Механизмы образования, строение и физические свойства наноразмерных структур, полученных облучением электронными пучками

Номоев, Андрей Валерьевич

Механизмы образования, строение и физические свойства наноразмерных структур, полученных облучением электронными пучками тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Номоев, Андрей Валерьевич АВТОР

доктора физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Улан-Удэ МЕСТО ЗАЩИТЫ

2012 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.07 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Механизмы образования, строение и физические свойства наноразмерных структур, полученных облучением электронными пучками»

Автореферат диссертации на тему "Механизмы образования, строение и физические свойства наноразмерных структур, полученных облучением электронными пучками"

005011805

Номоев Андрей Валерьевич

МЕХАНИЗМЫ ОБРАЗОВАНИЯ, СТРОЕНИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАНОРАЗМЕРНЫХ СТРУКТУР, ПОЛУЧЕННЫХ ОБЛУЧЕНИЕМ ЭЛЕКТРОННЫМИ ПУЧКАМИ

Специальность 01.04.07 - физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

1 2 [;] др т

Улан-Удэ

-2012

005011805

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Бурятский государственный университет»

Научный консультант: доктор физико-математических наук, профессор Сергей Прокопьевич Бардаха-нов

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Валерий Яковлевич Рудяк

Ведущая организация: Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» (г. Москва)

Защита состоится «30» марта 2012 г. на заседании диссертационного совета ДМ 212.022.09 в Бурятском государственном университете по адресу: 670000, г. Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а.

Автореферат разослан «28» февраля 2012 г. и размещен на сайте ВАК РФ.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физ.-мат. наук,

доктор физико-математических наук, профессор Анатолий Николаевич Черепанов

доктор технических наук Наталья Назаровна Смирнягина

доцент

В.М. Халтанова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Наноразмерные среды на протяжении последнего десятилетия являются объектом пристального внимания. Получение и исследование свойств высокодисперсных порошков различных веществ являются актуальным разделом современной науки и технологий. Важное место в этих исследованиях занимают композиционные материалы с наноструктурной морфологией отдельных элементов, поскольку особые свойства нанодисперсных материалов могут способствовать их широкому применению, например, в нелинейной оптике и радиоэлектронике в качестве оптических и электропроводящих сред.

С точки зрения механических, оптических и в целом электрофизических свойств наиболее интересны композитные нанопорошки, свойства которых мало изучены. В зависимости от структуры нано-композитных частиц могут наблюдаться изменения свойств в широких пределах с проявлением квантоворазмерных эффектов. Например, композитные материалы с использованием смешанных кристаллов галогенидов таллия являются перспективными материалами для оптоэлектроники в качестве детекторов жесткого ионизирующего излучения с высокой разрешающей способностью. Однако для установления типа первичных нанодефектов и механизма их образования в этих материалах при воздействии пучка электронов необходимо проведение соответствующих фундаментальных исследований.

добавлением полых наночастиц в покрытие, приводит к уменьшению коэффициента отражения света в ультрафиолетовой и видимой областях спектра (ЦУлаБШе). Этот эффект используется для создания антиотражающих покрытий. Уменьшение теплопроводности материалов, наполненных полыми диэлектрическими частицами, также имеет значение с практической точки зрения. Полые наноча-стицы перспективны как средство доставки активных веществ, например лекарств, к нужному органу с лечебной целью, формирования его изображения и меток.

В настоящее время большое количество работ направлено на получение и исследование металлических наночастиц. В то же время их свойства, особенно в композиции с другими диэлектрическими веществами, до конца не изучены. Данные материалы проявляют свойства, обусловленные квантоворазмерными эффектами, такими как высокая поглощающая способность электромагнитного излучения в ВЧ- и СВЧ-диапазонах, проявляющаяся в высоких значениях кубической восприимчивости. Так, например, композиционные материалы, основанные на диэлектриках, содержащих металлические наночастицы, проявляют нелинейно-оптические свойства: из известных на сегодняшний день в литературе наиболее высокое значение 10~7 ед. СГСЕ, измеренное вблизи длины волны 590 нм плаз-монного резонанса Си наночастиц. Достигнутое значение кубической восприимчивости для частиц меди является максимально приближенным к теоретически предсказываемым предельным величинам. Кроме того, установлено, что время нелинейно-оптического отклика оказывается короче 2 пикосекунд. Эти свойства могут управляться переменным размером, морфологией и композицией наночастиц, что позволяет создавать новые вещества с расширенными или совершенно другими свойствами, отличными от свойств исходных веществ.

Немаловажное значение имеют вопросы фундаментального характера: практически отсутствуют физические модели образования гетерогенных наночастиц, синтезированных испарением и конденсацией в потоке охлаждающего инертного газа. Химические способы получения наночастиц, в частности металлов, хорошо известны, но при этом наночастицы, образующиеся в результате реакций восстановления или ионного обмена, всегда содержат ионы и продукты реакции, отделение которых представляет трудную, а порою неразрешимую задачу. Кроме того, известными на сегодня способами

получения композитных наночастиц производятся малое (миллимо-ли, миллиграммы-граммы) их количество. Поэтому получение на-норазмерных структур (частиц, порошков) физическим способом -облучением вещества пучком электронов - является перспективным направлением получения чистых наноматериалов.

Сплав системы серебро-кремний ^-БО представляет интерес с точки зрения фундаментальной науки и технологических приложений как модель эвтектической системы. Использование серебра (Аё) в микроэлектронике обусловлено его высокой проводимостью и высокой устойчивостью к образованию силицидов. Большая фоточувствительность огромный плазмонный резонанс в видимой области спектра обусловливают его расширяющееся применение в оптоэлектронике. Происходит усиление интенсивности люминесценции центров свечения Рг3+, Ьа3+ и других веществ более чем на порядок при добавлении А^ композитных наночастиц. Усиление обусловлено резонансной передачей энергии поверхностных плаз-монов композитных Ag/Si наноструктур этим центрам люминесен-ции.

При использовании наночастиц серебра в качестве биосенсоров возникает единственная, но очень серьезная проблема: наночастицы с поверхности выделяют токсичные для клеток ионы серебра. Однако оболочка из диоксида кремния не влияет на световые свойства биосенсоров на основе наночастиц серебра, если частицы покрыты ею герметично. Кроме того, оболочка наночастиц уменьшает их размеры и агломерацию. Поэтому в последнее время синтез, изучение свойств композитных Аф\ наноструктур, в том числе оболо-чечных наночастиц, привлекают многих исследователей.

Уникальные свойства композитных янус-подобных наночастиц обусловили интерес исследователей к их синтезу. Силицид тантала (Та312) обладает привлекательным сочетанием свойств, включающих в себя высокую температуру плавления, высокий модуль упругости, высокое сопротивление окислению на воздухе, а также относительно низкую плотность. Приготовленные с применением нано-порошков керамические материалы в силу уменьшения размеров зерен могут приобретать улучшенные механические и электроизолирующие свойства. Известно, что многие параметры частиц, составляющих порошки, зависят от способа их получения, в то же время модифицирование материалов нанопорошками может приводить к существенному изменению свойств конечного продукта. В

теоретическом и прикладном аспектах необходимо изучение этих эффектов для выявления закономерностей и разработки эффективных способов получения новых материалов. В то же время исследований, в которых бы имело место получение наноразмерных компонентов, с одной стороны, в достаточно большом объеме, а с другой - сочетание комплексного изучения их физико-химических свойств с исследованием свойств конечных материалов для логически обоснованного применения на практике, пока еще недостаточно. В этом смысле одним из перспективных направлений получения нанопорошков является высокопроизводительный способ газофазного синтеза, основанный на испарении исходных веществ релятивистским пучком электронов с последующей транспортировкой паров и осаждением наночастиц в среде инертных газов. Важным также является выявление влияния условий синтеза, например, ком-пактирования, температуры спекания, модификация наноразмер-ными добавками на формирование структуры и свойств материалов. Проведенные исследования будут служить основой для создания перспективных материалов с заданными свойствами для их практического применения.

Цель работы. Данная диссертационная работа посвящена фундаментальному направлению новых наноразмерных, в том числе композиционных, материалов с использованием электронных пучков, разработке экспериментальных методов изучения их физических свойств, созданию физических основ промышленной технологии получения материалов с улучшенными физико-механическими свойствами.

Задачами диссертационной работы являются:

1. Исследование способов и механизмов получения нанопорошков различных веществ, структуры наночастиц в зависимости от режимов электронно-лучевого способа их получения.

2. Изучение и анализ физико-химических свойств полученных нанопорошков.

3. Исследование механизма образования точечных радиационных дефектов в таллийсодержащих материалах под действием импульсного пучка электронов.

3. Исследование способов получения керамических материалов из нанопорошков и изучение их физико-механических свойств.

4. Разработка на основе свойств нанопорошков, полученных по высокопроизводительному электроннолучевому способу, предлага-

ется развитие некоторых потенциальных областей их применения: улучшение характеристик материалов, применение в различных материалах и процессах, синтез новых прочных керамических материалов, модификация красок, силиконовой резины.

Перечисленные задачи решались при выполнении исследований по госбюджетным и хоздоговорным тематикам, проводившихся в Бурятском государственном университете в 2006-2011 гг., Институте физики твердого тела Латвийского университета (Institute of Solid State Physics), Институте теоретической и прикладной механики СО РАН. Работа поддерживалась грантами и договорами РФФИ-Монголия 2007-2008 гг., РФФИ 2009-2010 г., грантом Министерства образования Республики Бурятия по созданию научно-производственной лаборатории с целью получения и изготовления керамических материалов и резиновых изделий на основе нанопо-рошков по государственному контракту, ОАО «Улан-Удэнский лопастной завод», ФЦНП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» 2011 г.

Научная новизна изложенных в работе результатов заключается в следующем:

1. Облучением веществ релятивистским пучком электронов с последующей конденсацией их паров синтезированы нанопорошки, характеризующиеся в зависимости от типа вещества уникальными свойствами: развитой удельной поверхностью, высокой интенсивностью фотолюминесценции, низкой теплопроводностью и диэлектрической проницаемостью.

2. Впервые физическим методом в макроколичествах получены композитные порошки, состоящие из слабо агломерированных на-ночастиц металлов, типа. ядро-оболочка Cu@Si02, Ag@Si, Cu0@Si02, янус-подобных наночастиц TaSi2@Si. Установлена их морфология, фазовый состав, структура. Получены нанопорошки, состоящие из частиц с многоуровневой внутренней структурой: на-носфер, а также погремушечных наноструктур типа ядро-полая оболочка. Определены механизмы образования композитных структур, в основе которых - обнаруженная в настоящей работе нанораз-мерная диффузия Киркендалла и вытекание расплавленного металла через макропоры оболочки.

чения существенное значение могут иметь сложные соотношения между температурами испарения-плавления, давлениями паров и параметрами поверхностного натяжения составляющих их веществ. Получены данные о физико-химических свойствах композитных частиц: распределение по размерам, плазмонном резонансе, отражающих свойствах, удельной поверхности, устойчивости к окислению.

4. Получены нанопорошки диоксида кремния с модифицированной поверхностью как гидрофильные, так и гидрофобные, с высокой удельной поверхностью. Установлена их фрактальная размерность.

5. Впервые обнаружены первичные точечные радиационные дефекты в кристаллах галогенидов таллия и предложен механизм их образования.

6. Показано, что введение наноразмерного порошка диоксида кремния в алюмооксидную керамику приводит к упрочнению меж-зеренных границ.

7. Создана методика формирования композитной керамики на основе нанодисперсных порошков оксида алюминия, сохраняющая нанодисперсную структуру материала.

Научная и практическая ценность работы.

Разработан способ получения композитных металлсодержащих нанопорошков, состоящих из наночастиц типа ядро-оболочка.

Создана технология получения керамических композиционных материалов из нанопорошков с высокими значениями микротвердости, регулируемыми значениями пористости, газопроницаемости, фотолюминесценции. Получен патент на способ получения корундовой керамики.

Установлен механизм образования и тип первичных радиационных точечных дефектов в кристаллах галогенидов таллия.

Найденные закономерности формирования структуры керамик могут являться основой для направленного синтеза методом ком-пактирования наноструктурных материалов с заданным фазовым составом, дисперсностью, твердостью, пористостью. Полученные в ходе настоящего исследования результаты существенно расширяют данные о процессах формирования структуры и свойств нанострук-турированных материалов. Модификация силиконовой резины на-нопорошками позволила разработать новый способ изготовления изделий из полимерных композиционных материалов методом тер-

мокомпрессионного формования. Получен патент на полезную модель «Способ термокомпрессионного формования полимерных композиционных материалов». На основе этого способа в ЗАО «Улан-Удэнский лопастной завод» разработана технология производства оболочек рулевого винта вертолета Ми-8.

Создана технология модификации лакокрасочных материалов. Добавки нанопорошка диоксида кремния в поливинилхлоридную эмаль приводят к более чем двукратному повышению ее износостойкости без потери других характеристик согласно ее техническим условиям. На основе этой работы проводятся промышленные испытания модифицированной нанопорошками краски в ЗАО «Улан-Удэнский лопастной завод» и получен патент на способ повышения износостойкости перхлорвиниловой эмали нанодисперс-ным диоксидом кремния. Полученные результаты свидетельствуют о решающем влиянии наноразмерных порошков как на улучшение свойств уже существующих материалов, так и о возможности создания материалов с принципиально новыми свойствами.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Воздействие мощного релятивистского пучка электронов на вещества приводит к их испарению, конденсации из паровой фазы и к формированию в больших количествах гомогенных нанопорош-ков, обладающих нехарактерными свойствами для монолитного состояния вещества: высокой удельной поверхностью, низкой теплопроводностью и диэлектрической проницаемостью, люминесценцией.

2 Образование структуры и состава композитных наночастиц типа ядро-оболочка, янус-подобных наночастиц в процессе воздействия мощного релятивистского пучка электронов на два монолитных вещества.

3. Наночастицы ядро-оболочка как прекурсоры наночастиц со сложной морфологией: полые наночастицы диоксида кремния, наночастицы с частично заполненным ядром.

4. Фрактальная структура нанопорошков диоксида кремния, зависящая от способа их получения, степени их гидрофильности. Механизм агрегации кластеров наночастиц, образующихся в нанопо-

рошках диоксида кремния.

5. Под действием импульсного пучка электронов в чистых и композитных кристаллах галогенидов таллия Т1С1, Т1Вг, КРС-5, КРС-6 создаются первичные короткоживущие радиационные де-

фекты по подпороговому механизму. Радиационные дефекты являются комплементарными, создаются в катионной подрешетке и обладают двумя ярко выраженными полосами поглощения в видимом и ближнем ИК-спекгральном диапазоне.

6. Условия синтеза ряда оксидных керамик с использованием ступенчатого прессования и спекания нанопорошков, полученных под действием релятивистского пучка электронов. Керамика, полученная на основе субмикронных и наноразмерных порошков оксида алюминия, обладает повышенной твердостью, обусловленной субмикронной структурой зерна и образованием прочной границы раздела зерен.

7. Нанопорошки, синтезированные электроннолучевым способом, являются основой для материалов с улучшенными физико-механическими свойствами по сравнению с отечественными и мировыми аналогами:

- керамика на основе нанопорошков оксида алюминия, значительное повышение твердости которой объясняется малыми размерами зерен и направленным пространственным расположением добавки нанопорошка диоксида кремния в межзеренной области;

- модифицированная перхлорвиниловая краска, обладающая более высоким значением износостойкости без потери других свойств, важных для практического использования, что связано с достигнутым балансом между количеством образованных дополнительных связей между длинными полимерными молекулами и создающихся при этом пор, за счет введения нанодисперсного порошка диоксида кремния;

- кремнийорганическая резина, модифицированная нанопорош-ками различных веществ. Изменение коэффициента теплового объемного расширения и создаваемого при этом давления модифицированной резины по всему объему происходит вследствие изменения в ней содержания нанопорошков;

- высокопрочный бетон, модифицированный нанопорошком диоксида кремния.

(Томск, 1988), Первом региональном семинаре «Физика импульсных радиационных воздействий» (Томск, 1988), 16-й межвузовской конференции молодых ученых по химии и физике твердого тела (Ленинград, 1989), Второй республиканской конференции по физике твердого тела (Ош, 1989), ежегодных научных конференциях Латвийского университета (Рига, 1986-1989), 8-th International Conference on ELECTRON BEAM TECHNOLOGIES (Varna, 2006), 5-й международной научной конференция «Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах» (Ташкент, 2006), 15th International Symposium «Nanostructures: Physics and Technology» (Novosibirsk, 2007), II Всероссийской конференции по наноматериалам «НАНО-2007» (Новосибирск, 2007), International Conference on Methods of Aerophysical Research (Novosibirsk, 2007-2008), всероссийском семинаре «Современные проблемы теоретической и прикладной механики» (Новосибирск,

2007), IV International Conference on Contemporary Physics (Ulaanbaatar, 2007), международном семинаре «Проблемы технологического образования в Бурятии и Монголии» (Улан-Удэ, 2007), International Conference on Advanced Materials (Kottayam, India,

2008), всероссийской конференции «Актуальные проблемы строительной отрасли» (Новосибирск, 2008), International Baltic Sea Region Conference «Functional materials and nanotechnologies» (Riga, 2008), RuPAC-2008 (Zvenigorod, 2008), 12th European Particle Accelerator Conference (Genoa, Italy, 2008), XXIII Международной конференции «Уравнения состояния вещества» (Эльбрус, 2008), Int. Meeting of Radiation Processing (London, 2008), 8-й всероссийской конференция «Физикохимия ультрадисперсных (нано-) систем» (Белгород, 2008), международном форуме по нанотехнологиям (Москва, 2008), всероссийской конференции «Наноматериалы и технологии» (Улан-Удэ, 2008), 16th International Symposium «Nanostructures: Physics and Technology» (Vladivostok, 2008), ежегодных научных конференциях Бурятского государственного университета 2006-2009 гг., на XI Международной школе-семинаре по люминесценции и лазерной физике (Иркутск, 2008), международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в науке и образовании» (Улан-Удэ, 2009), всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Наноматериалы и технологии. Физика конденсированного состояния. Физика и техника низкотемпературной плазмы» (Улан-Удэ, 2010),

ежегодной научной конференции Восточно-Сибирского государственного технологического университета (Улан-Удэ, 2010), международной научно-технической конференции «Нанотехнологии функциональных материалов» (Санкт-Петербург, 2010), XIV Международной тематической конференции по оптике жидких кристаллов (Yerevan, Armenia, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликована 41 работа (22 статьи в журналах, входящих в список ВАК РФ), 3 патента на изобретение, 1 патент на полезную модель, 27 тезисов докладов.

Личный вклад автора. Автору принадлежит формулировка целей и методологии проведенных исследований. Им обобщены данные и установлены взаимосвязи между условиями синтеза и физико-химическими характеристиками нанопорошков, разработан способ формирования композитных наночастиц: типа ядро-оболочка, полых наночастиц диоксида кремния, янус-подобных под воздействием электронного пучка, предложена модель образования. Проведены расчеты теплопроводности, фрактальной размерности, исследования оптических свойств нанопорошков, обработаны и проанализированы данные, полученные методом просвечивающей, сканирующей электронной микроскопии, РФА, ИК-спектроскопии. Автором в лаборатории физики наносистем БГУ поставлены методики зондовой сканирующей микроскопии, фрактального анализа по определению микротвердости, теплопроводности, оптических, механических свойств нанодисперсных материалов и проведены соответствующие исследования. Автор лично усовершенствовал установку по определению короткоживущего наведенного поглощения в ближней ИК-области в Институте физики Латвийского университета, внедрив источник импульсного излучения в ее зондирующий тракт. В большинстве статей и патентов является основным соавтором.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, выводов, заключения, литературы, включающей 206 наименований. Работа изложена на 355 страницах, содержит 172 рисунка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, дана общая характеристика работы, сформулированы цель и задачи исследований, научная новизна и практическая значимость работы, представлены положения, выносимые на защиту.

