Сбор новостей

Проконтролировано формирование пленок высших силицидов марганца с разной крутизной «лестниц»

3 недели 5[2] дней ago
 Российские ученые решили проблему контролируемого синтеза тонких пленок полупроводниковых высших силицидов марганца и предложили новый подход получения этих материалов. Эти вещества могут применяться в термоэлектрических преобразователях и других приборах. Результаты работы сотрудников Института физики имени Л.В. Киренского СО РАН и их коллег из Сибирского федерального университета были опубликованы в Journal of Materials Science.

Высшие силициды марганца MnSi~1,75 — это целое семейство соединений марганца и кремния с весьма экзотической кристаллической структурой, которая получила навание «лестница в трубе». Марганец формирует «трубу», а кремний — винтовые «лестницы». Члены такого семейства отличаются друг от друга лишь тем, насколько круто закручивается спираль кремниевой «лестницы». У самого известного члена этой «семьи» Mn4Si7 она закручена в наименьшей степени, у других одиннадцати, о которых сейчас известно ученым, «лестница» становится круче. Однако пока непонятно, насколько крута может быть «лестница» в такой структуре, есть ли способ целенаправленно синтезировать ту или иную структуру из такой большой семьи и каковы их физические свойства.

До сих пор ученые не знают, как можно контролируемо получать разные фазы высших силицидов марганца на кремниевых подложках, которые используются для термоэлектрических и фотовольтаических преобразователей, приборов оптоэлектроники и спинтроники. Обычно, когда ученые помещают материалы для получения силицидов марганца на подложку, происходит диффузия атомов кремния из подложки. Это ощутимо меняет результат, потому что количество кремния в известных фазах высших силицидов марганца меняется в очень маленьких пределах. Как раз из-за этой диффузии не выйдет положить на подложку кремния точное количество марганца и кремния, а потом нагревать и дожидаться образования нужной фазы. Дело в том, что из-за мигрирующих атомов кремния результат сильно изменится: атомы из подложки меняют содержание кремния в пленке неконтролируемым образом. В ходе данного исследования ученые хотели понять, как можно решить эту проблему.

Для целенаправленного синтеза были выбраны две фазы высших силицида марганца: Mn4Si7, с наименее закрученной кремниевой «лестницей», и Mn17Si30, с наибольшей крутизной «лестницы». Первая фаза, как и большинство хорошо изученных высших силицидов марганца, имеет дырочный тип проводимости. При нагревании вещества ковалентные связи в нем распадаются, и появляются свободные электроны, которые перемещаются с одного места на другое. На месте «вырвавшихся» электронов будут дырки, которые перемещаются в направлении, противоположном движению электронов. В таком типе проводимости ток создается дырками, причем течет он в том же направлении, в котором перемещаются дырки. У второй же фазы тип проводимости электронный. У такого типа носителем заряда будут свободные электроны.

«В этой работе мы использовали оригинальный подход для синтеза образцов. Мы предположили, что если образование высших силицидов марганца из аморфной смеси марганца и кремния происходит неконтролируемо, то их образование из смеси фаз других силицидов марганца, с более высоким содержанием марганца, для разных фаз марганца будет протекать по-разному. То есть неважно, какие составляющие находятся на кремниевой подложке с самого начала, последней фазой всегда будет кто-нибудь из семейства высших силицидов марганца. Проведя некоторые несложные термодинамические расчеты, мы выяснили, что должно находиться на подложке, чтобы в конечном итоге у нас сформировались фазы Mn4Si7 и Mn17Si30», — рассказал один из авторов статьи Иван Тарасов, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории физики магнитных явлений Института физики имени Л.В. Киренского СО РАН.

Схема процесса синтеза для образцов Mn17Si30 слева и Mn4Si7 справа, Иван Тарасов/СФУ

Ученые решили реализовать их идею и в результате действительно получили такие структуры, после чего изучили их физические свойства. Электронный тип проводимости у Mn17Si30 не подтвердился. Причиной этому, как было показано на основании теоретических расчетов, может быть существование кремниевых вакансий, то есть отсутствие атомов в тех местах, где они должны находиться в кристаллической структуре Mn17Si30. При этом ученые зарегистрировали наиболее высокие показатели подвижности электронов среди пленок высших силицидов марганца.

