| Название: | Создание металлоуглеродных композитов, исследование их структур и физических свойств, взаимодействия электронных подсистем углерода и металла |
| Грантодатель: | РФФИ |
| Область знаний: | 02 - ФИЗИКА И АСТРОНОМИЯ |
| Научная дисциплина: | 02-205 Микроструктуры |
| Ключевые слова: | нанопористый углерод, микропоры, кластеры металлов, структура, фазовый состав, валентные связи, протекание, электропроводность, электронные взаимодействия |
| Время действия проекта: | 2007-2009 |
| Тип: | исследовательский |
| Руководитель(и): | Данишевский,АМ |
| Подразделения: | |
| Код проекта: | 07-02-00546 |
| Финансирование 2007 г.: | 350000 |
| Исполнители: |
Гордеев,СК: None
Котина,ИМ: None
Кукушкина,ЮА: лаб. новых неорганических материалов (Красилина,АА)
Кютт,РН: лаб. дифракционных методов исследования реальной структуры кристаллов (Аргуновой,ТС)
Попов,ВВ: лаб. кинетических явлений в твердых телах при низких температурах (Волкова,МП)
Фокин,АВ: лаб. физики анизотропных материалов (Кумзерова,ЮА)
Шуман,ВБ : лаб. физики полупроводниковых приборов (Лебедева,АА)
|
Развитие технологий получения трехмерных (3М) массивов нанокластеров сторонних химических элементов в сетке полостей 3М матриц (нанокомпозитов) ведет к прямому синтезу функциональных элементов и потому является одним из важных направлений физики и химии микроструктур. При использовании матриц, обладающих однородными по размерам малыми порами, возникает возможность создания ансамблей идентичных нанокластеров и стабилизация этих частиц в тех случаях, когда в свободном состоянии они не могут существовать. Характерным для таких систем является наличие коллективных взаимодействий, значительное увеличение роли отношения поверхности к объему, возрастание поверхностной энергии, ее влияния на контактные взаимодействия и проявление квантовых свойств у очень малых кластеров. Целью данного проекта является создание нанокомпозитов путем заполнения металлами (Ni, Co, Pd, K) углеродного каркаса нанопористых углеродных материалов (НПУМ), исследование их структуры, фазового состава, валентных связей в металлических кластерах и углеродном остове, электрических и гальваномагнитных свойств, теоретический анализ моделей металлоуглеродных кластеров. Кластеры многоэлектронных металлических атомов, находящихся в достаточно тесном контакте с малыми углеродными (обычно графеновыми) фрагментами, даже в отсутствие химической связи с углеродом могут (в зависимости от типа металлического атома а также от расстояний до графеновых фрагментов) воздействовать на интерфейсные электронные состояния последних. Электронная структура металлических кластеров, сформировавшихся в микропорах, в свою очередь, должна модифицироваться вследствие квантово-размерных, деформационных и поверхностных эффектов. В рамках данного проекта предполагается использование НПУМ, получаемых с помощью химической технологии из карбидов (КНПУ). Объемные образцы КНПУ, приготовленные из карбидных порошкообразных материалов, обладают высокой пористостью (до ~73 %) и нанопористостью (до ~53 %). При этом микропоры имеют достаточно узкое распределение по размерам, которые могут варьироваться в интервале размеров 0,8 - 2,5 нм выбором исходного карбида (SiC, TiC, Mo2C, B4C). Кристаллическая структура исходных карбидов задает структуру углеродного каркаса. Поэтому при введении одних и тех же химических элементов в КНПУ с разной структурой и размером пор можно ожидать образования различного фазового состава и физических свойств получаемых композитов. Объемные образцы КНПУ приготовляются по методу порошковой технологии, что обуславливает наличие, помимо микропор, еще и макропор, размер которых зависит от размеров зерен исходных карбидных порошков. Однако заданное условие однородности размеров вводимых металлических кластеров требует устранения макропор в указанных образцах. Поэтому в рамках проекта предполагается проведение технологических исследований с целью реализации этого требования. Сферой использования предлагаемых нанокомпозитов, прежде всего, может быть катализ, а также ряд направлений спинтроники.