В первой главе на основании анализа литературных данных рассматриваются состояние исследований в области взаимодействия ускоренных электронов с веществом; методы выбора параметров электроннолучевого метода; свойства нанопорошков и их связь с условиями получения, области применения; модель строения композитных наночастиц и возможный процесс их формирования; конструкции оборудования для получения нанопорошков.

В настоящее время отсутствует общепринятая модель электроннолучевого испарения вещества, однако можно предположить, что процесс испарения связан с разрушением вещества, происходящим на его поверхности, толщиной 1-2 мм облучаемой релятивистскими электронами. Продукты испарения на начальной стадии представляют собой двухфазную систему. Если предположить, что при последующем расширении продуктов жидкая фаза полностью не испаряется, то процесс формирования частиц может происходить как по конденсационному, так и по коагуляционному механизму. Необходимо установить, какой из указанных механизмов будет преобладать при формировании наночастиц.

Яловец с сотрудниками использовал наши экспериментальные данные по получению нанопорошка меди. На основе модели гетерогенной среды с учетом процессов теплопроводности, теплообмена и трения между компонентами, релаксации компонент среды к равновесному состоянию, конденсации, испарения и коагуляции капель вследствие их столкновений на основании численных расчетов, им сделан вывод, что основным механизмом формирования частиц является конденсация пара на каплях, являющихся остатками кристаллитов. Другими словами, в электронно-лучевом методе получения нанопорошков металлов имеет место жидко-капельный

механизм испарения.

С целью улучшения дисперсного состава получаемых порошков оксидов, металлов, а также для упрощения конструкций технологического оборудования оптимальными для получения нанопорошков

являются условия, при которых мощность электронного пучка 1-10 кВт/см . Испарение частиц в основном обусловлено объемными процессами, например, гетерогенного и гомогенного образования зародышей с паром. Гомогенное образование зародышей происходит за счет термодинамических флуктуаций и сил межмолекулярного взаимодействия. Центрами гетерогенного парообразования могут являться примеси, заряженные частицы.

Электроннолучевой метод позволяет получать нанопорошки оксидов, металлов, в том числе тугоплавких, что делает его уникальным по сравнению с другими физическими и химическими способами, имеющими ограничения как по линейке, так и по производительности. Исследования показывают, что дисперсность композитных нанопорошков и структура определяются плотностью энергии, введенной в проводник, давлением газовой среды; термодинамическими характеристиками вещества, скоростью течения транспортного инертного газа.

Особенностью композитных металлсодержащих наночастиц типа ядро-оболочка с оболочкой диоксида кремния, полученных электроннолучевым способом, является более меньший размер (приблизительно в два раза) по сравнению с частицами без оболочки, созданными в тех же условиях, вследствие ограничения их роста оболочкой другого вещества, их высокая химическая стойкость к окислению, действию кислот и щелочей, прозрачность оболочки в видимом и ближнем ИК-диапазоне. Наряду с этим частицы ядро-оболочка являются прекурсорами для синтеза наночастиц второго поколения пустотелых оболочечных наночастиц, а также третьего -так называемых погремушечных структур. Эти структуры являются основой перспективных материалов для катализа, хранения различных газов, доставки лекарственных средств, в качестве теплоизолирующих материалов, высокочувствительных сенсоров.

Исследования показывают, что дисперсность оксидных нанопорошков и структура определяются плотностью энергии, введенной в проводник, давлением газовой среды; термодинамическими характеристиками вещества и скоростью течения инертного транспортного газа.

Отличительные признаки нанопорошков от свойств дисперсных материалов, полученных другими методами: высокая чистота и стабильность структуры по сравнению с химическими способами синтеза, низкие температуры спекания; нанодисперсная структура, вы-

сокая химическая активность; наличие избыточной (запасенной) энергии; высокая производительность. В силу нанодисперсной структуры электроннолучевой нанодисперсный порошок кремния излучает в видимой области спектра при комнатной температуре.

Применение электроннолучевых нанопорошков, как следует из результатов исследований, перспективно в качестве катализаторов, для синтеза прочной керамики, нановолокон кремния, обладающих высокой сорбционной емкостью и управляемостью, в качестве наполнителей и загустителей; модификации свойств полимеров, резин, бетона.

Во второй главе изложены методики экспериментов. В работе использовались два источника облучения электронами: ускоритель электронов непрерывного действия ЭЛВ-6 производства ИЯФ СО РАН (г. Новосибирск) с энергией пучка 1,4 МэВ, током пучка до 100 мА и импульсный ускоритель электронов прямого действия ГИН, изготовленный по конструкции Г.А. Месяца и В.Н. Ковальчу-ка, с энергией пучка 0,3 МэВ. Экстраполированный пробег электронов в веществе Яэ (А, Т) с энергией больше 0,8 МэВ оценивается выражением

1Ъ (А, Т) = 11э(А1)(2/А)д]/{Ъ!А), где ЯЭ(А1) - экстраполированный пробег электронов в алюминии.

Рассчитаны значения для 1Ъ (А, 2) меди, диоксида кремния, тантала, серебра, кремния, никеля. Отношение удельных радиационных и ионизационных потерь энергии К определяется зависимостью

К = (с!Е/с1х)рад/(с1Е/с1х)иш,Из = 1.25'10"3гЕ, где Е выражается в мегаэлектронвольтах, Ъ - средний заряд ядер атомов среды. Для ЗЮ2 пучка электронов с энергией Е=1,4 МэВ и 2=10К=1,75-10"2.

Следовательно, основная часть кинетической энергии электронов ускорителя ЭЛВ-6 идет на тепловой разогрев веществ, находящихся в испарительной камере. Проведенная оценка плотности мощности электронного пучка в номинальном режиме на облучаемой поверхности показывает, что тепловой разогрев вещества приводит к его испарению.

Структура, форма и особенности строения наночастиц изучались с помощью электронной просвечивающей микроскопии (ТЕМ) и электронной просвечивающей микроскопии с высоким разрешением (Н11ТЕМ), а также методами атомно-силовой микроскопии (АРМ). По данным микроскопии строились гистограммы распреде-

ления частиц по размерам. Для измерения удельной поверхности нанопорошков использовался метод БЕТ. Детальные исследования химического состава наночастиц проводились методами рентгено-фотоэлектронной спектроскопии, ионно-плазменным методом. Фазовый состав нанопорошков определялся рентгеноструктурным анализом. Свойства поверхности частиц нанопорошков изучались ИК-фурье спектроскопией.

Структура керамики, механические напряжения изучались с помощью атомно-силового микроскопа Solver Next (НТ-МДГ, г. Зеленоград) и сканирующей электронной микроскопии. Спектрально-кинетические исследования проводились с помощью методики абсорбционной и люминесцентной спектроскопии с временным разрешением.

Механические свойства керамики исследовались на модифицированной установке для измерения микротвердости ПМТ-3 с применением камеры высокого разрешения и программой обработки изображения. Модуль упругости и предел прочности на разрыв модифицированной нанопорошками кремнийорганической резины изучался с помощью разрывной машины Zwick/Roell Z005 (Германия).

Износостойкость и другие свойства модифицированной поливи-нилхлоридной краски определялась в соответствии с требованиями, предъявляемыми к окрашенным поверхностям лопастей вертолета Ми-8 и с помощью установки, специально изготовленной для покрытий с высоким значением износостойкости.

В третьей главе представлены результаты по синтезу и исследованию свойств гомогенных наноструктур. Разработан и испытан новый метод получения наноразмерных порошков различных веществ под воздействием на исходный материал мощного пучка электронов с использованием ускорителя электронов ЭЛВ-6. Устойчивость и воспроизводимость процесса испарения позволяют менять в широком диапазоне скорость испарения и такие свойства нанопорошка, как, например, распределение частиц по размерам. Существует возможность контролировать свойства поверхности нанопорошков. В результате проведенных исследований показано, что в процессе испарения различных исходных материалов (природного и техногенного происхождения) могут получаться нано-дисперсные порошки высокой чистоты, которые проявляют необычные свойства и могут быть использованы в различных технологиях (электроники, катализа, керамики, для изменения реологии композитов и пр.). В частности, получены нанодисперсные порош-

ки: оксиды - диоксид кремния (8Ю2) (рис. 1) и оксид кремния (810), оксид магния (Г^О), оксид алюминия (А1203), закись меди (Си20), диоксид титана (ТЮ2), диоксид гадолиния (Сс12Оэ), диоксид иттрия (У203); металлы - тантал (Та), молибден (Мо), алюминий (А1), серебро (А^) и некоторые другие (в различных атмосферах); полупроводник - кремния (БО; нитриды - алюминия (А1И), титана (ГШ) и другие вещества. В разработанном процессе важно то, что основной компонент установки (промышленный ускоритель) способен создавать высокие температуры для испарения любых тугоплавких материалов. Процесс осуществляется при высоких КПД и производительности (по оксидам может достигать десятков килограммов в час).

Исследованы следующие свойства нанопорошков, полученных электроннолучевым методом. Используя уравнение теплопроводности в сферических координатах

дг ~хг*дг\дг)

и его решение

где а=сопз1:, Т0 - температура термостата, экспериментально определен коэффициент теплопроводности нанопорошков диоксида кремния.

Полученные значения коэффициентов теплопроводности нанопорошков диоксида кремния (например, таркосила - 2,7-10 Вт/м°К) малы по сравнению с воздухом (24-10"3 Вт/м°К), что делает их хорошим теплоизолятором. Определена диэлектрическая проницаемость для различных порошков.

Для нанопорошков диоксида кремния расстояние электрического пробоя меньше, чем для воздуха. Расстояния пробоя в различных порошках разные из-за различия среднего размера частиц, структуры агломератов, фазового состава, химического состава примесей, наличия полых частиц и другого. Порошок имеет насыпную структуру, которая образует систему пор и канальцев, стенки которых состоят из непроводящего материала. Эта структура может препятствовать образованию пробойного канала в порошке.

В результате проведенного эксперимента по исследованию оптических свойств водного раствора таркосила показано, что оптические свойства водного раствора нанопорошка при концентрации меньше 0,1

мас.%, описываются теорией Рэлея, а в интервале 0,1-1 мас.% - законом Бугерта-Ламбера-Бера. Для области больших концентраций был определен показатель поглощения света, равный (6-8)-103 м"!.

Исследованы фотолюминесцентные свойства образца нанопо-рошка кремния, полученного в потоке аргона при высокой скорости охлаждения. При комнатной температуре наблюдалась фотолюминесценция нанопорошка кремния в желто-голубом диапазоне спектра (кроме этого была обнаружена эмиссия света при комнатной температуре). Максимум интенсивности фотолюминесценции приходится на 2,4 эВ и разница с величиной запрещенной зоны объемного кремния, следовательно, составляет примерно 1,3 эВ. Сравнение спектров для первичных слитков кремния и полученных нано-порошков кремния показало, что оптический фононный пик сдвигается в область меньших энергий из-за локализации фононов внутри нанокристаллов кремния.

Выявлено, что с ростом длины волны падающего на нанодис-персный порошок закиси меди электромагнитного излучения, поглощение порошком этого излучения уменьшается, а отражение -увеличивается, что характеризует полученный нанопорошок закиси меди как перспективный в плане использования его в качестве экранирующего материала.

Установлена фрактальная размерность нанопорошков диоксида кремния марки таркосил и проведен сравнительный анализ с нано-порошками диоксида кремния других производителей. Значения фрактальной размерности нанопорошков таркосил находятся в диапазоне 1,3-1,45 и зависят от степени их гидрофильности. Эти значения свидетельствуют о диффузионно-контролируемой кластер-кластерной агрегации, протекающей при образовании нанопорошков таркосил. Определено, что фрактальная размерность нанопорошков чувствительна к способу их получения. Фрактальная размерность образца Б определяется из формулы

где Б - площадь кластера, Р - его периметр, С - константа.

Для этого созданная компьютерная программа разбивает всю поверхность изображения образца нанодисперсных порошков на ячейки малого объема. Изображения нанопорошков получены методом ТЕМ. С помощью модифицированного алгоритма Хошена-Копельмана проводится маркировка кластера, затем определяются

границы каждого кластера.

В четвертой главе рассмотрены результаты по синтезу и исследованию композитных наноструктур. В настоящей работе синтезированы следующие гетерогенные наночастицы: ядро-оболочка Си@8Ю2, СиО@8Ю2, Ag@Si, Та812@8г, полые наночастицы диоксида кремния, янус-подобные наночастицы ТаБ^, композитные наночастицы металл-полупроводник А^Бг Представлены расчеты зависимости давления насыщенных паров испаряемых веществ от температуры, схема последовательности помещения веществ в тигель (рис. 1а). Приведены зависимости тока электронов от времени для получения наночастиц ядро-оболочка (рис. 16).

пучок электронов

Си («1> ^ б

, | к , 4

С 12

'¿шщршуу

графитовый / тигель

в! ( Ац>

10 20 время, мин.

Рис. 1. а - схема расположения твердых веществ Cu(Ag) и в графитовом тигле после наплавления электронным пучком, б - зависимость тока пучка электронов от времени для Ag@Si

Описаны результаты исследования зависимости свойств композитных нанопорошков от условий электроннолучевого способа получения и их компактирования. Изучено влияние на дисперсный состав нанопорошков мощности (тока) пучка электронов и расхода транспортного газа. С увеличением мощности (тока) электронного пучка наблюдается рост среднего размера композитных частиц (рис. 2а). Это объясняется увеличением концентрации испаряемых веществ, что способствует росту частиц, а также усилением жидко-капельного механизма испарения. С увеличением расхода транспортного инертного газа Аг через реактор средний размер композитных частиц уменьшается, также уменьшается их выход (общее количество на фильтре). Уменьшение размеров наночастиц обусловлено сокращением времени нахождения частиц в высокотемпературной зоне, где происходит рост частиц и как следствие частицы меньше агломерируются (рис. 26).

160

120

I 80

тз

12 17 22 V, литров/мин.

250 200 | 150

ТЗ юо

50 0

ю I, мА

Рис. 2. Зависимость среднего диаметра частиц от тока пучка (а) и скорости расхода инертного газа (б)

Объемная часть частицы ядро-оболочка содержит дефекты упаковки, границы между блоками двойников. ТЕМ изображение частицы Си@Б'Ю2 (рис. За) показывает наличие большого количества двойниковых дефектов, так называемого проявления множественного двойникования. Необычная картина темнопольного изображения ТЕМ множества параллельных плоскостей двойникования проходящих по всему ядру частицы (рис. 36), очевидно, обусловлена сферической и оболочечной структурой частицы.

Рис. 3. ТЕМ изображения частиц ядро-оболочка Си@5Ю2: а - в ядре наблюдаются плоскости множественного двойникования, б - темнолольное изображение частицы изображенной на рис. За

РФА анализ полученного нами композитного порошка показывает, что имеются три фазы: основная фаза Си (PDF 4-836) (> 97%), следы Си20 (PDF 5-667) и CuO (PDF 5-661). Следовательно, малая часть наночастиц Си (меньше 3%) в порошке не покрывается оболочкой диоксида кремния в процессе синтеза. Такие частицы меди окисляются кислородом воздуха.

Некоторые медные частицы нанопорошка, не покрытые оболочкой диоксида кремния, количество которых мало, окисляются и имеют сложное строение. Известно, что наибольшее падение значения энергии образования кристалла и поверхностной энергии (до нуля) получается, когда зародыш кристалла образуется на грани кристалла того же рода. Решетки кристаллов Си и Си20 принадлежат одной кубической сингонии. Поэтому образование эпитакси-альных структур меди на ядре закиси меди наиболее вероятно, что подтверждается HRTEM и SAED исследованиями.

Установлено, что распределение по размерам частиц Си, Ag соответствует логнормальному с дисперсией 1,1±0,1. Распределение частиц по размерам оболочечных наночастиц отклоняется от лог-нормального (рис. 4а) для больших размеров частиц, что проявляется в отклонении от прямой для больших частиц интегральной функции распределения проведенной в полулогарифмических координатах (рис. 46).

Согласно расчетам и выводам [1, 2], сегрегация атомов к поверхности наночастицы типа ядро-оболочка происходит вследствие уменьшения поверхностной энергии системы, а т оке энергий химического и упругого взаимодействий. Для частиц Cu@Si02 разница в атомных радиусах между Си (1,28 пм) и Si (1,46 пм) незначительна, химические соединения образуются в узком интервале концентраций, поэтому для Cu@Si02 рассматривается далее отличие в поверхностном натяжении, то есть уменьшение поверхностной энергии происходит за счет обогащения приповерхностных областей атомами компонентов с меньшим значением поверхностного натяжения. Расчеты по эмпирической зависимости поверхностного натяжения меди и кремния от температуры:

o=oL+ crT(T-TL),

где OL _ поверхностное натяжение при температуре плавления, от -температурный коэффициент, TL - температура плавления показывают значительное превышение поверхностного натяжения кремния, например, при температуре Т=1688 К До=(1236-763) = 473 мН/м, поэтому ядром в частице является медь, а оболочкой - кремний.

Xc=90,46 nm w=0,39

Си@ЗЮ2

Equation у = yO + A/(sqri( 2"PI)*w*x)'exp( -(ln(x/xc))»2/(2* w-2))

Adj. R-Square 0,95605 Value Standard Error

Count yO 0.52772 0,23282

Count xc 90,46457 1,11633

Count w 0,39367 0,01172

Count A 3592,28015 90,39561

- У*"

/ f

- ............. .................. / / J

J *

- ■ : './I

-i-1-.—:-I:_._1__I__I

2 3 4 5 6 7

Ln(d)

Рис. 4. Распределение частиц Си@8Ю2по размерам (а), интегральная функция распределения вероятностей в зависимости от размера частиц в полулогарифмических координатах (б)

В композитном порошке А§/81 кроме оболочечных наночастиц обнаружены наночастицы Ag, частично покрытые 81. Наночастицы в процессе конденсации имеют тенденцию создаваться на остриях, углублениях рельефа. Работа образования зародыша (энергия нук-леации) в порах, на острых выступах меньше, чем на плоской поверхности. Такой процесс термодинамически выгоден и происходит

вследствие уменьшения свободной энергии. Свободная энергия образования зародыша меньше в углублении, на остром выступе, так как происходит уменьшение его объема в сравнении с шаром при одном и тоже радиусе. Отношение объема сферического сегмента к объему сферы того же радиуса установлено Фолмером и равно

f(a)=( 1 -cosa)2(2+ cosa), где a - контактный угол с поверхностью, образуемый жидкой фазой.

В настоящей работе обнаружено образование композитных на-ночастиц Ag/Si на остром кремниевом выступе и углублении. На рис. 5а приведены композитные образования Ag/Si, сформированные на остром выступе Ag, на рис. 56 - на углублении между двумя частицами серебра. Как уже отмечалось, в монолитном состоянии в твердой фазе образование композитных соединений Ag/Si не происходит. Однако уменьшение свободной энергии образования зародыша вследствие наличия выступов и углублений с наноразмерами, создает условия для создания композитной наноструктуры Ag/Si.

Рис. 5. Образование композитной наночастицы Ag/Si на остром выступе (а) и впадине в частице серебра (Ь). Изображение (а) незначительно дефокусировано для улучшения видимости границ частиц. 1 - обведенный контур 2 - место впадины Ag

Методом испарения двух веществ Ag и 81 релятивистским пучком электронов с последующей конденсацией паров в потоке инертного газа аргона впервые синтезированы металл/полупроводниковые Ag/Si наноструктуры, включающие в себя Ag@Si, наноструктуры, образованные на остриях, поверхностях серебра. Разработан процесс получения таких частиц, учитывающий разницу давлений насы-

щенных паров, поверхностного натяжения испаряемых веществ. В случае частиц А§@8| поверхностные натяжения серебра и кремния отличаются незначительно, радиусы атомов приблизительно одинаковы, не образуются химические соединения, поэтому образование наночастиц серебра и кремния на первых этапах происходит отдельно, без образования композитных частиц. Далее, вследствие более высокой скорости роста частиц серебра образуются крупные частицы серебра, на которых конденсируются частицы кремния, создавая таким образом оболочку. Рассмотрены причины образования янус-подобных наночастиц TaSi2@Si (рис. 6).

