• Физика и химия поверхности. Электронная и локальная атомная структура поверхностных слоев и наноразмерных систем;
• Природа и свойства равновесных и неравновесных состояний, возникающих в материалах при тепловых, механических и радиационных воздействиях;
• Электромагнитные, акустические методы диагностики и локации пространственной структуры материалов и физико-механических систем и природных сред,

• Актуальные проблемы физики конденсированных сред, в том числе квантовой макрофизики, мезоскопики, физики наноструктур, спинтроники, сверхпроводимости;
• Физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы;
• Современные проблемы радиофизики и акустики, в том числе фундаментальные основы радиофизических и акустических методов связи, локации и диагностики, изучение нелинейных волновых явлений;

Кроме того целевое финансирование было получено по:

• 13 проектам Программы исследований УрО РАН,
• 2 проектам РНФ,
• 14 грантам РФФИ.

План научно-исследовательских работ по основным позициям выполнен.
Активно работала аспирантура.

Сведения о важнейших научных результатах

1. Тема НИР: «Процессы формирования наноструктур и нанослоев переходных металлов, полупроводников и сплавов на их основе при внешних воздействиях и исследование их свойств».
№ гос. регистрации: АААА-А17-117022250040-0
Код направления: 9. Физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы.
Отдел физики и химии поверхности ФТИ УрО РАН:
к.ф.-м.н., с.н.с. Бакиева О.Р., к.ф.-м.н., с.н.с., Немцова О.М., к.ф.-м.н., с.н.с., Сурнин Д.В.

 Полученные результаты:

 Разработана уникальная методика, позволяющая определять параметры локальной атомной структуры (парциальные координационные числа, парциальные межатомные расстояния, параметры их дисперсии) в сверхтонких поверхностных слоях систем на основе 3d-металлов с помощью анализа EELFS (Extended Energy Loss Fine Structure) спектров. Уникальность использования EELFS спектроскопии заключается в возможности получать количественную информацию о локальном атомном окружении относительно как 3d-металлов, так и легких элементов. Предложенная методика позволяет проводить количественный анализ экспериментальных EELFS спектров с перекрывающимися энергетическими областями от двух разных химических элементов, что является недоступным в XAFS (X-ray Absorption Fine Structure) спектроскопии. 

1. Бакиева О.Р., Немцова О.М., Сурнин Д.В., Гильмутдинов Ф.З., Колотов А.А., Гай Д.Е. Исследование ионно-модифицированной поверхности сплава Cu-Ni методом спектроскопии протяженных тонких структур энергетических потерь электронов // Химическая физика и мезоскопия, т.16, №2, 2014, с.241-249.
2. Бакиева О. Р., Немцова О. М., Гай Д. Е. Определение параметров локальной атомной структуры сплавов Cu-Ni, Cu-Mn методом протяженных тонких структур спектров энергетических потерь электронов // ФММ, т.116, №1, 2014, с.31-39.
3. Бакиева О.Р., Немцова О.М., Сурнин Д.В. Анализ локальной атомной структуры поверхности по данным EELFS спектроскопии. Возможности и перспективы развития // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2015, №10, с.53-58.
4. Бакиева О.Р., Немцова О.М., Сурнин Д.В., Д. Е. Гай Анализ локальной атомной структуры марганца и его оксидов методом спектроскопии протяженных тонких структур энергетических потерь электронов // ФТТ, 2015, т.57, вып.7, с.1420-1429.
5. Nemtsova O., Bakieva O. Electron energy loss spectroscopy equation for spectra with overlapping oscillations and its solution by a regularization method // NIM B, 368 (2016) р.103-111.
6. O.R.Bakieva, O.M.Nemtsova The role of multipolarity in quantitative analysis of EELFS spectra // Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena V.222, 2018, р.15-23.

 

 Полученные результаты:

 Предложен метод получения нанокомпозитов на основе гексагонального карбогидрида титана Ti2CH0.6 и интерметаллидов (CuTi, CuTi2) путем кратковременного (2-3 ч) механохимического синтеза порошков Ti и Cu в жидких органических средах. Объемные композиты, полученные методами магнитно-импульсного прессования и электроискрового плазменного спекания, имеют слоистую структуру c чередующимися слоями карбогидрида и интерметаллида толщиной 100-200 нм. Нанокомпозиты характеризуются термической стабильностью до 900°С, микротвердостью до 6 ГПа и абразивной износостойкостью, на порядок превышают износостойкость стали У13. 

 Полученные материалы перспективны для замены дорогостоящих карбидов вольфрама и кобальта и могут применяться как в компактном виде для изделий, требующих высокую износостойкость, так и в виде покрытий на основе карбида или карбогидрида титана. 