«В ходе исследования свойств новой фазы силицида марганца мы получили довольно интересные результаты. Однако самое важное — это то, что оправдал ожидание метод, который мы разработали для синтеза таких пленок. В дальнейшем мы будем его совершенствовать и планируем применять для получения различных силицидов, которые будут обладать свойствами, необходимыми для работы в реальных термоэлектрических и фотвольтаических устройствах», — заключил один из авторов статьи Антон Тарасов, кандидат физико-математических наук, старший преподаватель базовой кафедры физики твердого тела и нанотехнологий Института инженерной физики и радиоэлектроники Сибирского федерального университета.

Работа проходила в сотрудничестве с учеными из Института физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН, Института химии и химической технологии СО РАН, Уральского федерального университета и из Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М.Ф. Решетнева. Работа проводилась в рамках проекта Российского научного фонда.

Дата публикации: 22 мая 2018 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

Химики синтезировали управляемый молекулярный тормоз

3 недели 6[2] дней ago
 Российские химики из Института физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАН создали молекулярную машину, две части которой могут свободно вращаться относительно друг друга, а при изменении кислотности среды это вращение тормозится. Это происходит из-за образования связей между частями ансамбля, причем их образование и разрыв контролируемы и обратимы. Контроль и управление движением таких машин могут быть использованы при разработке оптоэлектронных материалов, работающих по принципу преобразования энергии движения в оптический сигнал. Исследование опубликовано в New Journal of Chemistry и поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ) в рамках Президентской программы исследовательских проектов, полученным молодым химиком Иваном Мешковым. Работа является частью исследований, проводимых совместно с лабораторией профессором М. В. Хоссейни (университет Страсбурга, Франция).

Молекулярные машины — это молекулярные системы, составные части которых совершают управляемое механическое движение, при этом этими частями могут выступать как отдельные молекулы, так и какие-либо их части. За разработку и создание первых искусственных молекулярных машин была присуждена Нобелевская премия по химии 2016 года. Многочисленные молекулярные машины встречаются и в живой природе, в частности несколько белков в основании жгутика некоторых бактерий похожи на электродвигатель. Именно благодаря таким белкам жгутик приходит в движение, позволяя клетке перемещаться в среде.

В новой работе ученые исследуют молекулярные машины на основе порфиринов — макроциклических молекул, образованных четырьмя пиррольными циклами. Такие молекулы широко распространены в живой природе: они входят в состав хлорофилла, гемоглобина, витамина B12 и многих ферментов. Использованная в этой работе молекула представляет собой димер, то есть состоит из двух частей — порфириновых колец. Они соединены диацетиленовым мостиком, что позволяет двум половинам молекулы свободно вращаться вокруг его оси. Введение в систему специальных «молекул-блокировщиков» затормаживает это вращение. Варьируя кислотность среды, химикам удалось добиться контроля над этим процессом: в основной среде движению ничего не мешает, а в кислотной вращение останавливается.

«Почему интересно управлять такой молекулярной машиной именно изменением кислотности среды? — комментирует одна из авторов работы Юлия Горбунова. — Во-первых, это принцип живой природы, так как в природе никто не добавляет новые вещества, идет регулируемый кислотно-основной баланс. Обратимое образование водородных связей может запускать тот или иной процесс в организме, поэтому возможность создания молекулярных машин и переключателей на основе водородных связей очень привлекательна».

Порфирины ярко окрашены, поэтому любые происходящие с ними изменения удобно контролировать методами электронной спектроскопии поглощения. В данном случае этот подход чувствителен к ориентации порфириновых макроколец в ансамбле, что позволяет выяснить их взаимное расположение, то есть узнать, находится молекула в заторможенном состоянии или нет.