Рис. 6. ТЕМ - изображения янус-подобных наночастиц TaSi2/Si

Поверхностное натяжение Та намного выше поверхностного натяжения Si, размеры атомов приблизительно одинаковы. Следовательно, сегрегации на поверхность Si и образованию оболочки препятствует межмолекулярное взаимодействие (химическое) между частицами Та и Si. В результате при высоких температурах образуется соединение TaSi2, а при более низких температурах - происходит взаимодействие TaSi2 и Si с образованием композитных янус-подобных наночастиц. Как следует из фазовой диаграммы, соединение Ta-Si образует непрерывный ряд твердых растворов. Этим сплав отличается от соединений Cu-Si и особенно Ag-Si, в котором не образуются какие-либо химические соединения. Для пары веществ Ag-Si отсутствуют какие-либо соединения между собой, для Cu-Si - соединения создаются в узком диапазоне концентраций.

Энергия химической связи Та812 превышает энергию поверхностного натяжения, тем самым препятствуя сегрегации 81 и образованию оболочки. Другими словами, создается химическое соединение ТаЭ^. Эта композитная частица, взаимодействуя с кремнием в жидком состоянии, образует янус-подобные наночастицы Та8ъ/8!.

Предложена модель образования синтезированных частиц ядро-оболочка и янус-подобных наночастиц, полученных высокопроизводительным электроннолучевым методом. Схема механизма образования частиц ядро-оболочка продемонстрирована на рис. 7. В результате испарения пучком электронов двух веществ, обозначенных на рис. 8 цифрой 1, находящихся в тигле 2, происходит создание и исчезновение зародышей пара, рост зародышей. Зародыши в среде холодного инертного газа попадают в состояние пересыщенного пара, происходит их рост с образованием гетерогенных кластеров 3 в случае образования Си@8Ю2, 5 - А§@81 и 6 - Та812@8ь Образование кластеров 5 происходит в результате адсорбции частиц 81 на больших частицах Ag. В образовании Янус-подобных наночастиц Та812@81 на первом этапе создается соединение Та812 с последующим образованием Та812@8ь Частицы типа ядро-оболочка (4) формируются из гетерогенных кластеров. Их формирование обусловлено сегрегацией атомов вещества с меньшей величиной поверхностного натяжения для частиц Си@8Ю2, для частиц Ag@Si - отталкиванием частиц Ag и 81 и быстрым ростом Ag по сравнению с 81.

пучок 1Дгктров»в

Аг

перегышгтаИ» пир 4

ООО

в О

—» О

в О

) о

О» С)

|>0ЖД«О№ тлрвдыкки

Си@5Ю2 (адро-оболочка)

А£®51 (ядро-оболочка) Та512/51 (Янус-подобные)

Рис. 7. Образование наночастиц типа ядро-оболочка и янус-подобных наночастиц

Используя в качестве основы (прекурсора) частицы ядро-оболочка Си@8Ю2, получены полые наночастицы диоксида кремния (рис. 8). Впервые предложена и реализована последовательность их получения: нагрев до Т=400 °С, проведение химической реакции по отделению оксидов меди от полых наночастиц. Харак-теризация полученных наночастиц проведена просвечивающей электронной микроскопией. Впервые получены атомно-силовые изображения полых наночастиц диоксида кремния с отверстиями в оболочке, осажденными на поверхность высокоориентированного пиролитического графита (НОРСт). Предложены механизмы создания полых наночастиц диоксида кремния.

Рис. 8. а - ТЕМ изображение пустотелых наночастиц диоксида кремния, обозначены цифрой 1, цифрой 2 - медьсодержащие оболочечные частицы; б - ТЕМ изображение Cu@Si02. Облучение электронным пучком микроскопа. Образование пустоты 2 (hollow) в ядре частицы Cu@S¡02-Цифрой 1 обозначены частицы окиси меди СиО в оболочке

Проведены исследования полученных полых наночастиц диоксида кремния с помощью методики атомно-силовой микроскопии (AFM). В работе использовался атомно-силовой микроскоп Solver Next (Зеленоград, Россия). На рис. 9 представлены AFM изображения полых сферических наночастиц диоксида кремния. Полые наночастицы, адсорбируясь, фиксируются на дефектных местах, перепадах высот поверхности высокоориентированного пиролитического графита (HOPG), что сделало возможным проведение методики AFM. На этих изображениях отчетливо просматриваются углубления на некоторых частицах.

I 1 I

о 50 150 250 350 450 пш

Рис. 9. АРМ - изображение полых наночастиц диоксида кремния на подложке НОРО, 1 - отверстие в частице

Способ получения частиц и сравнение с их ТЕМ изображением (рис. 9а) позволяет сделать вывод о том, что углубления являются отверстиями в оболочке диоксида кремния. Размер двух сферических частиц на увеличенном изображении АРМ равен приблизительно 35 нм; высота частиц - приблизительно 20 нм. Отверстие одной из частиц имеет форму, близкую к эллипсоидальной, второе - близкую к прямоугольной. Размер отверстия приблизительно равен 10 нм. Через эти отверстия в оболочке выходит медь. Таким образом, полученные полые наночастицы имеют отверстия, что особенно важно в случае их использования для хранения активных веществ и их доставки к требуемому месту в живом организме. Наиболее вероятно, что полые наночастицы с отверстиями образуются при нагреве в результате выхода расплавленной меди через дефектные места оболочки диоксида кремния.

Первый - основан на диффузии Киркендалла, обнаруженной для наноразмерных структур в 2004 г. [2], а второй - выход расплавленного медного ядра через дефектные места оболочки. В обоих про-

цессах происходит нагрев наночастиц с образованием порошка, состоящего из композитов меди и кремния (Си/СиО/БО. Вышедшее за пределы оболочки ядро удалено из порошка по следующим химическим реакциям:

Си/вЮг + 4НМ)3(конц.) = Си(М03)2 + 2Ж)2Т + 2НгО +8Ю2 (1) СиО/8Ю2 + 2Ш03 = Си(Ш3)2 + Н20+ вЮ2 (2) Диффузия меди через оболочку наблюдается под облучением наночастицы электронным пучком просвечивающего электронного микроскопа. Диффузия меди в диоксид кремния хорошо изучена, так как медные проводники в микросхемах с целью уменьшения диэлектрической проницаемости проводящих линий наносятся на подложку из диоксида кремния. Механизм диффузии меди в диоксид кремния является междоузельным.

В пятой главе рассмотрены исследования воздействия импульсного пучка электронов на процессы образования короткоживущих точечных радиационных дефектов в чистых и смешанных кристаллах галогенидов таллия и боросиликатных стеклах, содержащих таллий. Используя выражение

Е' +2£ 4

утес2

показано, что точечные радиационные дефекты в этих материалах создаются по подпороговому механизму в катионной подрешетке в результате релаксации электронных возбуждений. Короткоживущие дефекты создают наведенное оптическое поглощение, спектры которого представлены на рис. 10, и образуются в катионной подрешетке, что подтверждается численными квантовохимическими расчетами, показывающими возможность локализации междоузельно-го таллия в кристалле Т1С1. Концентрация дефектов оценивалась с помощью формулы Смакулы

п /

и превышает А^ > 3 • 1016

ее то 2с: u а>

-О t о

X t— о

с;

т=юок

"TICI •КРС-5

1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 2,75 Е, ЭВ

1 1,5 2 2,Б В Е, эВ

Рис. 10. Спектры наведенного поглощения кристаллов Т1С1(1), КРС-5(2), КРС-б(З), Т1Вг(4); 1,3,4 -измерены через 250 не после импульса облучения при температуре Т= 100 К, 2 - через 100 не при 62 К

Результаты исследований по воздействию электронного пучка на спектры оптического поглощения галогенидов таллия приведены в таблице 1.

Таблица 1

Параметры полос наведенного короткоживущего поглощения галогенидов таллия Е1 и Е2 - положение максимумов полос поглощения, со/ и о)2 полуширина этих полос

Кристалл Eh эВ Еь эВ а)], эВ со2, эВ Т,К Примечание

Т1С1 1,22 2,45 0,3 0,7 100

TIBr 1,10 2,0 0,13 0,46

КРС-б 1,15 2,10 0,22 1,0

КРС-5 1,05 1,7 0,2 1,0 62 Е3= 1,3 эВ

ти 1,0 1,4 0,2 1,0 62

В шестой главе рассмотрены вопросы компактирования нано-порошков.

Получение прочной оксидной керамики, значительное повышение механических свойств керамик, в том числе на основе А12Оэ, возможно с созданием материала с субмикронной структурой и прочными межзеренными границами. Исследование поверхности сколов керамик с применением атомно-силового микроскопа в режиме фазового контраста обнаружило отличительную особенность керамики, приготовленной из наноразмерных порошков, проявляющуюся в наличии субмикронной структуры зерен. Вторая особенность заключается в укреплении межзеренных границ за счет образования жидкой фазы при твердофазном спекании. Преимущество такой микроструктуры керамики, предназначенной для конструкционных применений, состоит в существенном увеличении площади межзеренных границ за счет развития его рельефа. Установлено, что добавки в смесь порошков на основе субмикронного порошка а-оксида алюминия нанопорошков оксидов алюминия, магния и диоксида кремния, приводят к уменьшению размера зерна. Так, у керамики с То=1600 °С средний размер зерен снижается с 2,5 мкм до 1,5 мкм в результате добавления нанопорошка диоксида кремния в количестве 0,05 мас.%. Оказалось, что разрушение корундовой керамики с добавкой нанодисперсного диоксида кремния происходит по телу зерен, т.е. наблюдается транскристаллитное разрушение (рис. 10а), а без добавки диоксида кремния - межкри-сталлитное (рис. 106).

Рис. 11. Атомно-силовые изображения поверхности скола керамики на основе оксида алюминия с добавкой (а) и без добавки нанопрошка диоксида кремния (б), Т=1600°С

Показано, что добавка нанопорошка диоксида кремния в количестве 0,05 мас.% приводит к упрочнению межзеренного взаимодействия с образованием более прочной керамики. Значительное увеличение твердости керамики при столь малом количестве добавки диоксида кремния обусловлено высокой дисперсностью последнего, приводящей одновременно к его наличию в межзеренном пространстве и отсутствием соединения оксида алюминия с диоксидом кремния - муллита, снижающего прочность керамики. На рис. 12 показана температурная зависимость твердости алюмооксидной керамики. Установлено, что при температурах спекания 14001600 °С наблюдается ее значительный рост. Методом АСМ впервые установлен транскристаллитный характер разрушения для керамики на основе оксида алюминия, содержащей нанопорошок диоксида кремния. Микрофотографии СЭМ дают изображение лишь зерен и их агрегатов, тогда как АСМ-микроскопия в режиме фазового контраста чувствительна к наличию более тонкой микроструктуры -субзерен. Обнаружена субзеренная структура керамики на основе А1203, обусловленная нанометровым размером частиц исходного порошка. Добавка нанопорошка Si02 тормозит рост зерен при формировании образцов керамики на основе А1203 при 1500-1600 °С.

J 4 5

MRM

Впервые разработан способ получения мелкокристаллической корундовой керамики с твердостью до 35 ГПа.

to С

40 4 35 {30 Î 25 ; 20 ( 15 )■ 10 { 5 !

-АКП-А380 -АКР

1100 1200 1300 1400 1500 1600 Г,° К

Рис. 12. Твердость керамики АКР-A3 80 в зависимости от температуры спекания Т°, К

Из полученных данных по спеканию наноразмерных порошков можно предположить, что температуры спекания и плавления нано-порошков определяются не только размерным фактором и температурой плавления металла, но и структурой наночастиц. Получена керамика из нанопорошков диоксида титана ТЮ2, нитрида алюминия A1N и карбида вольфрама WC, закиси меди, оксида иттрия, диоксида циркония, нитрида аллюминия, оксида вольфрама. Проведены сравнительные исследования возможности получения керамики из различных нанодисперсных порошков. Получены данные о формообразовании и спекании керамических . эразцов, составленных из различных комбинаций нанодисперсных порошков. Для керамических образцов создан процесс получения мелкозернистой (порядка нескольких микрон), плотной, высокопрочной керамики с твердостью вплоть до 35 ГПа. Показано, что нанопорошки, полученные методом испарения на ускорителе электронов, могут использоваться в керамических композициях.

В седьмой главе рассмотрены области применения нанопорошков, полученных электроннолучевым способом и их влияние на свойства эпоксидных смол, силиконовой резины, лакокрасочных материалов.

Исследовано влияние добавок наноразмерного порошка диоксида кремния таркосил на прочностные и упругие свойства (предел прочности на растяжение и модуль упругости Юнга) силоксанового каучука. Показано, что при росте концентрации нанопорошка модуль упругости возрастает, а предел прочности на растяжение сначала возрастает, а затем падает. Таким образом, проведенные эксперименты показали, что небольшие добавки наноразмерного порошка диоксида кремния таркосил повышают прочность и упругость каучука - повышается его предел прочности на растяжение и модуль упругости Юнга, причем максимальная прочность достигается при концентрации порошка примерно 9%. Следовательно, для приготовления опытных образцов резинотехнических изделий из силоксанового каучука с добавлением таркосила с целью увеличения его предела прочности, необходимо добавлять этот порошок с массовой концентрацией 9%.

На основании изученных свойств кремнийорганической резины с добавками нанодисперсных порошков предложено устройство для термокомпрессионного формования полимерно-композиционных материалов. Техническим результатом применения полезной модели является упрощение и снижение трудоемкости изготовления изделий, полученных горячим прессованием слоев материала в прессформе, существенное снижение затрат на ее изготовление. Изобретение может быть использовано для изготовления лопастей ветроэнергетических установок, лопастей винтов вертолетов, надводных и подводных судов, крыльев для судов на подводных крыльях, элементов конструкций летательных аппаратов, изготовляемых прессованием полимерно-композиционных материалов.

Получены результаты по модификации перхлорвиниловой краски нанопорошком диоксида кремния марки таркосил. Износостойкость такого модифицированного покрытия увеличилась в более чем 10 раз без изменения адгезии, коэффициента отражения в видимой области, упругих свойств.

Основные результаты работы

В результате проведенных фундаментальных исследований использования электронных пучков для воздействия на вещество получены данные об образовании новых наноразмерных структур в сочетании с комплексным исследованием их физико-химических

свойств и приложений в различных композиционных материалах. По содержанию диссертационной работы можно сформулировать следующие выводы.

1. Развит метод испарения веществ мощным релятивистским пучком электронов с последующей конденсацией их паров в атмосфере различных газов, позволяющий проводить синтез различных типов наноразмерных порошков в контролируемых условиях, регулировать в широком диапазоне размеры, структуру и свойства поверхности наночастиц, получать в зависимости от типа вещества наноструктуры с уникальными физико-химическими свойствами, причем производительность процесса их получения сопоставима с производительностью ряда существующих методов. Для полученных оксидных, металлических и полупроводниковых наноразмерных структур с использованием широкого спектра аналитических методов получены данные о средних размерах наноструктур, величине удельной поверхности, распределении по размерам, оптических свойствах коллоидных дисперсий, интенсивности фотолюминесценции, теплопроводности, диэлектрической проницаемости и других параметрах.

2. Впервые получены композитные (или гетерогенные) нанораз-мерные порошки, состоящие из наночастиц типа ядро-оболочка Си@БЮг, СиО@8Ю2, Ag@Si, многооболочечных наночастиц, янус-подобных наночастиц ТаБ12@&, «погремушечных» наноструктур -с объемом металлического ядра, существенно меньшим объема внутренней полости оболочки, полых наночастиц диоксида кремния.

3. Разработаны методы анализа тонкой структуры композитных наночастиц. С их помощью проанализированы возможные механизмы образования наночастиц, показано, что в процессе их получения существенное значение могут иметь сложные соотношения между температурами испарения-плавления, давлениями паров и параметрами поверхностного натяжения составляющих их веществ. Получены данные о физико-химических свойствах композитных частиц: распределении по размерам, плазмонном резонансе, отражающих свойствах, удельной поверхности, устойчивости к окислению. Обнаружено, что композитные наночастицы Ag/Si уменьшают время и напряжение порога переключения в жидких кристаллах.

методами исследования в кристаллах галогенидов таллия Т1Вг, Т1С1, а также в смешанных кристаллах Т1Вг-Т1С1 (КРС-6), Т1Вг-ТМ (КРС-5) впервые обнаружены собственные короткоживущие (время жизни около 5 мкс при 100 К) точечные наноразмерные дефекты. Короткоживущие дефекты в галогенидах таллия, обусловливающие полосы поглощения в ближней ИК-области и в видимой области спектра, вероятно, являются первичной френкелевской парой, состоящей из точечных дефектов Т12*У~ и 77°. Концентрация собственных короткоживущих дефектов через 100 не после облучения составляет 1Ч>1015 см"3.

5. Создан метод расчета фрактальной размерности и с использованием данных электронной просвечивающей микроскопии проведены сравнительные исследования структуры агломератов первичных наночастиц как в полученных, так и в модельных наноразмер-ных порошках аморфного диоксида кремния с гидрофильной и с модифицированной - гидрофобной поверхностью. Установлено, что в зависимости от условий получения, величины удельной поверхности и структуры поверхности первичные сферические нано-частицы объединяются в агломераты с фрактальной размерностью в диапазоне значений от 1,3 до 1,45.

6. Проведены исследования по использованию получаемых и модельных наноразмерных порошков в процессах создания широкого спектра керамических композиционных материалов. Найдено, в частности, что полученные путем спекания наноразмерного аморфного диоксида кремния при существенно более низких, чем для макропорошков температурах, стекловидные материалы прозрачны в видимом и ультрафиолетовом диапазоне. В результате комплексных исследований формообразования и спекания керамических образцов, составленных из различных комбинаций наноразмерных порошков оксида алюминия, оксида магния, диоксида кремния, создан процесс получения мелкозернистой (порядка нескольких микрон) плотной и высокопрочной керамики с микротвердостью до 16-18 ГПа, а в некоторых случаях и до 35 ГПа. По результатам анализа пространственного распределения компонентов методом атомно-силовой микроскопии зеренной и межзеренной структуры в сочетании с другими методами предложены объяснения существенного возрастания прочностных параметров полученных керамических материалов.

7. В результате проведения дополнительных исследований установлено, что синтезированные с помощью электронных пучков на-норазмерные структуры, а именно нанопорошки, могут найти применение при создании новых материалов с улучшенными физико-механическими свойствами, в частности, материалов для электронных устройств, кремнийорганических резин с регулируемыми значениями коэффициентов температурного расширения, лакокрасочных материалов с высокой износостойкостью, высокоэффективных теплоизоляторов, высокопрочных бетонов.

8. В целом проведенные в настоящей работе исследования являются основой перспективного направления, заключающегося в изучении процессов получения наноразмерных структур, в частности наноразмерных порошков, при воздействии.электронных пучков на вещество, изучении и поиске путей целенаправленного изменения свойств этих наноструктур, а также для создания новых веществ, которые могут найти применение в различных разделах современного материаловедения.

Список цитированной литературы

1. Иванов A.C., Борисов С.А. Поверхностная сегрегация и концентрационные неоднородности в мелких сферических частицах // Поверхность. - 1982. - №10. - С. 140-145.

2. Синтез наноразмерных материалов при воздействии мощных потоков энергии на вещество / A.B. Булгаков, Н.М. Булгаков, И.М. Бураков и др. - Новосибирск: Институт теплофизики СО РАН, 2009. - 462 с.

3. Yin Y., Rioux R.M., Erdonmez C.K., Hughes S., Somorjai G.A., Paul Alivisatos A. // Formation of Hollow Nanocrystals Through the Nanoscale Kirkendall Ь .'feet. Science. - 2004. -V. 304.-P. 711-714.

Основные публикации в рецензируемых журналах

1. Номоев A.B. Механизм образования радиационных дефектов в таллийсодержащих материалах / A.B. Номоев // Вестник БГУ. Сер. 9. Физика и техника. - 2006. - Вып. 4. - С. 104-107.

