Отзыв 11 (Электронный транспорт и физико-химические свойства интеркалированных соединений графита и углеродных материалов на их основе)

В диссертационный совет Д 501.002.05 при Московском государствениам университете имени М.В. Ломоносова 'ОТЗЫВ на автореферат диссертация ИОНОВА Сергея Геннадьевича «Электронный транспорт н физико-химические свойства ннтеркалнрованных соединений графита и углеродных материалов на их основе>, представленной на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности: 01.04.07 — физика конденсированного состояния; Актуальность темы диссертационной работы ИОНОВА С.Г. связана с решением проблемы получения новых наноструктурных материалов на основе терморасширениого графита, интеркалированных соединений графита, углерод-углеродных композитов с заданными физико-химическими, электронными и конкретными функциональными характеристиками и созданием функциональных наноматериалов на их основе. Фундаментальная актуальность темы также базируется на перспективности изучения электронных свойств низкоразмерных Гдвумерных) систем.

Цель работы состояла в установлении соответствий между параметрами исходных материалов (графита) и электрофизическитми, механическими. фихикохимическими свойствами полученных материалов. Особое внимание уделялось электронной зонной структуре и макроскопическим свойствам проводимости: специальным фазовым переходам типа двумерного плавления. Достоинством работы является подробное изучение кристаллической структуры. зонной структуры и электропроводности графитовых материалов и влияния на них интеркалирования между графеновыми слоями большого количества различныъ классов неорганических соединений, с установлением закономерностей такого влияния. Фактически создано новое научное направление — исследования электронного спектра интеркалированных соединений графита. Также изучены характеристики композитных материалов с ТРГ, что представляет несомненный практический, и значительный теоретический интерес в связи с не разработанностью перкорляционной теории для частиц с большим латеральным соотношением ~вытянутых в двух измерениях) Представленные в автореферате результаты имеют несомненную научную новизну и выполнены лично автором диссертации.

Научная новизна работы состоит В следуюшем: ° Исследованы гальваномагнитнйе. и квантовые осцилляционные эффекты иа широком классе интеркалироваиных соединений графита и определены параметры энергетического спектра (зонной структуры) и концентрации и подвижности носителей. ° Определена природа носителей заряда, и установлена эмпирическая закономерность связи природы носителей со степенью внедрения и природой интеркалята. ° Разработан метод синтеза и синтезированы квазимонокристаллы гетероинтеркалированных соединений графита, у которых исследован дырочный энергетический спектр. ° Исследованы структурный н типа двумерного плавления фазовые переходы в отдельных интеркалированных соединениях графита под давлением и при изменении температуры, изменения в энергетическом спектре и электропроводности.

° Исследована зависимость электропроводности интеркалированных соединений графита от марки исходного графита, условий синтеза, структуры, состава, параметров носителей заряда. На основе полученных данных предложена новая модель электропроводности интеркалированных соединений графита вдоль тригональной оси за счет винтовых дислокаций, естественно обьясняющая все особенности поведения этого параметра. в том числе наличие высокой трансляционной подвижности в условиях долины свободного пробега, меньшей длины волны дырки.

° Проведено комплексное исследование механизма реакций интеркалирования. ° Исследованы гальваномагнитные эффекты в графитовой фольге, показано, что они хорошо описываются теорией квантовых поправок для двумерной геометрии за диффузионным пределом. Определено, что в фольгах присутствуют оба типа носителей, рассчитаны их подвижность и концентрация в зависимости от степени дефектности. ° Установлены параметры интеркалированных соединений графита, используемых для изготовления графитовой фольги, на ее прочность.

Обнаружено, что с пОмОщью незначительного пнроуплотнения фольги можно значительно улучшить такие ее параметры, как прочность, газопроницаемость, химическую н термостой кость. ° Исследованы композитные материалы на основе ТРГ с изолятором показано, что порог протекания в таких системах в 20 раз меньше, чем при использовании невытянутых графитовых частиц, определены критические индексы протеканияч. Практическан значимость работы определяется использованием ей результатов для создания промышленной технологии производства широкой гаммы графитовых наноматериалов.

кроме того результаты могут быть использоываны для синтеза квазимонокристаллов и синтетических металлов на основе интеркалированных соединений графита, получения углеродных материалов с заданными функциональными свойствами, создания изделий из углеродных наноматериалов, в исследовательской работке могут быть использованы разработанные в диссертационной работе методики и установки. Результаты работы также используются в курсах лекций «Ввведение в специальность» и «Химия и физитка твйрдого тела в современном материаловедении» для студентов старших курсов химического факультета МГУ им.