«Изменение оптических свойств — это основа создания умных материалов с настраиваемыми свойствами, — продолжает Горбунова. — Меняя кислотность среды, можно настраивать оптические свойства или, например, заставить соединение флуоресцировать (светиться) или тушить флуоресценцию».

Молекулярные машины как область исследований появились около 30 лет назад и пока не достигли уровня широкомасштабных применений, но первые попытки уже делаются.

«То, что сделано на порфиринах, — это демонстрация принципов дизайна и управления подобными системами, — подытоживает Горбунова. — Так как отклик у нас оптический, то это, безусловно, может быть использовано при разработке материалов. Изменение оптических свойств важно для целого ряда применений, например, разработки материалов для новых оптоэлектронных устройств».

Дата публикации: 22 мая 2018 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

РАН: интересные проекты привлекут в Крым зарубежных ученых, несмотря на санкции

3 недели 6[2] дней ago

Президент Российской академии наук Александр Сергеев уверен, что привлечь зарубежных ученых на полуостров может, в частности, новый проект "Ворота Крыма", который предполагается реализовать в Керчи

Александр Хлунов посетил заседание Генеральной ассамблеи APPEC в МГУ

4 недели ago
 17 мая 2018 г. Александр Хлунов посетил Музей землеведения МГУ имени М.В. Ломоносова и принял участие в заседании Генеральной ассамблеи Астрофизического европейского консорциума (Astroparticle Physics European Consortium, APPEC). 

APPEC — европейская международная организация, координирующая исследования на стыке физики элементарных частиц и астрофизики и объединяющая 14 европейских стран. Основная задача консорциума — координация европейских проектов в области астрофизики частиц, в первую очередь проектов большого масштаба, требующих финансового участия нескольких государств. Участники ассамблеи обсудили дорожную карту международных исследований в области астрофизики частиц и стратегические планы по решению актуальных научных проблем, требующих совместного создания крупной исследовательской инфраструктуры.

В заседании приняли участие наблюдатели из международных организаций (ЦЕРН, Европейская южная обсерватория, ОИЯИ), ученые физического факультета, НИИЯФ и ГАИШ МГУ, а также коллеги из Российской академии наук.

В рамках мероприятия состоялась также встреча участников и организаторов события с ректором Московского университета, академиком Виктором Садовничим

 

Дата публикации: 21 мая 2018 метки:  Новости Фонда
maria

Министр сельского хозяйства РК: В Никитском ботаническом саду размещен научно-технологический комплекс, не имеющий аналогов в России

1 месяц ago
 

В Никитском ботаническом саду размещен научно-технологический комплекс, не имеющий аналогов в России. Об этом сообщил министр сельского хозяйства Республики Крым Андрей Рюмшин во время рабочей поездки на ФГБУ «Никитский ботанический сад - Национальный научный центр РАН». В этом году в учреждении начнет действовать   автоматизированная теплица, в которой будут исследоваться и проводиться вирусологические и биоинженерные эксперименты.

«На базе Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Ордена Трудового Красного Знамени Никитский ботанический сад – Национальный научный центр РАН» в рамках комплексной программы развития научных учреждений и полученного гранта Российского научного фонда создан Научно-технологический комплекс «Биотрон» и «Геномика», который не имеет аналогов в пределах Российской Федерации. Учеными Никитского ботанического сада проведена огромная работа. Это – колоссальный труд. В 2018 году планируется сдача и запуск в работу современной лаборатории «Фитотрон». Это – автоматизированная теплица, занимающая территорию около 300 м2, в которой будут исследоваться адаптационные свойства полученных биотехнологическим путём растений в процессе их акклиматизации, проводиться вирусологические и биоинженерные эксперименты», - рассказал Андрей Рюмшин. 

Директор ФГБУН" Никитский Ботанический сад" Юрий Плугатарь и заведующая отделом биологии развития растений, биотехнологии и биобезопасности Ирина Митрофанова рассказали об основных направлениях и разработках исследований учреждения. Новый современный научный комплекс расположился на территории более 300 м2. Разделен комплекс на чистую и стерильную зоны, капсулы и фитокапсулы. Здесь постоянно поддерживается необходимый для проведения исследований микроклимат. Из одной зоны в другую можно попасть, только пройдя через специальный тамбур.