2. Григорьева JT.Г. Короткоживущие радиационные дефекты в галогенидах серебра / Л.Г. Григорьева, Д.К. Миллере, А.В. Номоев, Е.А. Котомин, В.Г. Артюшенко // Оптика и спектроскопия. - 1989. -Т.67. - Вып. 3. - С. 608-613.

3. Bardakhanov S.P., Volodin V.A., Efremov M.D., Cherepkov V.V., Fadeev S.N., Korchagin A.I., Marin D.V., Golkovskiy M.G., Tanashev Yu.Yu., Lysenko V.I., Nomoev A.V., Buyantuev M.D., Sangaa D. High Volume Synthesis of Silicon Nanopowder by Electron Beam Ablation of Si Ingot at Atmospheric Pressure // Japan. J. Appl. Physics. 2008. V.47. No.9. P. 7019-7022.

4. Bardakhanov S.P., Korchagin A.I., Kuksanov N.K., Lavrukhin A.V., Salimov R.A., Fadeev S.N., Cherepkov V.V., Veis M.E., Nomoev A.V., Bazarova D.Zh., Lysenko V.I., Golkovskiy M.G., Sangaa D. The Possibilities of Production of Nanopowders with High Power ELV Electron Accelerator // Radiation Physics and Chemistry. 2009. P. 21-29.

5. Бардаханов С.П. Получение и свойства нанопорошка закиси меди / С.П. Бардаханов, В.И. Лысенко, А.В. Номоев, Д.Ю. Труфа-нов, А.В. Фокин // Вопросы материаловедения. - 2009. - №4(60). — С. 48-52.

6. Бардаханов С.П. Получение нанопорошка никеля испарением исходного крупнодисперсного вещества на ускорителе электронов / С.П. Бардаханов, Ю.Я. Гафнер, С.Л. Гафнер, А.И. Корчагин, В.И. Лысенко, А.В. Номоев // ФТТ. - 2011. - Т. 53, вып. 4. - С. 797-802.

7. Бардаханов С.П. Исследование оптических свойств водного раствора наноразмерного порошка диоксида кремния / С.П. Бардаханов, А.П. Завьялов, К.В. Зобов, В.И. Лысенко, А.В. Номоев, В.В. Обанин, К.Н. Соболева, Д.Ю. Труфанов // Физика и химия стекла. -2009. - Т. 35, №2. - С.228-233.

8. Бардаханов С.П. Исследование электрофизических свойств наноразмерных порошков диоксида кремния, оксида алюминия и никеля / С.П. Бардаханов, А. П. Завьялов, К.В. Зобов, В.И. Лысенко, А.В. Номоев, В.В. Обанин, Д.Ю. Труфанов // Вестник НГУ. Сер. Физика. - 2009. - Т. 4, вып. 1. - С. 75-79.

9. Lysenko V.I., Bardakhanov S., Korchagin A., Kuksanov N., Lavrukhin A., Salimov R., Fadeev S., Cherepkov V., Veis M., Nomoev A. Possibilities of production of nanopowders with high power ELV electron accelerator // Bull. Mater. Sci., Vol. 34, No. 4,2011, pp. 677-681.

10. Temuujin J., Bardkhanov S., Nomoev A., Minjigmaa A., Dugersuren G. Preparation of tailored structure copper and

silicon/copper powders by a gas evaporation-condensation method // Bull. Mater. Sei., Vol. 32, No. 5, October 2009. P. 1-5. © Indian Academy of Sciences.

11. Номоев A.B. Синтез композитных медьсодержащих наноча-стиц / A.B. Номоев, С.П. Бардаханов, Д.Ж. Базарова // Известия вузов. Физика. - 2009. - №12/3. - С. 228-232.

12. Бардаханов С.П. Структура и свойства керамики на основе нанодисперсных порошков оксида гадолиния и оксида иттрия / С.П. Бардаханов, В.И. Лысенко, А.Н. Малов, H.A. Маслов, A.B. Номоев // Физическая мезомеханика. - 2008. - Т. 11, №5. - С. 111-114.

13. Бардаханов С.П. Создание керамики из нанопорошков диоксида кремния / С.П. Бардаханов, В.И. Лысенко, A.B. Номоев, Д.Ю. Труфанов // Физика и химия стекла. - 2008. - Т. 34, №4. - С. 665667.

14. Бардаханов С.П. Керамика из нанопорошков и её свойства / С.П. Бардаханов, В.И. Лысенко, A.B. Номоев, Д.Ю. Труфанов // Стекло и керамика. - 2008. - №12. - С. 10-13.

15. Бардаханов С.П. Свойства керамики из нанодисперсных порошков / С.П. Бардаханов, A.B. Ким, В.И. Лысенко, A.B. Номоев, Д.Ю. Труфанов, М.Д. Буянтуев, Д.Ж. Базарова // Неорганические материалы. - 2009. - Т.45, №3. - С. 379-384.

16. Бардаханов С.П. Получение и свойства керамики из нанопо-рошка диоксида циркония / С.П. Бардаханов, В.А. Емелькин, В.И. Лысенко, A.B. Номоев, Д.Ю. Труфанов // Стекло и керамика. -

2009. -Т.35, №5. - С.710-714.

17. Бардаханов С.П. Получение керамики из нанопорошка закиси меди и ее свойства / С.П. Бардаханов, В.И. Лысенко, A.B. Номоев, Д.Ю. Труфанов, A.B. Фокин // Вопросы материаловедения. -

2010.-№3(60).-С.82-85.

18. Номоев A.B. Синтез и исследование механических свойств керамики на основе нанодисперсных порошков оксида алюминия / A.B. Номоев, М.Д. Буянтуев // Вестник ВСГТУ. - 2010. - №4. - С.35-41.

19. Номоев A.B. Сверхмикротвердость корундовой керамики / A.B. Номоев // Письма в ЖТФ. - 2010. - Т.36, вып. 21. - С.46-53.

20. Бардаханов С.П. Влияние нанопорошка таркосила на свойства эмалей / С.П. Бардаханов, A.B. Ким, В.И. Лысенко, A.B. Номоев, Д.Ю. Труфанов, В.Ц. Лыгденов // Лакокрасочные материалы и их применение. - 2009. - №7. - С. 32.

21. Бардаханов С.П. Исследование прочностных и упругих

свойств каучука при добавке каноразмерного порошка диоксида кремния таркосил / С.П. Бардаханов, А.П. Завьялов, К.В. Зобов, В.И. Лысенко, A.B. Номоев, К.Н. Соболева, Г.В. Трубачеев // Каучук и резина. - 2009. - №5. - С. 1-5.

22. Номоев A.B. Влияние нанопорошка диоксида кремния на износостойкость лакокрасочного покрытия /A.B. Номоев, В.Ц. Лы-гденов // Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал. - 2010. - №3. - С. 19-24.

23. Номоев A.B. Повышение износостойкости перхлорвиниловой краски нанопорошком диоксида кремния / A.B. Номоев, В.Ц. Лы-гденов, С.П. Бардаханов // Вестник ВСГТУ. - 2010. - №3. - С.16-20.

24. Урханова Л.А. Мелкозернистый цементный бетон с нанодис-персным модификатором / Л.А. Урханова, С.А. Лхасаранов, A.B. Номоев, В.Ц. Лыгденов // Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал. - 2010. - №4 - С.42-52.

Публикации в других изданиях

1. Миллере Д.К. Накопление и рекомбинация радиационных дефектов в галогенидах таллия / Д.К. Миллере, Д.Л. Григорьева, A.B. Номоев, И.В. Белевич // Радиационно-стимулированные процессы в широкощелевых материалах. - Рига, 1987. - С.6 -19.

2. Григорьева Л.Г. Электронные процессы в твердых растворах галогенидов таллия / Л.Г. Григорьева, Д.К. Миллере, И.С. Лисиц-кий, Т.С. Лихолетова, A.B. Номоев // Известия АН Латв. ССР. Сер. Физ. и техн. наук. - 1988. -№3.

3. Миллере Д.К. Точечные радиационные дефекты в галогенидах таллия / Д.К. Миллере, Л.Г. Григорьева, A.B. Номоев // Известия АН Латв. ССР. Сер. физ. и техн. наук. - 1989. - №3.

4. Номоев A.B. Механизм образования радиационных дефектов в боросиликатном стекле, содержащем таллий / A.B. Номоев // Исследования в области молекулярной физики: сб. ст. - Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 1994.

5. Бардаханов С.П. Синтез нанопорошков кремния / С.П. Бардаханов, В .А. Володин, М.Д. Ефремов, В.В. Черепков, С.Н. Фадеев, А.И. Корчагин, Д.В. Марин, М.Г. Голковский, Ю.Ю. Танашев, В.И. Лысенко, A.B. Номоев, М.Д. Буянтуев, Д. Сангаа// Нанотехнологии и наноматериалы: сб. ст., посвящ. памяти д-ра физ.-мат. наук, проф. Г.-Н.Б. Дандарона. - Улан-Удэ: Изд-во БГУ, 2007. - С. 11-21.

6. Бардаханов С. Определение коэффициента теплопроводности нанопорошков диоксида кремния / С. Бардаханов, А. Завьялов, К. Зобов, В. Лысенко, А. Номоев, В. Обанин, Д. Труфанов // Наноин-дустрия. - 2008. - №5. - С. 24-26.

7. Бардаханов С.П. Получение и свойства нанопорошка оксида вольфрама и керамики из него / С.П. Бардаханов, В.И. Лысенко, А.В. Номоев, Д.Ю. Труфанов // Наука и технологии в промышленности. - 2008. - №4. - С. 39-41.

8. Бардаханов С.П. Двухпиковое распределение по размеру на-нокластеров никеля, полученных при испарении исходного крупнодисперсного вещества / С.П. Бардаханов, Ю.Я. Гафнер, С.Л. Гаф-нер, А.И. Корчагин, В.И. Лысенко, А.В. Номоев // Вестник ТвГУ. Сер. Физика. - 2009. - Вып. 6. - С.76-86.

9. Millers D.K., Grlgoijeva L.G., Nomoev A.V. Short-living Frenkel-type defects in T1C1 // Abstr. Int.Conf. on Defects in Insulating Crystals, Parma. 1988. P.181-182.

10. Миллере Д.К. Короткоживущие радиационные дефекты в га-логенидах таллия / Д.К. Миллере, Л.Г. Григорьева, А.В. Номоев // Тезисы докл. VI Всесоюз. конф. по физике диэлектриков. Секция «Диэлектрики в экстремальных условиях». - Томск, 1988. - С. 33.

11. Миллере Д.К. Изучение первичных процессов образования радиационных дефектов в галогенидах серебра / Д.К. Миллере, Л.Г. Григорьева, А.В. Номоев // Тезисы докладов VII Всесоюз. конф. по радиационной физике и химии неорганических материалов. - Рига, 1989. -С.125-126.

12. Nomoev A.V., Bardakhanov S.P., Buyantuev М., Bazarova D., Trufanov D.Yu. The research of some physical properties of nanodisperse hydroxyapatite, Si02 A1203, and nanoceramics produced from it // Presentation at IV International Conference on Contemporary Physics, August 13-20, 2007. - Ulaanbaavr, 2007. - P. 54.

13. Bardakhanov S.P., Korchagin A.I., Kuksanov N.K., Lavrukhin A.V., Salimov R.A., Fadeev S.N., Cherepkov V.V., Veis M.E., Nomoev A.V., Bazarova D.Zh., Lysenko V.I., Sangaa D. The Possibilities of Production of Nanopowders with High Power ELV Electron Accelerator// Int. Meeting of Radiation Processing, London, Sept. 21-25, 2008: Abstracts. - London, 2008.

14. Бардаханов С.П. Метод производства нанопорошков оксидов, исследование их свойств и применений / С.П. Бардаханов, Д.Н. Кобылкин, А.И. Корчагин, А.В. Номоев, Р.А. Салимов, Д.Ю. Тру-

фанов, С.Н. Фадеев, В.В. Черепков // Современные проблемы теоретической и прикладной механики: материалы всерос. семинара. 10-12 апреля 2007 г. - Новосибирск, 2007. - С. 22.

15. Bardakhanov S.P., Golkovski M.G., Korchagin A.I., Kuksanov N.K., Lavrukhin A.V., Salimov R.A., Fadeev S.N., Cherepkov V.V., Nomoev A.V. New Way of Nanopowders Production by Electron Beam Evaporation at Atmospheric Pressure // Presentation at IV Intternational Conference on Contemporary Physics, August 13-20, 2007. Ulaanbaatar,

2007.-P. 67.

16. Bardakhanov S.P., Kim A.V., Lysenko V.I., Nomoev A.V., Trufanov D.Yu., Buyantuev M.D., Bazarova D.Zh. The ceramic preparation of nanopowders and the experimental investigation of its properties // Methods of Aerophysical Research. 14th international conference, Novosibirsk, June 30 July 6, 2008: Abstracts. - Novosibirsk,

2008. P. 60-61.

17. Bardakhanov S.P., Volodin V.A., Efremov M.D., Cherepkov V.V., Fadeev S.N., Korchagin A.I., Marin D.V., Golkovskiy M.G., Tanashev Yu.Yu., Lysenko V.I., Nomoev A.V., Sangaa D. Sinthesis of silicon nanopowder by electron beam ablation of Si ingot at atmospheric pressure // Methods of Aerophysical Research. 14th international conference, Novosibirsk, June 30 - July 6, 2008: Abstracts. -Novosibirsk, 2008. P.62-63.

18. Номоев A.B. Синтез и исследование композитных наноструктур / A.B. Номоев, С.П. Бардаханов // XI Международная школа-семинар по люминесценции и лазерной физике. - Иркутск, 2008. -С. 78-80.

19. Номоев А.В. Синтез и исследование медьсодержащих нано-композитов / А.В. Номоев, С.П. Бардаханов // Наноматериалы и нанотехнологии. Физика конденсированного состояния вещества. Физика и техника низкотемпературной плазмы: сб. тр. всерос. на-уч.-практ. конф. с междунар. участием. - Улан-Удэ, 2008. - С. 1013.

20. Бардаханов С.П. Получение керамики из нанопорошков / С.П. Бардаханов, А.В. Ким, В.В. Обанин, А.В. Номоев, Д.Ю. Тру-фанов // Современные проблемы теоретической и прикладной механики: материалы всерос. семинара. 10-12 апреля 2007 г. - Новосибирск, 2007. - С. 24.

21. Бардаханов С.П. Структура и свойства нанокерамики на основе порошка оксида алюминия / С.П. Бардаханов, А.В. Ким, В.И.

Лысенко, Н.А. Маслов, А.В. Номоев, И.А. Рожин, Д.Ю. Труфанов, Д.Ж. Базарова // Наноиндустрия. - 2009. - №2. - С.22-25.

22. Бардаханов С.П. Получение керамики из наноразмерных порошков и исследование ее свойств / С.П. Бардаханов, А.В. Ким, В.И. Лысенко, А.В. Номоев, Д.Ю. Труфанов, М.Д. Буянтуев // Фи-зикохимия ультрадисперсных (нано-)систем: тезисы докл. VIII Все-рос. конф. (Белгород, 10-14 ноября 2008 г.). - Белгород: Изд-во Бел-ГУ, 2008.

23. Zharkova G.M., Khachaturyn V.M., Nomoev A.V., Ivanov D.N. Optical Properties of Polymer Dispersed Liquid Crystal Doped by Nanoparticles // 14th International Topical Meeting Optics of Liquid Crystals, Yerevan, September 25 - October 1, 2011 // Book of Abstracts. - Yerevan, Armenia. P. 2.

Патенты

1. Номоев A.B., Бардаханов С.П. Патент №2412784 (13) С2 RU (И) «Способ получения композитных медьсодержащих нанопо-рошков» от 03.02.2009.

2. Пнев А.Г., Федоров А.В., Номоев А.В., Лыгденов В.Ц. Патент №95311 U127 от 27.06.2010 на полезную модель «Устройство для термокомпрессионного формования изделий из полимерных композиционных материалов»

3. Номоев А.В., Лыгденов В.Ц., Николаев Ц.Н. Положительное решение о выдаче патента по заявке №2010121489 на патент «Способ получения покрытия из краски на основе перхлорвиниловой и глифталевой смол» от 24.06.2011.

4. Номоев А.В., Буянтуев М.Д., Бардаханов С.П. Положительное решение о выдаче патента по заявке №2010130390 на патент «Способ получения корундовой керамики» от 12.01.2011.

Подписано в печать 27.02.12. Формат 60 х 84 1/16. Усл. печ. л. 2,4. Тираж 100. Заказ 29.

Издательство Бурятского госуниверситета 670000, г.Улан-Удэ, ул.Смолина, 24 а E-mail: riobsu@gmail.com

Содержание диссертации автор исследовательской работы: доктора физико-математических наук, Номоев, Андрей Валерьевич

Введение.

Глава 1. Современное состояние исследований получения, строения и свойств гомогенных и композитных ультрадисперсных (нано-) порошков.

1.1. Методы получения ультрадисперсных (нано-) частиц.

1.2. Гомогенные нанопорошки.

1.2.1. Теплопроводящие свойства наноструктур.

1.2.2. Оптические свойства растворов нанопорошков.

Люминесценция кремния.

1.2.3. Использование фрактального анализа для изучения свойств нанопорошков

1.2.4. Функция распределения частиц по размерам.

1.2.5. Модели формирования гомогенных наночастиц, полученных методом испарения-конденсации.

1.3. Композитные наночастицы. Строение, свойства и механизмы образования.

1.3.1. Образование нано- (гетерогенных) композитных частиц.

1.3.2. Получение частиц ядро-оболочка.

Особенности диаграммы состояния системы медь-кремний (Cu-Sí).

1.3.3. Композитные наночастицы Ag-Si.

Особенности диаграммы состояния системы серебро-кремний (Ag-Si).

1.3.4. Янус-подобные наночастицы.

Фазовая диаграмма Ta-Si.

1.3.5. Полые наночастицы.

Антиотражающие покрытия.

1.3.6. Оптические свойства металлсодержащих композитных наночастиц.

1.4. Корундовая керамика.

1.5. Свойства кристаллов галогенидов таллия.

Выводы по главе 1.

Глава 2. Методика экспериментов и объекты исследования.

2.1. Электронно-лучевой метод получения нанопорошков.

2.1.1. Взаимодействие электронов с веществом.

Удельные потери энергии электронами.

Экстраполированный пробег электронов.

2.2. Методики характеризации наноструктур.

2.2.1. Методы микроскопии.

Электронная микроскопия.

Атомно-силовая микроскопия.

2.2.2. Методика определения удельной поверхности, рентгенофазовый анализ 68 Определение размера наночастиц методом рентгеновской дифрактометрии 69 Метод малоуглового рентгеновского рассеяния (МУРР).

2.3. Описание экспериментальных условий получения керамики.

2.3.1. Изготовление образцов керамики на основе АКР-50.

2.3.2. Процессы прессования и спекания.

2.3.3. Оборудование и методы исследования.

Люминесценция и спектры комбинационного рассеяния света.

2.4. Методы исследования галогенидов таллия, AgCl, боросиликатных стекол с таллием и без таллия.

2.4.1. Методика исследования короткоживущих дефектов.

2.4.2. Оценка погрешности абсорбционных и люминесцентных измерений с временным разрешением.

2.4.3. Методика измерения стационарной люминесценции.

2.4.4. Исследуемые образцы.

Глава 3. Получение и свойства гомогенных нанопорошков испарением исходных веществ на ускорителе электронов.

3.1. Синтез нанопорошков различных веществ.

3.1.1. Диоксид кремния SÍO2.

Анализ нанопорошков диоксида кремния методом малоуглового рентгеновского рассеяния (МУРР).

Фрактальный анализ нанодисперсных порошков диоксида кремния.

Применение малоуглового рассеяния рентгеновского излучения для определения фрактальной размерности нанопорошков диоксида кремния.

Исследование конгломератов нанодисперсного диоксида кремния методом атомно-силовой микроскопии.