 Список статей:

1. Ерёмина, М.А. Свойства композитов Ti-C-Н-Сu, механосинтезированных с использованием органических сред / Ерёмина М.А., Ломаева С.Ф., Паранин С.Н., Заяц С.В., Тарасов В.В., Трифонов И.С.// Письма о материалах. -2017.-Т.3-№7-С.323-326.
2. Ерёмина, М.А. Механосинтез прекурсоров для керметов TiC-Cu / М. А. Ерёмина, С. Ф. Ломаева, И. Н. Бурнышев, Д. Г. Калюжный / Известия вузов. Физика. - 2017. - Т. - № 12. - С.
3. Ерёмина, М.А. Износостойкость механосинтезированных композитов системы TiC-Сu / Ерёмина М.А., Ломаева С.Ф., Паранин С.Н., Тарасов В.В., Трифонов И.С./ В сб.: Инженерия поверхности и реновация изделий: Материалы 17-й Международной научно-технической конференции, 29 мая–02 июня 2017 г., г. Одесса – Киев: АТМ Украины, 2017. С. 42-45.
4. Ерёмина, М.А. Сравнение свойств композитов Ti (C, Н)-Cu, полученных при различных условиях механосинтеза / Ерёмина М.А., Ломаева С.Ф., Демаков С.Л., Тарасов В.В., Трифонов И.С. / В сб.: Качество, стандартизация, контроль: теория и практика: Материалы 17-й Международной научно-практической конференции, 04–08 сентября 2017 г., г. Одесса.– Киев: АТМ Украины, 2017. С. 84-86.

 

3. Тема НИР: «Процессы структурообразования на межфазных и межкристаллитных границах, их влияния на физико-химические свойства и стабильность многокомпонентных наноструктурных систем, полученных при экстремальных воздействиях (механоактивация, механохимический синтез, низкотемпературная плазма)»
№ гос. регистрации: АААА-А17-117022250038-7
Отдел физики и химии наноматериалов ФТИ УрО РАН
Руководитель работы: д.ф.-м.н.,с.н.с., зав. отделом Ломаева С.Ф.
Исполнители: внс, д.ф.-м.н., Добышева Л.В.
Работа выполнена с участием Института механики УрО РАН (г. Ижевск), Института электрофизики УрО РАН (г. Екатеринбург), Уральского федерального университета им. первого президента России Б.Н. Ельцина (г. Екатеринбург).
Направление: 9. «Физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы».

Полученные результаты:

С помощью расчётов найдено объяснение, почему при низких температурах часто формируется метастабильное металлическое соединение ?-FeSi2, а не ожидаемое полупроводниковое ?-FeSi2. Указаны условия формирования фаз: металлической, или полупроводниковой, или их комбинации. При температуре ниже 1000оС и составе, близком к FeSi2, образуется полупроводник. При высокой температуре или при недостатке атомов железа (состав Fe1-хSi2) реализуется металлическое состояние. Полученные результаты позволят целенаправленно создавать перспективные электронные компоненты на основе FeSi2 .

 

Список литературы:

1. L.V. Dobysheva. Study of the 1:2 region of Fe-Si system: The interplay between ?? and ?? FeSi2. Scripta Materialia 133 (2017) 37–40.

 

 Полученные результаты:

 Разработаны научные основы междисциплинарной прорывной технологии комплексного исследования природных сред, структура которых изменена в результате антропогенно-техногенного воздействия. Технология базируется на совместном анализе многозональных данных дистанционного зондирования Земли и данных комплексных геофизических исследований приповерхностных слоев грунта (электро- и магниторазведка). Используются математические методы распознавания изображений, основанные на вейвлет-преобразовании и оценке информативности признаков (участки эрозии и области почвенного слоя), а также математические методы селективной сегментации геофизических данных, обеспечивающие выявление и трёхмерную реконструкцию локальных объектов в грунте. 

 Созданная технология может быть использована при выявлении областей с характерными свойствами в задачах сохранения и изучения историко-культурного наследия (выявление, систематизация и научное описание), поиска и локализации подземных инженерных сооружений и коммуникаций, мест захоронения промышленных и бытовых отходов. 

 Список статей:

1. Ерёмина, М.А. Свойства композитов Ti-C-Н-Сu, механосинтезированных с использованием органических сред / Ерёмина М.А., Ломаева С.Ф., Паранин С.Н., Заяц С.В., Тарасов В.В., Трифонов И.С.// Письма о материалах. -2017.-Т.3-№7-С.323-326.
2. Ерёмина, М.А. Механосинтез прекурсоров для керметов TiC-Cu / М. А. Ерёмина, С. Ф. Ломаева, И. Н. Бурнышев, Д. Г. Калюжный / Известия вузов. Физика. - 2017. - Т. - № 12. - С.
3. Ерёмина, М.А. Износостойкость механосинтезированных композитов системы TiC-Сu / Ерёмина М.А., Ломаева С.Ф., Паранин С.Н., Тарасов В.В., Трифонов И.С./ В сб.: Инженерия поверхности и реновация изделий: Материалы 17-й Международной научно-технической конференции, 29 мая–02 июня 2017 г., г. Одесса – Киев: АТМ Украины, 2017. С. 42-45.
4. Ерёмина, М.А. Сравнение свойств композитов Ti (C, Н)-Cu, полученных при различных условиях механосинтеза / Ерёмина М.А., Ломаева С.Ф., Демаков С.Л., Тарасов В.В., Трифонов И.С. / В сб.: Качество, стандартизация, контроль: теория и практика: Материалы 17-й Международной научно-практической конференции, 04–08 сентября 2017 г., г. Одесса.– Киев: АТМ Украины, 2017. С. 84-86.
5. Ерёмина, М.А. Свойства композитов Ti-C-Н-Сu, механосинтезированных с использованием органических сред / Ерёмина М.А., Ломаева С.Ф., Паранин С.Н., Заяц С.В., Тарасов В.В., Трифонов И.С.// Письма о материалах. -2017.-Т.3-№7-С.323-326.
6. Ерёмина, М.А. Механосинтез прекурсоров для керметов TiC-Cu / М. А. Ерёмина, С. Ф. Ломаева, И. Н. Бурнышев, Д. Г. Калюжный / Известия вузов. Физика. - 2017. - Т. - № 12. - С.
7. Ерёмина, М.А. Износостойкость механосинтезированных композитов системы TiC-Сu / Ерёмина М.А., Ломаева С.Ф., Паранин С.Н., Тарасов В.В., Трифонов И.С./ В сб.: Инженерия поверхности и реновация изделий: Материалы 17-й Международной научно-технической конференции, 29 мая–02 июня 2017 г., г. Одесса – Киев: АТМ Украины, 2017. С. 42-45.
8. Ерёмина, М.А. Сравнение свойств композитов Ti (C, Н)-Cu, полученных при различных условиях механосинтеза / Ерёмина М.А., Ломаева С.Ф., Демаков С.Л., Тарасов В.В., Трифонов И.С. / В сб.: Качество, стандартизация, контроль: теория и практика: Материалы 17-й Международной научно-практической конференции, 04–08 сентября 2017 г., г. Одесса.– Киев: АТМ Украины, 2017. С. 84-86.
9. Ерёмина, М.А. Свойства композитов Ti-C-Н-Сu, механосинтезированных с использованием органических сред / Ерёмина М.А., Ломаева С.Ф., Паранин С.Н., Заяц С.В., Тарасов В.В., Трифонов И.С.// Письма о материалах. -2017.-Т.3-№7-С.323-326.
10. Ерёмина, М.А. Механосинтез прекурсоров для керметов TiC-Cu / М. А. Ерёмина, С. Ф. Ломаева, И. Н. Бурнышев, Д. Г. Калюжный / Известия вузов. Физика. - 2017. - Т. - № 12. - С.
11. Ерёмина, М.А. Износостойкость механосинтезированных композитов системы TiC-Сu / Ерёмина М.А., Ломаева С.Ф., Паранин С.Н., Тарасов В.В., Трифонов И.С./ В сб.: Инженерия поверхности и реновация изделий: Материалы 17-й Международной научно-технической конференции, 29 мая–02 июня 2017 г., г. Одесса – Киев: АТМ Украины, 2017. С. 42-45.
12. Ерёмина, М.А. Сравнение свойств композитов Ti (C, Н)-Cu, полученных при различных условиях механосинтеза / Ерёмина М.А., Ломаева С.Ф., Демаков С.Л., Тарасов В.В., Трифонов И.С. / В сб.: Качество, стандартизация, контроль: теория и практика: Материалы 17-й Международной научно-практической конференции, 04–08 сентября 2017 г., г. Одесса.– Киев: АТМ Украины, 2017. С. 84-86.
13. Ерёмина, М.А. Свойства композитов Ti-C-Н-Сu, механосинтезированных с использованием органических сред / Ерёмина М.А., Ломаева С.Ф., Паранин С.Н., Заяц С.В., Тарасов В.В., Трифонов И.С.// Письма о материалах. -2017.-Т.3-№7-С.323-326.
14. Ерёмина, М.А. Механосинтез прекурсоров для керметов TiC-Cu / М. А. Ерёмина, С. Ф. Ломаева, И. Н. Бурнышев, Д. Г. Калюжный / Известия вузов. Физика. - 2017. - Т. - № 12. - С.
15. Ерёмина, М.А. Износостойкость механосинтезированных композитов системы TiC-Сu / Ерёмина М.А., Ломаева С.Ф., Паранин С.Н., Тарасов В.В., Трифонов И.С./ В сб.: Инженерия поверхности и реновация изделий: Материалы 17-й Международной научно-технической конференции, 29 мая–02 июня 2017 г., г. Одесса – Киев: АТМ Украины, 2017. С. 42-45.
16. Ерёмина, М.А. Сравнение свойств композитов Ti (C, Н)-Cu, полученных при различных условиях механосинтеза / Ерёмина М.А., Ломаева С.Ф., Демаков С.Л., Тарасов В.В., Трифонов И.С. / В сб.: Качество, стандартизация, контроль: теория и практика: Материалы 17-й Международной научно-практической конференции, 04–08 сентября 2017 г., г. Одесса.– Киев: АТМ Украины, 2017. С. 84-86.
17. Ерёмина, М.А. Свойства композитов Ti-C-Н-Сu, механосинтезированных с использованием органических сред / Ерёмина М.А., Ломаева С.Ф., Паранин С.Н., Заяц С.В., Тарасов В.В., Трифонов И.С.// Письма о материалах. -2017.-Т.3-№7-С.323-326.