По информации Ирины Митрофановой, все манипуляции над плодовыми, эфиромасличными, декоративными растениями и редкими эндемиками флоры Крыма осуществляются в зоне комплекса с избыточным давлением и оснащенной специальными хепафильтрами. В каждой зоне меняется спецодежда. В операционной находятся современные ламинарные боксы, в которых изолируются растения, размножаются виды, сорта и формы растений, осуществляются биоинженерные исследования, проводится селекция на устойчивость к природным стрессам. Отдельное помещение предназначено для Генобанка ценных видов и сортов растений. Здесь они замедляют свой рост и развитие, не теряя жизнеспособности. В трех больших помещениях, фитокапсулах, одновременно может культивироваться 200 тысяч растительных объектов.

«Здесь созданы все условия для проведения фундаментальных и прикладных научных исследований – своего рода биофабрика растений. Лаборатория биотехнологии и вирусологии растений проводит фундаментальные и прикладные научные исследования», -  отметил глава ведомства.

Дата публикации: 18 мая 2018 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

На Большом солнечном вакуумном телескопе в Листвянке устанавливают систему адаптивной оптики

1 месяц ago
 На Большом солнечном вакуумном телескопе (БСВТ) Байкальской астрофизической обсерватории в Листвянке продолжается модернизация. Совместно с сотрудниками Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН (Томск) на телескопе устанавливают систему адаптивной оптики. Наблюдения на БСВТ ученые планируют начать в июне, когда система будет полностью установлена и отлажена.

- Адаптивная оптика необходима для корректировки искажений света Солнца, которые вызывает атмосфера, - рассказал заместитель директора Института солнечно-земной физики по науке Михаил Демидов. – Для солнечных телескопов очень важно, чтобы изображение было стабильным, чтоб хорошо были видны мельчайшие детали. Система адаптивной оптики как раз и нужна для того, чтобы добиться максимального качества изображения.

Оснащение БСВТ системой адаптивной оптики проводится в рамках гранта, полученного от Российского научного фонда. Оборудование изготовлено по индивидуальному заказу для Байкальской астрофизической обсерватории, оно устанавливается и отлаживается в несколько этапов:

- Система адаптивной оптики – это уникальные деформируемые зеркала, меняющие форму, в настоящее время они дорабатываются после испытаний на телескопе. Томские коллеги провели уже несколько серий таких испытаний адаптивной оптики, работы близятся к завершению.

Справка:

Большой солнечный вакуумный телескоп на сегодня один из крупнейших в Евразии и единственный в России вакуумный телескоп. Диаметр зеркала телескопа – один метр. Кроме БСВТ в Байкальской астрофизической обсерватории имеется серия хромосферных телескопов, которые предназначены для регистрации солнечных вспышек и наблюдения крупномасштабной структуры солнечной активности.

Байкальская астрофизическая обсерватория находится в поселке Листвянка, входит в состав Института солнечно-земной физики СО РАН. Благодаря стабилизирующему влиянию на воздушную среду большой акватории озера и локального микроклимата, обсерватория отличается прекрасными астроклиматическими характеристиками. Специализация БАО – это наблюдение за Солнцем и изучение солнечной активности.

Дата публикации: 18 мая 2018 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

Восстановлена работа ИАС РНФ

1 месяц ago
 Усилиями технической службы РНФ неполадки в работе ИАС устранены. В настоящее время система работает в штатном режиме.

Фонд продлевает сроки сдачи отчетов по молодежным конкурсам Президентской программы исследовательских проектов до 23 мая 2018 г. (включительно).

Печатные версии отчетов необходимо доставить в указанный срок в рабочие часы (с 9 до 18 ч.) по адресу: ул. Солянка, д.14 стр.3, Российский научный фонд.

Дата публикации: 18 мая 2018 метки:  Новости Фонда
maria