3.1.2. Оксид магния MgO, оксид алюминия AI2O3, оксид кремния SiO, закись меди CU2O, диоксид титана ТЮг, оксид вольфрама WO3.

3.1.3. Диоксид гадолиния GCI2O3 и диоксид иттрия Y2O3.

3.1.4. Металлы (тантал Та, молибден Мо, никель Ni, алюминий Al, серебро Ag)

3.1.5. Кремний Si.

3.1.6. Нитрид алюминия A1N.

3.1.7. Нитрид титана TiN.

3.2. Свойства полученных нанопорошков.

3.2.1. Экспериментальное определение коэффициента теплопроводности нанопорошков диоксида кремния.

3.2.2. Исследование электрофизических свойств наноразмерных порошков диоксида кремния, оксида алюминия и никеля.

3.2.3. Исследование оптических свойств водного раствора наноразмерного порошка диоксида кремния.

Результаты и их обсуждение.

3.2.4. Видимая фотолюминесценция нанопорошков кремния.

3.2.5. Взаимодействие нанопорошка закиси меди с электромагнитным излучением

Выводы по главе 3.

Глава 4. Композитные наноразмерные структуры.

4.1. Свойства и особенности получения композитных наноразмерных структур . 137 4.1.1. Определение парциального давления паров различных веществ.

4.2. Получение медьсодержащих наночастиц.

4.2.1. Термодинамическое моделирование системы Cu-Si.

4.2.2. Определение поверхностного натяжения двухкомпонентных жидкостей

4.2.3. Получение наноразмерных частиц меди.

4.3. Получение композитных медьсодержащих наночастиц ядро-оболочка.

4.3.1. Особенности получения Cu@Si02.

4.3.2. Характеризация наночастиц Cu-Si.

4.3.3. Механизм образования композитных частиц с учетом разницы температур испарения.

4.3.4. Структура, морфология композитных наночастиц Cu/Si.

4.3.5. Модель образования наночастиц ядро-оболочка.

4.4. Синтез, строение и механизм образования наночастиц металл/полупроводник Ag/Si методом испарения-конденсации.

4.4.1. Получение композитных серебросодержащих наночастиц Ag/Si.

4.4.2. Термодинамическое моделирование системы Ag-Si.

4.4.3. Зависимость размера частиц от расхода аргона и тока пучка.

4.4.4. Образование композитных наноструктур Ag/Si.

4.4.5. Влияние параметров процесса получения композитных нанопорошков на средний диаметр частиц на примере Ag-Si.

4.5. Синтез, механизм образования янус-подобных наночастиц TaSi2@Si.

4.5.1. Термодинамическое моделирование системы Ta-Si.

4.5.2. Особенности получения янус-подобных наночастиц TaSi2@Si.

4.5.3. Характеризация янус-подобных (Janus-like) наночастиц TaSi2/Si.

4.5.4. Механизм создания янус-подобных (Janus-like) наночастиц TaSi2/Si.

4.6. Условия получения и механизм образования композитных наночастиц.

4.7. Синтез и свойства полых наночастиц диоксида кремния.

4.7.1. Существующие способы создания полых наночастиц.

4.7.2. Получение полых наночастиц и механизмы образования полых наночастиц диоксида кремния.

4.7.3. Получение Cu0@Si02.

4.7.4. Определение морфологии полых наночастиц методом АСМ.

4.7.5. Достоверность изображения полых наночастиц методом АСМ.

4.8. Медьсодержащие наноструктуры и их оптические спектры.

4.8.1. Особенности получения медьсодержащих наноструктур.

4.8.2. Результаты исследований и их обсуждение.

4.8.3. Плазмонное поглощение медных наночастиц.

4.8.4. Получение медьсодержащих наноструктур на основе кремнийорганиче-ской резины.

4.8.5. Получение и свойства композитных нановолокон.

Выводы по главе 4.

Глава 5. Нано- и субнапоразмерные радиационные дефекты в кристаллах галогенидов таллия и серебра.

5.1. Короткоживущие радиационные дефекты в исследованных материалах.

5.1.1. Наведенное оптическое поглощение в галогенидах таллия и анализ его возможных механизмов.

5.1.2. Подпороговый механизм создания радиационных дефектов.

5.1.3. Первичные радиационные дефекты.

5.1.4. Модели дефектов и механизм их образования в галогенидах таллия.

5.2. Радиационные дефекты в AgCl.

5.2.1. Механизм образования дефектов при низких температурах.

5.2.2. Наведенное поглощение в боросиликатном стекле, содержащем таллий

5.3. Электронные процессы в твердых растворах галогенидов таллия.

5.3.1. Край фундаментального поглощения в системе TIBr-TlJ.

5.4. Люминесценция в системе TIBr-TJ.

Выводы по главе 5.

Глава 6. Получение керамики из нанопорошков и ее свойства.

6.1. Керамика из диоксида кремния Si02.

6.2. Керамика на основе ультрадисперсных порошков оксида алюминия.

6.2.1. Механизм существенного влияния нанодисперсной добавки диоксида кремния на твердость керамики.

6.2.2. Люминесценция керамики на основе нанопорошков оксида аллюминия АКР-А

6.3. Керамика из диоксида титана ТЮг.

6.4. Керамика из оксида гадолиния и оксида иттрия.

6.5. Керамика из диоксида циркония Zr02.

6.6. Керамика из окиси меди СиО.

6.7. Керамика из оксида вольфрама WO3.

6.8. Керамика из карбида вольфрама WC.

Выводы по главе 6.

Глава 7. Разработка областей применения нанопорошков, полученных электронно-лучевым методом.

7.1. Способ получения покрытия из краски на основе перхлорвиниловой и глифта-левой смол.

7.1.1. Технический результат.

7.1.2. Результаты испытаний.

7.1.3. Примеры выполнения.

7.2. Устройство для термокомпрессионного формования полимерных композиционных материалов.

7.3. Способ получения корундовой керамики.

7.3.1. Технический результат.

7.3.2. Примеры выполнения.

7.4. Исследование прочностных и упругих свойств каучука при добавке нанораз-мерного порошка диоксида кремния.

7.5. Способ получения нанодисперсных композитных порошков.

7.5.1. Обоснование полученного нового вещества и его свойств.

Введение диссертация по физике, на тему "Механизмы образования, строение и физические свойства наноразмерных структур, полученных облучением электронными пучками"

Актуальность темы. Наноразмерные среды на протяжении последнего десятилетия являются объектом пристального внимания. Получение и исследование свойств высокодисперсных порошков различных веществ являются актуальным разделом современной науки и технологий. Важное место в этих исследованиях занимают композиционные материалы с наноструктурной морфологией отдельных элементов, поскольку особые свойства нанодис-персных материалов могут способствовать их широкому применению, например, в нелинейной оптике и радиоэлектронике в качестве оптических и электропроводящих сред.

С точки зрения механических, оптических и в целом электрофизических свойств наиболее интересны композитные нанопорошки, свойства которых: мало изучены. В зависимости от структуры нанокомпозитных частиц могут наблюдаться изменения свойств в широких пределах с проявлением кванто-воразмерных эффектов. Например, композитные материалы с использованием смешанных кристаллов галогенидов таллия являются перспективными материалами для оптоэлектроники в качестве детекторов жесткого ионизирующего излучения с высокой разрешающей способностью. Однако для установления типа первичных нанодефектов и механизма их образования в этих материалах при воздействии пучка электронов необходимо проведение соответствующих фундаментальных исследований.

В последние годы с целью повышения скорости передачи информации в микросхемах повышают частоту электромагнитных волн. Для этого необходимы подложки с очень низкой диэлектрической проницаемостью, чтобы уменьшить паразитную емкость, создаваемую в цепи между подложкой и проводниками. Таким свойством обладают полые наноструктуры (hollow structures) из диоксида кремния, напыленные на кремниевую подложку. Уменьшение диэлектрической проницаемости такой системы происходит вследствие заполнения пустот в наночастице воздухом, как известно, со значением диэлектрической проницаемости, близкой к единице. Исследования, проводимые в этом направлении, являются весьма актуальной областью современной науки. Кроме этого, эффект уменьшения диэлектрической проницаемости, обусловленный добавлением полых наночастиц в покрытие, приводит к уменьшению коэффициента отражения света в ультрафиолетовой и видимой областях спектра (ЦУ^эШк). Этот эффект используется для создания антиотражающих покрытий. Уменьшение теплопроводности материалов, наполненных полыми диэлектрическими частицами, также имеет значение с практической точки зрения. Полые наночастицы перспективны как средство доставки активных веществ, например лекарств, к нужному органу с лечебной целью, формирования его изображения и меток.

В настоящее время большое количество работ направлено на получение и исследование металлических наночастиц. В то же время их свойства, особенно в композиции с другими диэлектрическими веществами, до конца не изучены. Данные материалы проявляют свойства, обусловленные квантово-размерными эффектами, такими как высокая поглощающая способность электромагнитного излучения в ВЧ- и СВЧ-диапазонах, проявляющаяся в высоких значениях кубической восприимчивости. Так, например, композиционные материалы, основанные на диэлектриках, содержащих металлические наночастицы, проявляют нелинейно-оптические свойства: из известных у на сегодняшний день в литературе наиболее высокое значение 10" ед. СГСЕ, измеренное вблизи длины волны 590 нм плазмонного резонанса Си наночастиц. Достигнутое значение кубической восприимчивости для частиц меди является максимально приближенным к теоретически предсказываемым предельным величинам. Кроме того, установлено, что время нелинейно-оптического отклика оказывается короче 2 пикосекунд. Эти свойства могут управляться переменным размером, морфологией и композицией наночастиц, что позволяет создавать новые вещества с расширенными или совершенно другими свойствами, отличными от свойств исходных веществ.

Немаловажное значение имеют вопросы фундаментального характера: практически отсутствуют физические модели образования гетерогенных на-ночастиц, синтезированных испарением и конденсацией в потоке охлаждающего инертного газа. Химические способы получения наночастиц, в частности металлов, хорошо известны, но при этом наночастицы, образующиеся в результате реакций восстановления или ионного обмена, всегда содержат ионы и продукты реакции, отделение которых представляет трудную, а порою неразрешимую задачу. Кроме того, известными на сегодня способами получения композитных наночастиц производится малое (миллимоли, миллиграммы-граммы) их количество. Поэтому получение наноразмерных структур (частиц, порошков) физическим способом - облучением вещества пучком электронов - является перспективным направлением получения чистых наноматериалов.

Сплав системы серебро-кремний (А§-81) представляет интерес с точки зрения фундаментальной науки и технологических приложений как модель эвтектической системы. Использование серебра (Ag) в микроэлектронике обусловлено его высокой проводимостью и высокой устойчивостью к образованию силицидов. Большая фоточувствительность А§, огромный плазмон-ный резонанс в видимой области спектра обусловливают его расширяющееся применение в оптоэлектронике. Происходит усиление интенсивности люминесценции центров свечения Рг3+, Ьа3+ и других веществ более чем на порядок при добавлении композитных наночастиц. Усиление обусловлено резонансной передачей энергии поверхностных плазмонов композитных наноструктур этим центрам люминесенции.

При использовании наночастиц серебра в качестве биосенсоров возникает единственная, но очень серьезная проблема: наночастицы с поверхности выделяют токсичные для клеток ионы серебра. Однако оболочка из диоксида кремния не влияет на световые свойства биосенсоров на основе наночастиц серебра, если частицы покрыты ею герметично. Кроме того, оболочка наночастиц уменьшает их размеры и агломерацию. Поэтому в последнее время синтез, изучение свойств композитных А§/81 наноструктур, в том числе обо-лочечных наночастиц, привлекают многих исследователей.

Уникальные свойства композитных янус-подобных наночастиц обусловили интерес исследователей к их синтезу. Силицид тантала (Та812) обладает привлекательным сочетанием свойств, включающих в себя высокую температуру плавления, высокий модуль упругости, высокое сопротивление окислению на воздухе, а также относительно низкую плотность. Приготовленные с применением нанопорошков керамические материалы в силу уменьшения размеров зерен могут приобретать улучшенные механические и электроизолирующие свойства. Известно, что многие параметры частиц, составляющих порошки, зависят от способа их получения, в то же время модифицирование материалов нанопорошками может приводить к существенному изменению свойств конечного продукта. В теоретическом и прикладном аспектах необходимо изучение этих явлений для установления закономерностей и разработки эффективных способов получения новых материалов. В то же время исследований, в которых бы имело место, с одной стороны, получение нано-размерных компонентов в достаточно большом объеме, а с другой - сочетание комплексного изучения их физико-химических свойств с исследованием свойств конечных материалов для логически обоснованного применения на практике, пока еще недостаточно. В этом смысле одним из перспективных направлений получения нанопорошков является высокопроизводительный способ газофазного синтеза, основанный на испарении исходных веществ релятивистским пучком электронов с последующей транспортировкой паров и осаждением наночастиц в среде инертных газов. Важным также является установление влияния условий синтеза, например, компактирования, температуры спекания, модификации наноразмерными добавками на формирование структуры и свойств материалов. Проведенные исследования будут служить основой для создания перспективных материалов с заданными свойствами для их практического применения.

Задачами диссертационной работы являются:

2. Изучение и анализ физико-химических свойств полученных нанопорошков.

4. Разработка на основе свойств нанопорошков, полученных по высокопроизводительному электронно-лучевому способу; развитие некоторых потенциальных областей их применения: улучшение характеристик материалов, использование в различных технологиях и процессах, синтез новых прочных керамических материалов, модификация красок, силиконовой резины.

Перечисленные задачи решались при выполнении исследований по госбюджетным и хоздоговорным тематикам, проводившихся в Бурятском государственном университете в 2006-2011 гг., Институте физики твердого тела Латвийского университета (Institute of Solid State Physics), Институте теоретической и прикладной механики СО РАН. Работа поддерживалась грантами и договорами РФФИ-Монголия 2007-2008 гг., РФФИ 2009-2010 г., грантом Министерства образования Республики Бурятия по созданию научно-производственной лаборатории с целью получения и изготовления керамических материалов и резиновых изделий на основе нанопорошков по государственному контракту, ОАО «Улан-Удэнский лопастной завод», ФЦНП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» 2011 г.

Научная новизна изложенных в работе результатов заключается в следующем:

2. Впервые физическим методом в макроколичествах получены композитные порошки, состоящие из слабоагломерированных наночастиц металлов, типа ядро-оболочка Си@8Ю2) СиО@8Ю2, янус-подобных наночастиц Та812@8ь Установлена их морфология, фазовый состав, структура. Получены нанопорошки, состоящие из частиц с многоуровневой внутренней структурой: наносфер, а также погремушечных наноструктур типа ядро - полая оболочка. Определены механизмы образования композитных структур, в основе которых - обнаруженная в настоящей работе наноразмер-ная диффузия Киркендалла и вытекание расплавленного металла через макропоры оболочки.

3. Разработаны методы анализа тонкой структуры композитных наночастиц. С их помощью проанализированы возможные механизмы образования наночастиц, показано, что в процессе их получения существенное значение могут иметь сложные соотношения между температурами испарения-плавления, давлениями паров и параметрами поверхностного натяжения составляющих их веществ. Получены данные о физико-химических свойствах композитных частиц: распределение по размерам, плазмонном резонансе, отражающих свойствах, удельной поверхности, устойчивости к окислению.

4. Получены нанопорошки диоксида кремния с модифицированной поверхностью, как гидрофильные, так и гидрофобные, с высокой удельной поверхностью. Установлена их фрактальная размерность.

6. Показано, что введение наноразмерного порошка диоксида кремния в алюмооксидную керамику приводит к упрочнению межзеренных границ.

Научная и практическая ценность работы.

Разработан способ получения композитных металлсодержащих нанопо-рошков, состоящих из наночастиц типа ядро-оболочка.

Найденные закономерности формирования структуры керамик могут являться основой для направленного синтеза методом компактирования на-ноструктурных материалов с заданным фазовым составом, дисперсностью, твердостью, пористостью. Полученные в ходе настоящего исследования результаты существенно расширяют данные о процессах формирования структуры и свойств наноструктурированных материалов. Модификация силиконовой резины нанопорошками позволила разработать новый способ изготовления изделий из полимерных композиционных материалов методом термокомпрессионного формования. Получен патент на полезную модель «Способ термокомпрессионного формования полимерных композиционных материалов». На основе этого способа в ЗАО «Улан-Удэнский лопастной завод» разработана технология производства оболочек рулевого винта вертолета Ми-8.

Создана технология модификации лакокрасочных материалов. Добавки нанопорошка диоксида кремния в поливинилхлоридную эмаль приводят к более чем двукратному повышению ее износостойкости без потери других характеристик согласно ее техническим условиям. На основе этой работы проводятся промышленные испытания модифицированной нанопорошками краски в ЗАО «Улан-Удэнский лопастной завод» и получен патент на способ повышения износостойкости перхлорвиниловой эмали нанодисперсным диоксидом кремния. Полученные результаты свидетельствуют как о решающем влиянии наноразмерных порошков на улучшение свойств уже существующих материалов, так и о возможности создания материалов с принципиально новыми свойствами.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Воздействие мощного релятивистского пучка электронов на вещества, приводящее к их испарению, конденсации из паровой фазы и к формированию в больших количествах гомогенных нанопорошков, обладающих нехарактерными свойствами для монолитного состояния вещества: высокой удельной поверхностью, низкой теплопроводностью и диэлектрической проницаемостью, люминесценцией.

2. Образование структуры и состава композитных наночастиц типа ядро-оболочка, янус-подобных наночастиц в процессе воздействия мощного релятивистского пучка электронов на два монолитных вещества.

5. Создание первичных короткоживущих радиационных дефектов по подпороговому механизму под действием импульсного пучка электронов в чистых и композитных кристаллах галогенидов таллия Т1С1, ТШг, КРС-5, КРС-6. Радиационные дефекты являются комплементарными, создаются в катионной подрешетке и обладают двумя ярко выраженными полосами поглощения в видимом и ближнем ИК-спектральном диапазоне.

6. Условия синтеза ряда оксидных керамик с использованием ступенчатого прессования и спекания нанопорошков, полученных под действием релятивистского пучка электронов. Керамика, созданная на основе субмикронных и наноразмерных порошков оксида алюминия, обладает повышенной твердостью, обусловленной субмикронной структурой зерна и образованием прочной границы раздела зерен.

