japan; (2004), Madrid,Spain; (2008) Hungary Российской научно-технической конференции “Применениемессбауэровской спектроскопии в материаловедении” (1993) Ижевск; (2015) Суздаль,Международного совещания по ядерно-спектроскопическим исследованиям сверхтонкихвзаимодействий (1993) Дубна; IY Seeheim Workshop on Mossbauer Spectroscopy (1994)Seeheim.Germany,YIIСовещаниепокристаллохимиинеорганическихикоординационных соединений (1995) г. С.-Петербург; 3-й Российско -Китайскийсимпозиум “Актуальные проблемы современного материаловедения” (1995) Россия; XInternational conference on Hyperfine Interactions (1995) Бельгия, Левен; Int. Symph. OnMechanically Alloyed, Nanocrystalline and Amorphous Materials ISMANAM, (1996) Италия,Рим,(1999), Dresden , Germany; (1997), Sitges (Barcelona), Spain; (2012) Moscow;Mеждународная конференцияSebastian, Spain;Magnetism of nanostructured Phases MNP,( 1998), San16 международнаяшкола-семинар “Новые магнитные материалымикроэлектроники”, физический ф-т МГУ, Москва; International conference NANO (1998)Stockholm, Sweden; IY Всероссийская конференция “Физико-химия ультрадисперсныхсистем”(1998), Обнинск; International Workshop “Advanced nanomaterials from vaporsANV (1998) Uppsala, Finland; 6 International conference “Hydrogen material science andchemistry of metal hydrides”, (2000), Katsiveli, Yalta, Ukraine; ХI Российский симпозиум порастровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердыхтел, РЭМ (1999), Черноголовка; International Symphosium on Magnetism, ISM, (1999)Москва; YII European Conference On Solid State Chemistry, (1999) Мadrid, Spain ; Научнойсессии МИФИ, (1999) Москва; XYII международной школе-семинаре “Новые магнитныематериалы микроэлектроники”, (2000), Москва,; Международная конференция «ЭффектМёссбауэра: магнетизм, материаловедение, гамма-оптика», (2000), Казань, Россия; 3-ейМеждународной конференции «Химия высокоор-ганизованных веществ и научныеосновы нано-технологии» Сaнкт-Петербург, (2001); Межгосударственные семинары«Структурные основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий»МНТ, (2003), Обнинск; Second Int.

Symposium on Safety and economy of hydrogen transport”11“Альтернативная Энергетика и Экология” ISJAEE (2003), Саров;Международнаяконференция «Мёссбауэровская спектроскопия и ее применения» (2002), СанктПетербург; International Conference on Mechanochemistry and Mechanical Alloying INCOME(2003), Braunschweig, Germany; (2006), Novosibirsk, Russia; Всероссийская конференция понаноматериалам НАНО ( 2007) Новосибирск; (2008) Минск, Беларусь, (2011) Москва;Всероссийская конференция по наноматериалам, (2008) Калуга,Международнаяконференция Коллоидная химия (2008), Москва, International conference on RapidlyQuenched materials RQM (2008) Dresden Germany, РСНЕ 2009, Москва, Solid Compoundsof Transition Elements (2003), Linz, Austria, (2007) Dresden, Germany, (2010) Ancy, France;Advanced Compounds of inorganic nanomaterials (2011), Namur, Belgium, JEMS (2012),Parma, Italy, ISMANAM-(2012), Moscow, International Conference on Hybrid andMultifunctional materials, (2013) (Sorrento, Italy), International Conference “FundamentalBases of Mechanochemical Technologies”, Novosibirsk (2013), International Summers Schooland Workshop “Complex and Magnetic soft ,atter systems”, Dubna (2014); InternationalConference on Advances in Composite Materials and Structures (CACMS2015), Istanbul,Turkey (2015).