М.В. Ломоносова. Однако к автору имеются несколько вопросов и пожеланий. В частности, на стр.22 автореферата сделан не очень доказательный вывод, что «Полученная куполообразная зависимость электропроводности от номера ступени. концентрации носителей заряда подобна зависимости критической температуры высокотемпсратурных сверхпроводников от количества плоскостей Си02 и формальной степени окисления меди (концентрация дырок)» Такое утверждение требует серьезных доказательств, а не только некоторой схожести зависимостей, особенно в свете заключения на стр.23: «Высокая электропроводиость этих соединений связана....с достаточно слабым электронфононным взаимодействием»: для сверхпроводимости, напротив. нужно сильное электрон-фононное взаимодействие, да и зависимость электропроводности от концентрации носителей заряда (в отличие от критической температуры сверхпроводника) — очевидна.

К оформлению работы также есть ряд замечаний: 1. Как известно, квантовые осцилляции (эффект Шубникова-де Гааза в частности) принято отображать в обратном магнитном поле. как К(1/В) или дК(1/В) /4!/В). Принятые автором координатьк К(В) не наглядны и вызывают затруднения н путаницу при чтении. 2. Преимущество автореферата - автор сумел поместить в нем огромное количество экспериментальных данных, оборачивается его недостатком, сильно затрудняющим понимание рисунков.

Они очень'перегружены, и подписи к ним требуют от чтитателя значительных усилий при распафревке, Например, подпись к рис.13: «Зависимости электропроводности (а), от объемной концентрации ТРГ, природного графита (~р) в стеарине (а). в каменноугольном пеке (г), и теплопроводности (в), схема измерения сопротивления композита (б)» на самом деле означает, что на тех рисунках, где на оси абсцисс проставлено ~р,'.4 - т.е. рис. 13 (а) и (в) -показаны зависимости, электрон роводности (а) и теплопроводности (в) от объемной концентрации природного графита в стеарине (а), в ГМК(нерасшифрованная аббревиатура)(а) и непонятно в чем (в).

На рис.13 (г), где на оси абсцисс приведено обозначение «ТРГ. об'.4», показана зависимость отношения к электропроводности к неназванной величине о1.7 от содержания ТРГ в каменноугольном пеке. Но указанная система обозначений, очевидно, не является непременной, поскольку на рис.13 (д), где на оси абсцисс отложены величины 1я(<р — у с). где е уже означает концентрацию ТРГ в пеке. 3. Также можно отметить, что в тексте используются жаргонизмы, хотя и весьма употребительные (напр. «размягчение фононного спектра», стр. 21) Заключение: Диссертационная работа С.Г. Ионова представляет собой законченное исследование, выполненное на высоком научном уровне, содержит важные фундаментальные научные и прикладные результаты. Автореферат достаточно подробное изложение материалов диссертации. Согласно автореферату результаты исследований по теме диссертапин опубликованы в ведущих журналах (59 статей, семь авторских свидетельств СССР, два международных патента и более 20 патентов РФ.

Материалы диссертации неоднократно докладывались на всесоюзных, российских, международных конференциях. Поэтому достоверность основных результатов и выводов диссертации Ионова С.Г. не вызывает сомнения. По своей актуальности, объему, научной и практической значимости диссертационная работа Ионова СХ '<<Электронный транспорт и физико-химические свойства интеркалированных соединений графита и углеродных материалов на их основе» отвечает требованиям и.

9 ийоложения о порядке присуждения ученых степеней» (утверждено постановлением Правительства РФ Мо 842 от 24.09.2013), предъявляемым к докторским диссертщщяМ„ а ее автор заслуживает присвоения ученой степени доктора физико-математичесхнх. наук по специальности О!.04.07-физика конденсированного состояния.

19 августа 2016 года Доктор физико-математических наук, специальность 02,00.05-электрохимия. должность старший научный сотрудник Инстит проб и кой физики РАН кше А.Е./ Укше Александр Евгеньевич Адрес: 142432, Московская обл., Черноголовка, пр-т. Академика Семенова, 1 Тел: +7(49652)21657 Е-та11: икзЬе(асср.ас.ги Доктор химических наук, профессор специальность 02.00.04- физическая химия. должность зав. лабораторией попики твердого тела Института проблем химичес~рЩизики РАН Ю~ ! ': ~'!фбрю!~й1!ф !О А ! Добровольский 1Орнй Афтельсвн ж:::;!.'." ':: ..: -. В Адр: !4!432, мыл~ !!~аобл;; че!!!!!!1!!»!!!Ч!!р-т А~л~~а с~~6~юа 1 Тел: +7(49652)21657 Е-пза11: с1оЬг®1ср.ас.ги .