7. Нанопорошки, синтезированные электронно-лучевым способом, являющиеся основой для материалов с улучшенными физико-механическими свойствами по сравнению с отечественными и мировыми аналогами:

- модифицированная перхлорвиниловая краска, обладающая более высоким значением износостойкости без потери других свойств, важных для практического использования, что связано с достигнутым балансом между количеством дополнительных связей, образующихся между длинными полимерными молекулами, и создающимися при этом порами, за счет введения нанодисперсного порошка диоксида кремния;

- кремнийорганическая резина, модифицированная нанопорошками различных веществ. Изменение коэффициента теплового объемного расширения и создаваемого при этом давления модифицированной резины по всему объему происходит вследствие изменения в ней содержания нанопорошков;

- высокопрочный бетон, модифицированный нанопорошком диоксида кремния.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Втором всесоюзном семинаре-совещании по механизмам релаксационных процессов в стеклообразных системах (Улан-Удэ, 1985), Прибалтийском семинаре по физике оксидных диэлектриков (Лохусалу, 1988), всесоюзной конференции по физике диэлектриков в секции «Диэлектрики в экстремальных условиях» (Томск, 1988), Первом региональном семинаре «Физика импульсных радиационных воздействий» (Томск, 1988), 16-й межвузовской конференции молодых ученых по химии и физике твердого тела (Ленинград, 1989), Второй республиканской конференции по физике твердого тела (Ош, 1989), ежегодных научных конференциях Латвийского университета (Рига, 1986-1989), 8-th International Conference on ELECTRON BEAM TECHNOLOGIES (Varna, 2006), 5-й международной научной конференция «Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах» (Ташкент, 2006), 15th International Symposium «Nanostructures: Physics and Technology» (Novosibirsk, 2007), II Всероссийской конференции по нано-материалам «НАНО-2007» (Новосибирск, 2007), International Conference on Methods of Aerophysical Research (Novosibirsk, 2007-2008), всероссийском семинаре «Современные проблемы теоретической и прикладной механики» (Новосибирск, 2007), IV International Conference on Contemporary Physics (Ulaanbaatar, 2007), международном семинаре «Проблемы технологического образования в Бурятии и Монголии» (Улан-Удэ, 2007), International Conference on Advanced Materials (Kottayam, India, 2008), всероссийской конференции «Актуальные проблемы строительной отрасли» (Новосибирск, 2008), International Baltic Sea Region Conference «Functional materials and nanotechnologies» (Riga, 2008), RuPAC-2008 (Zvenigorod, 2008), 12th European Particle Accelerator Conference (Genoa, Italy, 2008), XXIII Международной конференции «Уравнения состояния вещества» (Эльбрус, 2008), Int. Meeting of Radiation Processing (London, 2008), 8-й всероссийской конференция «Фи-зикохимия ультрадисперсных (нано-) систем» (Белгород, 2008), международном форуме по нанотехнологиям (Москва, 2008), всероссийской конференции «Наноматериалы и технологии» (Улан-Удэ, 2008), 16th International Symposium «Nanostructures: Physics and Technology» (Vladivostok, 2008), ежегодных научных конференциях Бурятского государственного университета 2006-2009 гг., на XI Международной школе-семинаре по люминесценции и лазерной физике (Иркутск, 2008), международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в науке и образовании» (Улан-Удэ, 2009), всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Наноматериалы и технологии. Физика конденсированного состояния. Физика и техника низкотемпературной плазмы» (Улан-Удэ, 2010), ежегодной научной конференции Восточно-Сибирского государственного технологического университета (Улан-Удэ, 2010), международной научно-технической конференции «Нанотехнологии функциональных материалов» (Санкт-Петербург, 2010), XIV Международной тематической конференции по оптике жидких кристаллов (Yerevan, Armenia, 2011).

Личный вклад автора. Автору принадлежит формулировка целей и методологии проведенных исследований. Им обобщены данные и установлены взаимосвязи между условиями синтеза и физико-химическими характеристиками нанопорошков, разработан способ формирования композитных наноча-стиц: типа ядро-оболочка, полых наночастиц диоксида кремния, янус-подобных под воздействием электронного пучка, предложена модель образования. Проведены расчеты теплопроводности, фрактальной размерности, исследования оптических свойств нанопорошков, обработаны и проанализированы данные, полученные методом просвечивающей, сканирующей электронной микроскопии, РФА, ИК-спектроскопии. Автором в лаборатории физики наносистем БГУ разработаны методики зондовой сканирующей микроскопии, фрактального анализа по определению микротвердости, теплопроводности, оптических, механических свойств нанодисперсных материалов и проведены соответствующие исследования. Автор лично усовершенствовал установку по определению короткоживущего наведенного поглощения в ближней ИК-области в Институте физики Латвийского университета, внедрив источник импульсного излучения в ее зондирующий тракт. В большинстве статей и патентов является основным соавтором.

Заключение диссертации по теме "Физика конденсированного состояния"

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

На основе анализа литературных источников и сделанных в первой главе выводов проведены фундаментальные исследования использования электронных пучков для воздействия на вещество. Получены данные об образовании новых наноразмерных структур в сочетании с комплексным исследованием их физико-химических свойств и приложений в различных композиционных материалах. По содержанию диссертационной работы можно сформулировать следующие выводы.

2. Впервые получены композитные (или гетерогенные) наноразмерные порошки, состоящие из наночастиц типа «ядро-оболочка» Си@^Ю2, СиО@ВЮ2, многооболочечных наночастиц, «янус»-подобных наночастиц Та812@Би «погремушечных» наноструктур - с объемом металлического ядра существенно меньшим объема внутренней полости оболочки, полых наночастиц диоксида кремния.

3. Разработаны методы анализа тонкой структуры композитных наночастиц. С их помощью проанализированы возможные механизмы образования наночастиц, показано, что в процессе их получения существенное значение могут иметь сложные соотношения между температурами испарения-плавления, давлениями паров и параметрами поверхностного натяжения составляющих их веществ. Получены данные о физико-химических свойствах композитных частиц: распределении по размерам, плазмонном резонансе, отражающих свойствах, удельной поверхности, устойчивости к окислению. Обнаружено, что композитные наночастицы А§/81 уменьшают время и напряжение порога переключения в жидких кристаллах.

4. Разработаны процессы создания радиационных точечных дефектов в кристаллах галогенидов таллия при воздействии на них импульсным электронным пучком. Спектрально-кинетическими методами исследования в кристаллах галогенидов таллия Т1Вг, Т1С1, а также в смешанных кристаллах Т1Вг-Т1С1 (КРС-6), Т1Вг-Ти (КРС-5) впервые обнаружены собственные корот-коживущие (время жизни около 5 мкс при 100 К) точечные наноразмерные дефекты. Короткоживущие дефекты в галогенидах таллия, обуславливающие полосы поглощения в ближней ПК-области и в видимой области спектра, вероятно, являются первичной френкелевской парой, состоящей из точечных дефектов Т1г+У~ и 77,°. Концентрация собственных короткоживущих дефектов

I Г 1 через 100 не после облучения составляет N>10 см" .

5. Создан метод расчета фрактальной размерности и, с использованием данных электронной просвечивающей микроскопии, проведены сравнительные исследования структуры агломератов первичных наночастиц как в полученных, так и в модельных наноразмерных порошках аморфного диоксида кремния с гидрофильной и с модифицированной - гидрофобной поверхностью. Установлено, что в зависимости от условий получения, величины удельной поверхности и структуры поверхности первичные сферические наночастицы объединяются в агломераты с фрактальной размерностью в диапазоне значений от 1,3 до 1,45.

6. Проведены исследования по использованию получаемых и модельных наноразмерных порошков в процессах создания широкого спектра керамических композиционных материалов. Найдено, в частности, что полученные путем спекания наноразмерного аморфного диоксида кремния при существенно более низких, чем для макропорошков температурах стекловидные материалы прозрачны в видимом и ультрафиолетовом диапазоне. В результате комплексных исследований формообразования и спекания керамических образцов, составленных из различных комбинаций наноразмерных порошков оксида алюминия, оксида магния, диоксида кремния создан процесс получения мелкозернистой (порядка нескольких микрон) плотной и высокопрочной керамики с микротвердостью до 16-18 ГПа, а в некоторых случаях и до 35 ГПа. По результатам анализа пространственного распределения компонентов методом атомно-силовой микроскопии зеренной и межзеренной структуры в сочетании с другими методами предложены объяснения существенного возрастания прочностных параметров полученных керамических материалов.

7. В результате проведения дополнительных исследований установлено, что синтезированные с помощью электронных пучков наноразмерные структуры, а именно нанопорошки, могут найти применение при создании новых материалов с улучшенными физико-механическими свойствами, в частности, материалов для электронных устройств, кремнийорганических резин с регулируемыми значениями коэффициентов температурного расширения, лакокрасочных материалов с высокой износостойкостью, высокоэффективных теплоизоляторов, высокопрочных бетонов.

8. В целом проведенные в настоящей работе исследования являются основой перспективного направления, заключающегося в изучении процессов получения наноразмерных структур, в частности, наноразмерных порошков, при воздействии электронных пучков на вещество, в изучении и поиске путей целенаправленного изменения свойств этих наноструктур, а также для создания новых веществ, которые могут найти применение в различных разделах современного материаловедения.

Список источников диссертации и автореферата по физике, доктора физико-математических наук, Номоев, Андрей Валерьевич, Улан-Удэ

1. Гусев А. И. Эффекты нанокристаллического состояния в компактных металлах и соединениях // УФН. 1998. Т. 168. №1. С. 55-83.

2. Пул Ч.-мл., Оуэне Ф. Нанотехнологии. М. : Техносфера. 2006. 336 с.

3. Морохов И. Д., Петинов В. И., Трусов Л. И., Петрунин В. Ф. Структура и свойства малых металлических частиц // УФН. 1981. Т. 133. №4. С. 653-692.

4. Суздалев И. П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматерилов. М. : КомКнига, 2006. 592 с.

5. Андриевский Р. А., Рагуля А. В. Наноструктурные материалы: учеб. пособие. М. : Академия, 2005.

6. Ряснянский А. И., Palpant В., Debrus S., Pal U., Степанов А. Л. Нелинейно-оптические свойства наночастиц золота, диспергированных в различных оптически-прозрачных матрицах // ФТТ. 2009. Т. 51, №1. С. 52-56.

7. Танеев Р. А., Ряснянский А. И., Степанов А. Л., Кодиров М. К., Ус-манов Т. // Оптика и спектроскопия. 2003. Т. 95, №6. С. 1034-1042.

8. Танеев Р. А., Ряснянский А. И., Степанов А. Л., Усманов Т. Нелинейное поглощение в диэлектрических слоях, содержащих наноча-стицы меди // ФТТ. 2003. Т. 45, вып. 7. С. 1292-1296.

9. Казакевич П. В., Воронов В. В., Симакин А. В., Шафеев Г. А. Образование наночастиц меди и латуни при лазерной абляции в жидкости // Квантовая электроника. 2004. 34, №10. С. 951-956.

10. Чепок О. А. Прохождение электромагнитного сигнала по цепочке из наночастиц меди // Труды Одесского политехнического университета. 2009. Вып. 1(31). С. 143-147.

11. Климов В. В. Наноплазмоника. М.: Физматлит, 2009. 480 с.

12. Ершов Б. Г. Наночастицы металлов в водных растворах: электронные, оптические и каталитические свойства // Рос. хим. журнал. 2001. Т. 15, №3. С. 20-30.

13. Camley R. Е., Stamps R. L. Magnetic Multilayers // J. Phys. Condens. Matter. 1993. 15. P. 3727.

14. Norman A. Luechinger, Evagelos K. Athanassiou and Wendelin J. Stark. Graphene-stabilized copper nanoparticles as an air-stable substitute for silver and gold in low-cost ink-jet printable electronics // Nanotechnolo-gy. 2008. V. 19, №44. 445201.

15. Wu N.Q., Su L. Z., Yuan M. Y., Liu Y. Y., Wu J. M., Li Z. Z. Preparation and microstructure of nano-sized Cu particles by mechanochemical reaction, Transactions of nonferrous metals society of China. 1998. 8 (4): P. 610-612.

16. URL: http://files. lib, sfu-kras. ru/ebibl/umkd/103/u lectures. pdf|

17. Морохов И. Д., Трусов JI. И., Лаповок В. Н. Физические явления в . ультрадисперсных средах. М.: Энергоатомиздат, 1984. 224 с.

18. Физико-химия ультрадисперсных систем / под ред. И.Д. Морохова. -М.: Наука, 1987. 342 с.

19. Петров Ю. И. Кластеры и малые частицы. М.: Наука, 1986. 368 с.

20. Ramsey J. D. F., Avery R. G. Ultrafine oxide powders prepared by electron beam evaporation // Journal of Materials Science. 1974. V. 9. P.l 681-1688.

21. Kato M. Preparation of ultrafine particles of refractory oxides by gas-evaporation method // JJAP. 1976. V. 15, №. 5. P. 757-760.

22. Fine silica. Patent of Great Britain №1211703. 1970.

23. Fadeev S. N., Golkovski M. G., Korchagin A. I., Kuksanov N. K., La-vrukhin A. V., Petrov S. E., Salimov R. A., Vaisman A. F. Radiat // Phys. Chem. 2000. V. 57. P. 653.

24. Бардаханов С. П., Корчагин А. И., Куксанов Н. К., Лаврухин А. В., Салимов Р. А., Фадеев С. Н., Черепков В. В. // ДАН. 2006. Т. 409, №3. С. 320-323.

25. Лукашов В. П., Бардаханов С. П., Салимов Р. А., Корчагин А. И., Фадеев С. Н., Лаврухин А. В. Способ получения ультрадисперсной двуокиси кремния, устройство для его осуществления и ультрадисперсная двуокись кремния // Патент РФ №2067077,1994.

26. URL: http://nuclphys.sinp.msu.ru/partmat/pm02.htm

27. Мухин K.H. Экспериментальная ядерная физика. M.: Энергоатомиз-дат, 1993. Т.1. 408 с.

28. Ахиезер А. И., Берестецкий В. Б. Квантовая электродинамика. 3 изд. М., 1969. 624 с.

29. Байер В. Н., Катков В. М., Фадин В. С. Излучение релятивистских электронов. М., 1973. 374 с.

30. Соколов А. А., Тернов И. М. Релятивистский электрон. М., 1974. 304 с.

31. Петрунин В. Ф. О причинах особенностей ультрадисперсного (нано-) состояния // Физикохимия ультрадисперсных (нано-) систем: сб. тр. 9-й Всерос. конф. Ижевск, 2010.

32. Петрунин В. Ф. О причинах специфики ультрадисперсных (наност-руктурных) материалов // Труды науч. сессии НИЯУ МИФИ-2010. М.: НИЯУ МИФИ, 2010. С. 187-191.

33. Рыжонков Д. И., Левина В. В., Дзидзигури Э. Л. Наноматериалы. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2008. 365 с.

34. Чуистов К. В., Трубачев В. Г., Перекос А. Е., Лукьянов В. С., Коваль В. Д. Структура и свойства высоко дисперсных частиц, полученных при сверхвысоких скоростях охлаждения // Металлофизика. 1988.1. Т. 10, №1. С. 118-120.

35. Wang X., Xu X., Choi S. U. S. Thermal conductivity of nanoparticle-fluid mixture // J. Thermophys. Heat Trans. 1999. 13(4). 474-480.

36. Рудяк В. Я. Статистическая аэрогидромеханика гомогенных и гетерогенных сред. Кинетическая теория. Новосибирск: НГАСУ, 2004. Т. 1.320 с.

37. Fricke J., Ebert H.P., Weinlader H., Wiener M., Geisler M., Vidi S. // Proceedings of 30 th Thermal Condictivity Conference. 2009. Pittsburg, P. 4.

38. URL: http://www.aerosil.com/product/aerosil/en/Pages/default.aspx

39. URL: http://www.aerosil.com/lpacontentdb/page/literature/show?lang=en

40. Зимон А. Коллоидная химия. M.: Агар, 2007. 344 с.

41. Екимов А.И., Онущенко А.А. // Письма в ЖЭТФ. 1983. 34. 363.

42. Kovalev D., Heckler Н., Ben-Chorin et al. Phys. Rev. Lett. 81. 28031988).

43. Shimuzu-Iwayama Т.Т., Fujita, Nakao S. et al., J. Appl. Phys. 75, 7779 (1994).

44. Качурин Г.А., Тысченко И.Е., Скорупа В. и др. Физика и техника полупроводников. 1997. 31, 730.

45. Burdov V. A. Dependence of the Optical Gap of Si Quantum Dots on the Dot Size // Semiconductors. 2002. Vol. 36. №. Ю. P. 1154.

46. Мандельброт Б. Б. Фракталы и хаос. Множество Мандельброта и другие чудеса. СПб.: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", 2009. 392 с.

47. Клеман JL, Лаврентович О. Д. Основы физики неупорядоченных сред: жидкие кристаллы, фрактальные структуры, полимеры и биологические объекты. M. : Физматлит, 2007. 608 с.

48. Feder J. Fractals, Plenum Press. NY and London. 1988. 283 p.

49. Niklasson G. A., Torebring A., Larsson C. et al. // Phys. Rev. Lett. 1988. V. 60, P. 1375.

50. Лушников А. А., Пахомов А. В., Черняева Г. A. // ДАН СССР. 1987. T. 192. С. 86.

51. Forrest S. R., Witter J. // J. Phys. A. 1979. V. 12. P. L. 109.

52. Gouet J.-F. Physics and Fractals Structures. Springre-Verlag. Berlin, 1996. 234 p.

53. Оленин A. Ю., Лисичкин Г. В. Получение, динамика структуры объема и поверхности металлических наночастиц в конденсированных средах // Успехи химии. 2007. Т. 80, вып. 7.

54. Soderlund J., Kiss L. В., Niklasson G. A., Grankvist G. G. Phys. Rev. Lett. 1998 V. 80. P. 2386.

55. Grankvist G. G., Buhrman R. A. J. Appl. Phys. 1976. V. 47. P. 2200.

56. Колмогоров A. H. О логарифмически-нормальном законе распределения размеров частиц при дроблении // Доклады АН СССР. 1941. T. XXXI, № 2. С. 99.

57. Гусев А. И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. М. : Физматлит, 2007. 416 с.

58. Фридрихсберг Д. А. Курс коллоидной химии. Л.: Химия, 1984. 368 с.

59. Champion Y. and Fecht H.-J. Nano-Architectured and Nanostructured Materials, Weinheim, Wiley-VCH, 2004. P.153.

60. Волков H. Б., Фенько Е. П., Яловец А. П. Моделирование генерации ультрадисперсных частиц при облучении металлов мощным электронным пучком // ЖТФ. 2010. Т. 80, вып. 10. С. 1-11.

61. Фенько Е. П. Генерация ультрадисперсных частиц при облучении металлической мишени мощным электронным пучком: автореф. дис. канд. физ.-мат. наук. Екатеринбург, 2010.

62. Котов Ю.А., Багазеев A.B., Медведев А.И., Мурзакаев A.M., Демина Т.М., Штольц А.К. Характеристики нанопорошков оксида алюминия, полученных методом электрического взрыва проволоки. // Российские нанотехнологии. 2007. Т. 2. №7-8. С. 109-115.

63. Номоев А. В., Бардаханов С. П., Базарова Д. Ж. Синтез композитныхмедьсодержащих наночастиц //Известия вузов. Физика. 2009. №12/3. С. 228-232.

64. Черепанов А. Н., Афонин Ю. В., Маликов А. Г., Оришич А. М. О применении нанопорошков тугоплавких соединений при лазерной сварке и обработке металлов и сплавов // Тяжелое машиностроение. 2008. № 4/2. С. 25, 26.

65. Duhamel C., Champion Y., Tence M. and Walls M. Synthesis of con-trolled-chemistry ultrfine FexNi(iX) ferromagnetic powders // J. Alloys and Coumpounds. 393/1-2, 204-210 (2005).

66. Чуистов К. В., Щерба А. А., Цой А. Д., Ефимова Т. В., Залуцкий В. П., Перекос А. Е., Полотнюк В. В. Фазовый состав и магнитные свойства электроэрозионных порошков сплавов на основе переходных металлов // Металлофизика. 1992. Т. 14, №7. С. 47-52.

67. Синтез наноразмерных материалов при воздействии мощных потоков энергии на вещество / А. В. Булгаков, Н. М. Булгакова, И. М. Бураков и др. Новосибирск: Институт теплофизики СО РАН, 2009. 462 с.

68. Мальцев В. А., Нерушев О. А., Новопашин С. А., Сахапов С. 3., Смовж Д. В. Синтез металлических наночастиц на углеродной матрице // Российские нанотехнологии. 2007. Т. 2. №5-6. С. 85-89.

69. Chen Y., She Н., Luo X., Yue G.H., Mi W.B., Bai H.L., Peng D.L. Chemical synthesis of monodisperse Fe-Ni nanoparticles via a diffusion-based approach // J. Nanosci Nanotechnol. 2010. May 10(5):3053-9.

70. Фольмер M. Кинетика образования новой фазы. М.: Наука, 1986.

71. Скрипов В. П., Коверда В. П. Спонтанная кристаллизация переохлажденных жидкостей. М., 1984.

72. Bankoff S. J. // Trans. ASME. 1957. V. 79. P. 53.

73. Трусов JI. И., Петрунин В. Ф., Кац Е. И. Спинодальный распад в ультрадисперсных частицах // Физика металлов и металловедение. 1979. Т. 47, вып. 6. С. 1229-1232.

74. Дворядкина Г. К., Иванов А. С., Борисов С. А. Физика металлов и металловедение. 1980. Т. 50. С. 633.

75. Иванов А. С., Борисов С. А. // Физика металлов и металловедение. 1981. Т. 52. С. 194.

76. Фенелонов В. Б. Введение в физическую химию формирования суп-рамолекулярной структуры адсорбентов и катализаторов. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2004. 442 с.

77. Special issue on modeling and simulation of surface segregation in alloys / ed. by P. Wynblatt. Comput. Mater. Sci. 15, 119 (1999).

78. Baletto F., Mottet C. and Ferrando R. Growth simulations of silver shells on copper and palladium nanoclusters // PHYSICAL REVIEW В 66, 155420(2002).

79. Euge'ne J., Aufray B. and Cabane F. // Surf. Sci. 241, 1 (1991).

80. Liu Y. and Wynblatt P. // Surf. Sci. 290, 3359 (1993); 310, 27 (1994).

81. Ouannasser S., Wille L. T. and Dreysse H. // Phys. Rev. В 55, 14 245 (1997).

82. Sao-Joao S., Giorgio S., Henry C. R. and Penisson J. M. Proceedings of ICEM, 2002.

83. Jose, Deepa Jagirdar, Balaji R. Ag@Pd core-shell nanoparticles // Indian Journal of Chemistry -Section A (IJC-A) V. 50A. 2011. P. 1308-1317.

84. Portales H., Saviot L., Duval E., Gaudry M., Cottancin E., Pellarin M., Lerme J. and Broyer M. // Phys. Rev. В 65, 165 422 (2002).

85. Mizukoshi Y., Fujimoto Т., Nagata Y., Oshima R. and Maeda Y. // J. Phys. Chem. 104, 6028. 2000.

86. Ropo M., Kokko K. Segregation at the PdAg(lll) surface: Electronic structure calculations // Physical Review В 71, 045411 (2005).

87. Vitos, Skriver H. L., Johansson B. and Kollar J. Comput. Mater. Sci. 18, 24 (2000). 10 L. Vitos, Phys. Rev. В 64, 014107 (2001).

88. Andersen О. K., Jepsen O. and Krier G. // Lectures on Methods of Electronic Structure Calculations / ed. by V. Kumar, О. K. Andersen, and A. Mookerjee sWorld Scientific, Singapore, 1994. P. 63-124.

89. Geon Dae Moon, Sungwook Ко, Yuho Min, Jie Zeng, Younan Xia, Un-yong Jeong. Chemical transformations of nanostructured materials // Nano Today 2011(6). P. 186-203.

90. Tisza M. Physical Metallurgy for Engineers, ASM International and

91. Freund Publishing House, 2002.

92. Takahashi Т., Yamamoto O. J. Electrochem. Soc. 117 (1970)

93. Karakaya I., Thompson W. T. J. Phase Equilibr. 12 (1991) 56.

94. Deore S., Xu F., Navrotsky A. Am. Mineral. 93 (2008) 779.

95. Yadong Yin, Robert M. Rioux, Can K. Erdonmez, Steven Hughes, Gabor A. Somorjai and A. Paul Alivisatos. Formation of Hollow Nanocrystals Through the Nanoscale Kirkendall Effect // Science. 2004: Vol. 304. №5671. P. 711-714.

96. Cabot A., Smith R.K., Yin Y., Zheng H.,Reinhard B.M., Liu H., Alivisatos A.P. Sulfidation of cadmium at the nanoscale //ACS Nano. 2008. №2(7). P. 1452-8.

97. Двойные и многокомпонентные системы на основе меди / под ред. С.В. Шухардина. М.: Наука, 1979.

98. Диаграммы состояния двойных металлических систем / под ред. Н.П. Лякишева // Машиностроение. 1996-2000.

99. Barin I. Thermochemical Data of Pure Substances, VCH Publishers, NY, 1993.

100. Shujuan Zhuo, Mingwang Shao, Liang Cheng, Ronghui Que, Shujuan Zhuo, Dorthy Duo Duo Ma, and Shuit-Tong Lee. Surface-Enchanced Fluorescence of Praseodymium ions (Pr ) on Silver/Silicon Nanostructure //Appl. Phys. Lett. 2010. V. 96,1. 10. P. 103108.

101. Shu-Juan Zhuo, Ming-Wang Shao, Liang Cheng, Rong-Hui Que, Dorthy Duo Duo Ma, and Shuit-Tong Lee. Silver/silicon nanostructure for sur-face-enchanced fluorescence of Ln3+(Ln/Nd, Ho and Er) //J. Appl. Phys. 2010. 108,1. 3. P. 034305-0343405-4.

102. Sotiriou G. A., Hir A. M., Lozach P.-Y., Teleki A., Krumeich F. and Soti-ris E. Pratsinis. Hybrid, Silica-Coated, Janus-Like Plasmonic-Magnetic Nanoparticles // Chem. Mater. 2011. 23(7). P.1985-1992.

103. Hao Chen. Structure and phase transformation of nanocrystalline and amorphous alloy thin films .// Dissertation. DAI-B 67/11, p. 6668, May 2007. University of Illinoice at Urbana-Champaign. Publication Number 324814.

104. Ravindra N. M., Jin L., Ivanov D., Menta V. R., Dieng L. M., Popov G., Gokce О. H., Grow J., Fiory A. T. Electrical and Coompositional Properties of TaSi2 Films I I J. of Electronic Materials. 2002. V. 31. N. 10. P.1074 -1079.

105. Ко I. Y., Park J. H., Nam K. -S., Shon I. J. Pulsed current activated combustion synthesis and consolidation of nanostructured TaSi2 // J. of Ceramic Reseacrh. -2010. V. 11, N. 1, P. 69-73.

106. Maex K., Baklanov M. R., Shamiryan D., Iacopi F., Brongersma S. H., Yanovitskaya Z. S. Low dielectric constant materials for microelectronics // Journal of Applied Physics. 2003. Vol. 93, no. II. P. 8793-8841.

107. Yi Du, Lunet E. Luna, Wui Siew Tan, RubnerM. F. and Cohen R. E. // Hollow Silica Nanoparticles in UV-Visible Antireflection Coatings for Poly(methyl methaciylate) Substrates. ACS Nano. 2010. 4 (7). P.4308-4316.

108. Steven Armes, Jian-Jun Yuan. New Core Shell Silica Nanoparticle Copolymers Produced by Biomineralization of Tetramethyl Orthosilicate (TMOS) // U. S. Patent Application 20100009001.

109. URL: http://www. nittetsukou. со. ip/rdd-e/tech/tech silinax. html

110. Ni K. Y., Yang J., Kulinic S. A., Sun J. and Du X. W. Hollow Nanoparticles of Metal Oxides and Sulfides: Fast Preparation via Laser Ablation in Liquid // Langmuir, 2010, 26 (22), pp. 16652-16657.

111. Young Kyong Jo and Sy-Bor. Direct generation of core/shell nanoparticles from double-pulse laser ablation in a background gas // J. Phys. D: Appl. Phys. 2011 V. 44 N30 P. 305301.

112. Murata Ts., Ishizawa H. and Tanaka A. High-performance antireflective coatings with a porous nanoparticle layer for visible wavelengths // 20 March 2011 / Vol. 50, No. 9 / Applied Optics. P. 403-407.

113. Carbone L., Cozzoli P. D. Colloidal heterostructured nanocrystals: Synthesis and growth mechanisms // Nano Today. 2010. V. 5 P. 449-493.

114. URL: http://nano.msu.ru/files/conferences/school-2010-04/ GoodilinEA. Edf

115. Ряснянский А. И., Palpant В., Debrus S., Pal U., Степанов A. JI. Нели-нейно-оптическне свойства наночастнц золота, диспергированных в различных оптически-прозрачных матрицах // ФТТ. 2009. Т. 51, №1. С. 52-56.

116. Степанов А. Л., Хайбуллин И. Б., Таунсенд П., Холе Д., Бухараев

117. А.А. Способ получения нелинейно-оптического материала. Патент РФ № 2156490 от 20.09.2000.

118. Танеев Р. А., Ряснянский А. И., Степанов A. JL, Кодиров М. К., Ус-манов Т. // Оптика и спектроскопия. 2003. Т. 95, №6. С. 1034-1042.

119. Танеев Р. А., Ряснянский А. П., Степанов A. JL, Усманов Т. Нелинейное поглощение в диэлектрических слоях, содержащих наноча-стицы меди // ФТТ. 2003. Т. 45, вып. 7. С. 1292-1296.

120. Физикохимия ультрадисперсных систем / ред. В. Ф. Петрунина: тез. V Всерос. конф. (9-13 октября 2000 г. Екатеринбург) // МИФИ. 2000. 420 с.

121. Nanoparticles, Nanostructures & Nanocomposites, Topical meeting of the European Ceramics Society, July 5-7, 2004, St. Peterburg. Book of Abstracts // VVM. St. Peterburg, 2004. 216p.

122. Болдин M. С. Электроимпульсное плазменное спекание керамики на основе А12Оз: электронное метод, пособие. ННГУ. 2011. 47 с. URL: www, unn. ru/pages/e-librarv/methodmaterial/2010/134. pdf

123. Саванина H. Н., Русин М. Ю., Горчакова JI. И., Саломатина JL И. Способ изготовления изделий из корундовой керамики. Патент РФ №2379257 С1. МПК С04 35/10. Опубликовано 20.01.2010. Бюл. №2.

124. Zhang P., Gao L., Peng Н., Ren X., Zhang D. // Advanced Material Research. 2010. Vol. 92. P. 65-71.

125. Shorohov M., Grigorjeva L., Miller D. Optical properties and spectrome-tric performance of TIBr detector crystals. Nucl. Instrum. Methods in Phys. Res. A 563, 1, (2006), 78-81.

126. Shorohov M., Muktepavela F., Grigorjeva L., Maniks J., Millers D. Surface processing of TIBr single crystals used for radiation detectors, Nucl. lustrum. Methods in Phys. Res. A 607, 1, (2009), 120-122.

127. Yu S., Zhou D., Gong S., Zheng Z., Hu Y., Wang C., Quan L. Purification and optical properties of TIBr crystals. Nucl. Instrum. Methods in Phys. Res. A, 602, 2, (2009), 484.

128. Lisitsky I. S., Kuznetsov M. S., Sultanova Y. A. Optical characteristics of TIBr crystals grown in various ambient. Nucl. Instrum. Methods in Phys. Res. A, 591, 1, (2008), 213.

129. URL: http://granat-e. ru/sorbi-m. html

130. URL: www, ntmdt. ru/device/solver-next

131. Иверонова В. И., Ревкевич Г. П. Теория рассеяния рентгеновских лучей. М.: Изд-во МГУ, 1978.

132. Жданов Г.С., Илюшин Ф.С., Никитина С.В., Дифракционный и резонансный структурный анализ. Наука: М. 1980 г. Часть I.

133. Бардаханов С. П., Ким А. В., Лысенко В. И., Номоев А. В., Труфанов Д. Ю., Буянтуев М. Д., Базарова Д. Ж. Керамика из нанопорошков и её свойства // Нанотехнологии и наноматериалы. Улан-Удэ: Изд-во БГУ, 2007. С. 22-40.

134. Свергун Д. И., Фейгин Л. А. Рентгеновское и нейтронное малоугловое рассеяние. М.: Мир, 1986. С. 68-72.

135. Номоев А. В. Сверхмикротвердость керамики на основе нанодисперсных порошков оксида алюминия с добавками порошков оксидовмагния и кремния // Письма в ЖТФ. 2010. Т. 36, вып. 21. С. 46-53.

136. Гулд X., Тобочник Я. Компьютерное моделирование в физике. М. : Мир, 1990. Ч. 2. С. 103-118.

137. Мандельброт Б. Фрактальная геометрия природы. М.; Ижевск: ИИКИ, НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2010. 656 с.

138. Свергун Д. И., Волков В. В., Козин М. Б. Автоматическое определение формы частиц в малоугловом рассеянии малодисперсными системами // Поверхность. 1999. № 9. С. 3-6.

139. Малоугловая рентгеновская дифрактометрия: учеб.-метод. пособие к лаб. практикуму "Наноструктурный анализ веществ и материалов" / Ф. В. Тузиков и др. .; Новосиб. гос. ун-т, физ. фак-т, кафедра общей физики. Новосибирск: Изд-во НГУ, 2009. 48 с.

140. Schafer D. W., Martin J. Е., Wiltzuis Р. Fractal geometry of colloidal aggregates // Phys. Rev. Lett. 1984. V. 52. P. 2371-2374.

141. Бардаханов С. П., Лысенко В. И., Номоев А. В., Труфанов Д. Ю., Фокин А. В. Получение и свойства нанопорошка закиси меди // Вопросы материаловедения. 2009. №4(60). С. 48-52.

142. Ильин А. П., Громов А. А. Горение алюминия и бора в сверхтонком состоянии. Томск: Изд-во Томск, ун-та. 2002. 154 с.

143. Пасынков В. В., Чиркин Л. К., Шинков А. Д. Полупроводниковыеприборы: учеб. пособие. М., 2001. 480 с.

144. Ефремов М. Д., Володин В. А., Марин Д. В. и др. Видимая люминесценция нанопорошков кремния, созданных испарением кремния мощным электронным пучком // Письма в ЖЭТФ. 2004. Т. 80, вып. 8. С. 619-622.

145. Ефремов М. Д., Аржанникова С. А., Володин В. А., Камаев Г. Н., Марин Д. В. Нанометровые кластеры и нанокристаллы кремния // Вестник НГУ. Сер.: Физика. 2007. Т. 2, вып. 2. С. 51-60.

146. Ряснянский А. И., Palpant В., Debrus S., Pal U., Степанов А. Л. Нелинейно-оптические свойства наночастиц золота, диспергированных в различных оптически-прозрачных матрицах // ФТТ. 2009. Т. 51, №1. С. 52-56.

147. Степанов А. Л., Хайбуллин И. Б., Таунсенд П., Холе Д., Бухараев A.A. Способ получения нелинейно-оптического материала. Патент РФ № 2156490 от 20. 09. 2000.

148. Номоев A.B. Модели дефектов и механизмов их образования в гало-генидах таллия / Номоев A.B. // Вестник БГУ. Сер.9. Физика и техника. 2005. - Вып.З. - С. 96-98.

149. Номоев A.B. Подпороговый механизм создания радиационных дефектов в твердых телах/ Номоев A.B. // Вестник БГУ. Сер.9. Физика и техника. -2005. Вып.З. - С. 100-103.

150. Казакевич П. В., Воронов В. В., Симакин А. В., Шафеев Г. А. Образование наночастиц меди и латуни при лазерной абляции в жидкости //Квантоваяэлектроника. 2004. 34, №10. С. 951-956.

151. Чепок О. А. Прохождение электромагнитного сигнала по цепочке из наночастиц меди // Труды Одесского политехнического университета. 2009. Вып. 1(31). С. 143-147.

152. Климов В. В. Наноплазмоника. М.: Физматлит, 2009. 480 с.

153. Ершов Б. Г. Наночастицы металлов в водных растворах: электронные, оптические и каталитические свойства // Рос. хим. журнал. 2001. Т. 15. №3. С. 20-30.

154. Camley R. Е., Stamps R. L. Magnetic Multilayers // J. Phys. Condens.

155. Matter. 1993. 15. P. 3727. »

156. Norman A Luechinger, Evagelos К Athanassiou and Wendelin J Stark. Graphene-stabilized copper nanoparticles as an air-stable substitute for silver and gold in low-cost ink-jet printable electronics // Nanotechnology.2008. V. 19, №44. 445201.

157. Temuujin J., Bardkhanov S., Nomoev A., Minjigmaa A., Dugersuren G. Preparation of tailored structure copper and silicon/copper powders by a gas evaporation-condensation method // Bull. Mater. Sci. 2009. V. 32, N5. P. 1-5.

158. Патент №2412784 (13) C2 RU (11) Способ получения композитных медьсодержащих нанопорошков / Номоев А. В., Бардаханов С. П. 2009.03.02.

159. Номоев А. В., Базарова Д. Ж., Бардаханов С. П. Синтез и исследование медьсодержащих нанопорошков // Известия вузов. Сер.: Физика.2009. №12/3. С. 228-232.

160. Wu N.Q., Su L. Z., Yuan M. Y., Liu Y. Y., Wu J. M., Li Z. Z. Preparation and microstructure of nano-sized Cu particles by mechanochemical reaction, Transactions of nonferrous metals society of China. 1998. 8 (4): P.610-612.

161. Номоев A.B. Композитные наноразмерные структуры. Улан-Удэ: Издательство БГУ, 2012. - 136 с.

162. McCormack J. М., Myers J. R., Saxer R. K. Vapour Pressure of Liqiud Copper// J. Chem. Eng. Data. 1965. 10 (4). P. 319-321.

163. Stull D. in American Institute of Physics Handbook, Third Edition, Gray, D. E., Ed., McGraw Hill, NY, 1972.

164. Hultgren R., Desai P. D., Hawkins D. Т., Gleiser M., Kelley К. K. and Wagman D. D. Selected Values of Thermodynamic Properties of the

165. Elements, American Society for Metals, Metals Park, OH, 1973.

166. TRCVP, Vapor Pressure Database, Version 2. 2P, Thermodynamic Research Center, Texas A&M University, College Station, TX.

167. Barin I. Thermochemical Data of Pure Substances, VCH Publishers, N.Y., 1993.

168. Ohse R. W. Handbook of Thermodynamic and Transport Properties of Alkali Metals, Blackwell Scientific Publications. Oxford, 1994.

169. URL :http ://www.powerstream.com/ vapor-pressure .htm

170. Двойные и многокомпонентные системы на основе меди / под ред. С.В. Шухардина. М.: Наука, 1979.

171. Диаграммы состояния двойных металлических систем / под ред. Н.П. Лякишева // Машиностроение. 1996-2000.

172. Трусов Б. Г. Программная система TERRA для моделирования фазовых и химических равновесий // Труды XIV Междунар. конф. по хим. термодинамике. СПб., 2002.

173. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. JL: Химия, 1982. 592 с.

174. Sarathi R., Murai К., Kobayashi R., Suematsu H., Jiang W. and Yatsui K. Production and characterization of nano copper powder using pulsed power technique, Synthesis and Reactivity in Inorganic, Metal-Organic and Nano-Metal Chemistry, 36:127-130,2006.

175. Салтыков H. С., Ховив A. M. Взаимопроникновение железа и меди в тонких пленках и их фазовый состав при последовательном напылении // Вестник Воронеж, гос. ун-та. Конденсированные среды и межфазные границы. 2010. Т. 12, №1. С. 61-65.

176. Champion Y. Nanomaterials and Nanochemistry, Volume. ISBN 978-3540-72992-1. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2007. P. 395.

177. Номоев А. В., Бардаханов С. П., Чакин В.В. Синтез и свойства нано-частиц третьего поколения // Фундаментальные основы МЭМС инанотехнологий: Тезисы докладов 3 Всероссийского семинара. Новосибирск: НГАСУ, 2011. С.109-110.

178. Иванов А. С., Борисов С. А. Поверхностная сегрегация и концентрационные неоднородности в мелких сферических частицах // Поверхность. 1982. №10. С. 140-145.

179. Fima P., Sobczak N. Surface tension and density of liquid Ag-Cu alloys // http://paginas.fe.up.pt/~tofa2010/Apresentacoes TQFA2010/Q54Sur face%20tension%20and%20densitv%20of%201iquid%20Ag Cu%20allov s. pdf

180. Schmitz J., Brillo J., Agry I., Schmid-Fetzer R. Surface tension of liquid Al-Cu binary alloys // Int. J. Mat. Res. 2009. 100. 11. P. 1529-1535.

181. Nakanishi H., Nakazato K. and Terashima K. Surface Tension Variation of Molten Silicon Measured by Ring Tensiometry Technique and Related Temperature and Impurity Dependence //Jpn. J. Appl. Phys. 2000. V. 39. P. 6487-6492.

182. Фенелонов В. Б. Введение в физическую химию формирования суп-рамолекулярной структуры адсорбентов и катализаторов. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2004. 442 с.

183. Задумкин С. Н. Приближенный расчет поверхностного натяжения металлов // Доклады АН СССР. 1957. Т.1. 112, № 3. С. 453-456.

184. Рыжонков Д. И., Дзидзигури Э. Д., Левина В. В. Наноматериалы. Бином. Лаборатория знаний. 2010. 365 с.

185. Волков Н. Б., Фенько Е. Л., Яловец А. П. Моделирование генерации ультрадисперсных частиц при облучении металлической мишени мощным электрическим пучком // Известия вузов. Физика. 2009. №8/2. С. 489-492.

186. Федотов А. Ю. Математическое моделирование процессов формирования композиционных наночастиц в газовой среде: автореф. дис. . канд. физ.-мат. наук. Ижевск, 2008. 19 с.

187. Суздалев И. П. Нанотехнологии: физикохимия кластеров, наноструктур и наноматериалов. М.: КомКнига, 2006. 592 с.

188. Shujuan Zhuo, Mingwang Shao, Liang Cheng, Ronghui Que, Shujuan Zhuo, Dorthy Duo Duo Ma, and Shuit-Tong Lee. Surface-Enchanced Fluorescence of Praseodymium ions (Pr3+) on Silver /Silicon Nanostructure //Appl. Phys. Lett. 2010. V. 96,1. 10. P. 103108.

189. Shu-Juan Zhuo, Ming-Wang Shao, Liang Cheng, Rong-Hui Que, Dorthy Duo Duo Ma, and Shuit-Tong Lee. Silver/silicon nanostructure for sur-face-enchanced fluorescence of Ln3+(Ln/Nd, Ho and Er) //J. Appl. Phys. 2010. 108, L3. P. 034305-0343405-4.

190. Georgios A. Sotiriou, Ann M. Hir, Pierre-Yves Lozach, Alexandra Teleki, Frank Krumeich, and Sotiris E. Pratsinis. Hybrid, Silica-Coated, JanusLike Plasmonic-Magnetic Nanoparticles // Chem. Mater. 2011. 23 (7), P.1985-1992.

191. Hao Chen. Structure and phase transformation of nanocrystalline and amorphous alloy thin films // Dissertation. DAI-B 67/11, p. 6668, May 2007. University of Illinois at Urbana-Champaign. Publication Number 324814.

192. Ravindra N. M., Jin L., Ivanov D., Menta V. R., Dieng L. M., Popov G., Gokce О. H., Grow J., Fiory A. T. Electrical and Coompositional Properties of TaSi2 Films // J. of Electronic Materials. 2002. V. 31. N. 10. P. 1074 -1079.

193. Ко I.-Y., Park J. H., Nam K.-S., Shon I.-J. Pulsed current activated combustion synthesis and consolidation of nanostructured TaSi2 // J. of Ceramic Reseacrh. 2010. V. 11, N. 1, P. 69-73.

194. Milanese C., Buscaglia V., Maglia F., Tamburini U. Reactive Growth of Tantalum Silicides in Ta-Si Diffusion Couples // J. Phys. Chem. 2002. 106 (23). P. 5859-5863.

195. Miiller A. P., Cezairliyan A. Measurement of surface tension of tantalum by a dynamic technique in a microgravity environment International Journal of Thermophysics. Vol. 14. Issue 5. P. 1063-1075.

196. Физические величины: справочник / под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М., 1991.

197. Номоев А.В. Синтез и свойства полых наночастиц диоксида кремния

198. Письма в ЖТФ. 2012. Т.38. вып. 10. С.35-43. URL: http://iournals.ioffe.ru/pitf/2012/10/page-35.html.ru (дата обращения 26.02.2012).

199. Yi Du, Lunet Е. Luna, Wui Siew Tan, Michael F. Rubner and Robert E. Cohen // Hollow Silica Nanoparticles in UV-Visible Antireflection Coatings for Poly(methyl methacrylate) Substrates. ACS Nano. 2010. 4 (7). P.4308—4316.

200. Steven Armes, Jian-Jun Yuan. New Core Shell Silica Nanoparticle Copolymers Produced by Biomineralization of Tetramethyl Orthosilicate (TMOS) // U. S. Patent Application 20100009001.

201. URL: http://www. nittetsukou. со. ip/rdd-e/tech/tech silinax. html

202. Zhao M., Zheng L., Na Li, Li Yu. Fabrication of hollow silica spheres in an ionic liquid microemulsion // Materials Letters 62. 2008. P. 45914593.

203. URL: http://www. nanometer, ru/2010/06/08/12759428459207 214318. html

204. Yin Y., Rioux R. M., Erdonmez С. K., Hughes S., Somorjai G. A., Alivisatos P.A. // Formation of Hollow Nanocrystals Through the Nanoscale Kirkendall Effect. Science. 2004. V. 304. P. 711-714.

205. Tua K. N., Goseleb U. Hollow nanostructures based on the Kirkendall effect: Design and stability considerations //Applied Physics Letters. 2005. V. 86,1. 9. P. 093111-093111-3.

206. Gleiter H. Nanostructured materials: basic concepts and microstructure. Acta Materialia. 2000, 48 (1), 1-20.

207. Liu Y., Chu Y., Zhuo Y., Dong L., Li L. and Li M. Controlled synthesis of various hollow Cu nano/micro structures via a novel reduction route, Advanced functional materials, 2007, 17, 933-938.

208. Srikanth N., Thein M., Gupta M. Effect of milling on the damping behavior of nano-structured copper, Materials Science and Engineering A366 (2004). 38-44.

209. Kim N. S., Amert A. K., Woessner S. M., Decker S., Kang S. M., Han K.N. Effect of metal powder packing on the conductivity of nanometal ink, J. Nanosci. and Nanotechn. 7 (11): 3902-3905. 2007.

210. Плаксин О. А. Электронные возбуждения и оптический отклик металло-нанокомпозитов в диэлектриках при имплантации тяжелых ионов // Оптика и спектроскопия. 2006.

211. Номоев А. В., Бардаханов С. П. Синтез и оптические свойства композитных наноструктур // Тез. лекций и докл. 12-й Междунар. школы-семинара по люминесценции и лазерной физике (пос. Хужир. Россия). 2010. С. 167-169.

212. Millers D.K., Grigorjeva L.G., Nomoev A.V. Short-living Frenfcel-type defects in T1C1 // Abstr. Int. Conf. on Defects in Insulating Crystals, Parma. 1988. P.181-182.

213. Миллере Д.К., Номоев A.B., Григорьева Л.Г. Точечные радиационные дефекты в галогенидах таллия // Изв. АН Латв. ССР. Сер.: Физ. и техн. наук. 1989. № 3. С. 60-66.

214. Миллере Д.К., Григорьева Л.Г., Номоев A.B. Короткоживущие радиационные дефекты в галогенидах таллия // Тезисы докладов 6-й Всесоюз. конф. по физике диэлектриков, секция "Диэлектрики в экстремальных условиях". Томск, 1988. С. 33.

215. Стоунхем A.M. Теория дефектов в твердых телах: в 2 т. / пер. с англ. М.: Мир, 1978. Т. I. 596 с.

216. Григорьева Л.Г., Миллере Д.К., Лисицкий И.С, Лихолетова Т.Л. Край фундаментального поглощения и люминесценция в системе Tlci-llBr // Изв. АН Латв.ССР. Сер.: Физ. и техн. наук. 1985. № 6. С.37-41.

217. Григорьева Д.Г., Миллере Д.К., Номоев A.B., Лисицкий И.С. Лихолетова Т.Л. Электронные процессы в твердых растворах галогенидов таллия // Изв. АН Латв. ССР. Сер.: Физ. и техн. наук. 1988. №3. С.46-49.

218. Christy R.W., Dimock J.D. Color centers in T1C1 // Phys. Review. 1966. Vol. 141. №2. P.806-814.

219. Overhof H., Treusch J. The energy Bands of thallous chloride and bromide // Solid State Communications. 1971. Vol. 9. P.53-56.

220. Вайсбурд Д.И., Семин Б.Н., Таванов Э.Г. и др. Высокоэнергетическая электроника твердого тела. Новосибирск: Наука, 1982. 226 с.

221. Лущик Ч.В., Витол И.К., Эланго М.А. Распад электронных возбуждений на радиационные дефекты в ионных кристаллах // УФН. 1977. Т. 122, вып. 2. С.233-251.

222. Лисицын В.М., Малышев А.А., Яковлев В.Ю. Локализованные примесью экситоны в щелочно-галоидных кристаллах // Физ. твердого тела. 1983. Т.25, вып. II. С. 3356-3360.

223. Toyzawa Y. A proposed model of excitonic mechanism for defect formation in alkali halides // J. Phys. Soc. Japan. 1977. Vol. 44, N 2. P. 482488.

224. Shukla A.K., Ramdas S., Rao C.N. Formation energies of Schottky and Prenkel defects in thallium halides // J. Phys. Chem. Solids. 1973. Vol. 34, N4. P.761-764.

225. Гурвич A.M. Введение в физическую химию кристаллофосфоров: учеб. пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1982. 115 с.

226. Акустические кристаллы: справочник / под ред. М.П. Шаскольской. М.: Наука, 1982. 632 с.

227. Эланго М.А. Элементарные неупругие радиационные процессы. М.: Наука, 1988. 152 с.

228. Соколов В.А., Толстой Н.Л. О механизме возбуждения люминесценции (и фотопроводимости) хлористого таллия // Известия АН СССР. Сер.: Физика. 1965. Т.29, № 3. С.472-474.

229. Doktorov А.В., Kotomin Е.А. Theory of tunneling recombination of defects stimulated by their motion // Phys. status solid (b). 1982. Vol. 114. P.9-34.

230. Хьюбер К.П., Герцберг Г. Константы двухатомных молекул. М.: 1984. Ч. 1.408 е., Ч. 2.368 с.

231. Григорьева Л. Г., Миллере Д.К., Котомин Е.А., Артюшенко В.Г., Номоев А.В. Короткоживущие радиационные дефекты в галогенидах серебра // Оптика и спектроскопия. 1989. Т. 67, вып. 3. С.608-613.

232. Миллере Д.К., Григорьева Л.Г., Номоев А.В. Изучение первичных процессов образования радиационных дефектов в галогенидах серебра II Тезисы докладов 7-й Всесоюз. конф. по радиационной физике и химии неорганических материалов. Рига, 1989. С. 125-126.

233. Миллере Д.К., Григорьева Л.Г., Номоев A.B. Наведенное поглощение и люминесценция в твердых растворах галогенидов серебра и таллия // Тезисы докладов 2-й Республ. конф. по физике твердого тела. Ош, 1989. С. 24-25.

234. Гаврилов В.В., Гаркун Д.В., Кехва Т.Э., Киселев А.Р., Плаченов Б.Т. Спектрально-кинетические исследования релаксационных процессов в монокристаллах хлорида серебра // Оптика и спектроскопия. 1987. Т.63, вып. 6. С.1299-1304.

235. Алукер Э.Д., Гаврилов В.В., Дейч Р.Г., Чернов С.А. Быстропроте-кающие радиационно-стимулированные процессы в щелочно-галоидных кристаллах. Рига: Зинатне, 1987. 183 с.

236. Kanzaki Н. Spectroscopic identification of localized electrons and holes in Silver halides // J. Photogr. Sei. 1984. Vol. 32. № 4. P.l 17-123.

237. Белоус B.M., Барда Н.Г., Долбинова Э.А., Куусман Н.Л., Лущик Ч.Б., Роозе Н.С. Электронные возбуждения, люминесценция и образование скрытого изображения в галогенидах серебра // ЖНШК. 1978. Т.23, № 6. С.460-472.

238. Гаврилов В.В., Гаркун Д.В., Кехва Т.Э., Киселев А.Р., Плаченов Б.Т. Спектрально-кинетические исследования релаксационных процессов в монокристаллах хлорида серебра // Оптика и спектроскопия. 1987. Т.63, вып. 6. С.1299-1304.

239. Жданов Г.С, Хундауа А.Г. Лекции по физике твердого тела: принципы строения, реальная структура, фазовые превращения. М.: Изд-во МГУ, 1988.231 с.

240. Айлер Р. Химия кремнезема // Мир. 1982. Т. 2. 1127 с.

241. Бардаханов С.П., Лысенко В.И., Номоев A.B., Труфанов Д.Ю. Создание керамики из нанопорошков диоксида кремния // Физика и химия стекла. 2008. Т.34. №4. С. 665-667.

242. Григорьев М.В., Кульков С.Н. Фазовый состав, структура и удельная поверхность порошковых систем на основе корунда различной дисперсности // Журнал СФУ. Сер.: Техника и технологии. 2009. №3. С.294-300.

243. Патент US 5611829, кл. С09С 1/68, опубл. 18.03.1997, (II).

244. Голдин Б.А., Кормщикова З.И., Рябков Ю.И. Трещиностойкая керамика на основе бокситов // Огнеупоры и техническая керамика. 1998. № 9. с. 2-7.

245. Номоев А.В. Сверхмикротвердость корундовой керамики // ПЖТФ. 2010. Т. 36, вып.21. С.46-53.

246. Бардаханов С.П., Лысенко В.И., Номоев А.В., Труфанов Д.Ю. Керамика из нанопорошков и её свойства // Стекло и керамика. 2008. №12. С.10-13.

247. Бардаханов С. П., Ким А. В., Лысенко В. И., Номоев А. В., Труфанов Д. Ю., Буянтуев М. Д., Базарова Д. Ж. Свойства керамики из нано-дисперсных порошков // Неорганические материалы. 2009. Т.45. №3. С. 379-384.

248. Кортов B.C., Ермаков А.Е., Зацепин А.Ф., Уймин М.А., Никифоров С.В., Мысик А.А., Гавико B.C. Особенности люминесцентных свойств наноструктурного оксида алюминия // ФТТ. 2008. 50, 916.

249. Кортов B.C., Зацепин А.Ф., Горбунов С.В., Мурзакаев A.M. Люми-несцирующие дефекты в наноструктурном диоксиде кремния // ФТТ. 2006. 48,1205.

250. Силинь А.Р., Трухин А.Н. Точечные дефекты и элементарные возбуждения в кристаллическом и стеклообразном Si02. Рига: Зинатне, 1985.

251. Wu С. Crouch С. Н., Zhao L. and Mazur Е. Visible luminescence from silicon surfaces microstructured in air// Appl. Phys. Lett. 2002. v. 81. № 11. P. 1999-2001.

252. Torchinska Т., Aguilar-Hernandez J., Morales-Rodriguez M., et all. Comparative investigation of photiluminiscence of silicon wire structures and silicon oxide films// Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2002. v. 63P. 561-568.

253. Torchynska Т. V., Bulakh В. M., Polupan G. P. et all. Comparative investigation of surface structure, photoluminescence and its excitation in silicon wires// Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. 2001. v. 114-116. P. 235-241.

254. Fitting H. -J., Ziems Т., von Czarnowski A., Schidt В. Luminescence center transformation in wet and dry SiCV/ Radiation Measurement. 2004. v. 38. P. 649-653.

255. Бардаханов С. П., Ким А. В., Лысенко В. И., Номоев А. В., Труфанов Д. Ю., Буянтуев М. Д., Базарова Д. Ж. Свойства керамики из нано-дисперсных порошков // Неорганические материалы. 2009. Т.45. №3. С. 379-384.

256. Бардаханов С.П., Лысенко В.И., Малов А.Н., Маслов H.A., Номоев A.B. Структура и свойства керамики на основе нанодисперсных порошков оксида гадолиния и оксида иттрия // Физическая мезомеха-ника. 2008. Т. 11, №5. С. 111-114.

257. Бардаханов С.П., Емелькин В.А., Лысенко В.И., Номоев A.B., Труфанов Д.Ю. Получение и свойства керамики из нанопорошка диоксида циркония // Стекло и керамика. 2009. Т.35, №5. С.710-714.

258. Лукин Е.С. Современная высокоплотная оксидная керамика с регулируемой микроструктурой. Влияние агрегации порошков оксидов на спекание и микроструктуру керамики // Огнеупоры и техническая керамика. 1996. № 1. С. 5-8.

259. Зубов В.И. Некоторые размерные эффекты и свойства ультрадисперсных систем // Журнал Всесоюзного химического общества им. Д.И. Менделеева. Т. XXXVI. Тонкодисперсные порошки и материалы на их основе. 1991. № 2. С. 135(5).

260. Андриевский P.A. Свойства нанокристаллических тугоплавких соединений (обзор)//Порошковая металлургия. 1993. №11-12. С. 8587.

261. Бардаханов С.П., Лысенко В.И., Номоев A.B., Труфанов Д.Ю., Фокин A.B. Получение керамики из нанопорошка закиси меди и ее свойства // Вопросы материаловедения. 2010. №3(60). С.82-85.

262. Гукосян С. Ж. Модифицированный травертин-наполнитель поливи-нилхлорида // Пластические массы. 1999. №5. С. 43-45.

263. Получение и свойства поливинилхлорида / под ред. Е. Н. Зильберма-на. М., 1968. С. 331-334; Энциклопедия полимеров. М., 1974. Т. 2. С.590-594.

264. Патент RU 2264419 С1, МПК С0827/106, С08К30/00, 2005. 11. 20.

265. Патент, заявка №2010121489. Способ получения покрытия из краски на основе перхлорвиниловой и глифталевой смол / A.B. Номоев, В.Ц. Лыгденов, Ц. Н. Николаев; опубл. 24.06.2011.

266. Синергетика композитных материалов / под ред. В.И. Соломатова. Липецк, 1994. С. 94.

267. Бардаханов С. П., Говердовский В. Н., Лысенко В. И., Номоев А. В., Труфанов Д. Ю., Лыгденов В. Ц. Влияние нанопорошка таркосила на свойства эмалей // Лакокрасочные материалы и их применение. 2009. №7. С. 32

268. Патент №95311 U127. Устройство для термокомпрессионного формования изделий из полимерных композиционных материалов / А. Г. Пнев, А. В. Федоров, А. В. Номоев, В. Ц. Лыгденов. опубл.2706.2010.

269. Патент RU 2210579 С2, кл. С 08 L 27/06, 2003.

270. Патент RU №2230004 С1, МПК В64С27/46 от 10.06.2004.

271. Патент RU 2058250 С1, МПК В64С11/26, В64С27/46, B64F5/00 от 20.04.1996.

272. Композиционные материалы. Т. 7: Анализ и проектирование конструкций / под ред. К. Чамиса. М., 1978.

273. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технологии / под ред. А. А. Берлина. СПб., 2008. С. 517.

274. Патент, заявка №2010130390. Способ получения корундовой керамики / Номоев А. В., Буянтуев М. Д., Бардаханов С. П. опубл.1201.2011.

275. Camley R. Е., Stamps R. L. Magnetic Multilayers // J. Phys. Condens. Matter. 1993. 15. P. 3727.

276. Лернер И. M. Формирование наночастиц при воздействии на металлический проводник импульса тока большой мощности // Журнал структурной химии. 2004. Т. 45. С. 112-115.

277. Wu N.Q., Su L. Z., Yuan M. Y., Liu Y. Y., Wu J. M., Li Z. Z. Preparation$and microstructure of nano-sized Cu particles by mechanochemical reaction // Transactions of nonferrous metals society of China. 8 (4): 1998. P.610-612.

278. Патент RU № 2185931. CI МПК B22F9/02. Способ получения нано-порошков сложных соединений и смесевых составов и устройство для его реализации, опубл. 07.27. 2002.

279. Патент RU № 2254292С1 МПК С01ВЗЗ/18. Способ получения ультрадисперсной двуокиси кремния, опубл. 06.20. 2005.

280. Патент РФ №2067077, МПК7 С 01 В 33/18. Способ получения ультрадисперсной двуокиси кремния, устройство для его осуществления и ультрадисперсная двуокись кремния опубликован 27.09.1996, Бюллетень №27.

281. Розельфенд И. JL, Рубинштейн Ф. И., Жигалова К. А. Защита металлов от коррозии лакокрасочными покрытиями. М. : Химия, 1987. 224 с.