Кристаллография

Представлены результаты экспериментального исследования на источнике “КИСИ-Курчатов” новой схемы фазово-контрастной визуализации микрообъектов с использованием нанофокусирующей составной преломляющей линзы. Продемонстрирована визуализация с субмикронным пространственным разрешением френелевской зонной пластинки с шириной крайних зон менее 0.5 мкм. Установлено, что основной вклад в инструментальную функцию, ухудшающую пространственное разрешение, в проведенных экспериментах вносят вибрации элементов оптической схемы. Показана возможность использования предложенной схемы для оценки поперечного размера пучка в фокусе составной преломляющей линзы с учетом инструментальной функции.

Методами просвечивающей электронной микроскопии, энергодисперсионного рентгеновского микроанализа и электронной дифракции исследованы разрушенные в процессе усталостных испытаний образцы, изготовленные из сплава ЭП741НП. Подробно исследован композиционный и фазовый состав дефектов, обнаруженных на границах усталостных трещин. Показано, что такие дефекты имеют морфологию преимущественно вытянутых плоских “ковров”, содержащих NiO, СTi_xNb_1–x, аморфный AlO_х, HfO₂, α-Al₂O₃, β-Al₂O₃, Al₂MgO₄, Co₇Mo₆, Co₃O₄, S₄Ti₃, NbO₂, TiO₂, а также аморфные области, содержащие C, O, Ca, S, Na и Cl. Сделаны предположения об источнике и моменте формирования исследованных дефектов.

Методом рентгеноструктурного анализа при 293 и 85 К изучены кристаллы α-Na_0.4R_0.6F_2.2 (R = Ho–Lu, Y). Для моделирования их дефектной структуры применена унифицированная кластерная модель наноструктурированных кристаллов со структурой типа флюорита, основанная на полиморфизме соединения KR₃F₁₀ (R = Er, Yb). Матричная составляющая α-Na_0.4R_0.6F_2.2 содержит Na⁺ и R³⁺ в отношении 1 : 1. Часть анионов матрицы смещена из позиции 8с в позицию 32f (пр. гр. Fm3m). Избыток R³⁺ образует с Na⁺ октаэдро-кубические кластеры с ядрами в форме кубооктаэдров {F₁₂}, образованных межузельными анионами в позиции 48i. Кластерная составляющая α-Na_0.4R_0.6F_2.2 образована октаэдро-кубическими кластерами i-типа. Метод дифракции электронов показал, что кластеры имеют форму пластинок толщиной ~5 нм со сверхструктурным упорядочением. Предложена их модель на основе структуры K_0.265Gd_0.735F_2.47. Впервые методом дифракции электронов получено экспериментальное подтверждение принадлежности α-Na_0.5–xR_0.5+xF_2+2x к наноструктурированным кристаллам. При понижении температуры от 293 до 85 К тип кластерной составляющей дефектной структуры α-Na_0.4R_0.6F_2.2 с R = Ho–Lu, Y не меняется. При 293 К граница смены типа дефектной структуры в ряду α-Na_0.5–xR_0.5+xF_2+2x расположена между R = Dy (Z = 66) и Ho (Z = 67). При понижении температуры от 293 до 85 К положение границы не изменяется.

Проведены сравнительные исследования характеристик высокомолекулярного органического вещества (хлопковый пух), подвергшегося пиролитической карбонизации в условиях высокоинтенсивного микроволнового излучения в различных газовых средах (N₂, CO₂, Ar). Использованные методы: определение адсорбционной активности по индикатору метиленовому синему, рентгенофлуоресцентный анализ, просвечивающая электронная микроскопия с микроанализом, рентгенофазовый анализ. Изготовлены электроды из углеродных материалов, полученных методом микроволновой карбонизации с использованием различных газов, и собраны симметричные ячейки по двухэлектродной схеме. Исследованы их электрохимические свойства с использованием методов циклической вольтамперометрии и гальваностатического заряд-разряда. Установлено, что наилучшими характеристиками обладают материалы, полученные с использованием газовой среды CO₂.

Спиральные частицы представляют интерес из-за схожести с реальными наноструктурами, образующимися в процессах самоорганизации биополимеров (например каррагинанов, ДНК и пр.). С другой стороны, определение структурных параметров таких частиц по данным малоуглового рассеяния затруднено из-за плохой обусловленности обратной задачи. Это показывает практика применения известных программ моделирования шариковыми структурами. Рассмотрены модификация алгоритма поиска в ограниченной области пространства и поведение решений в зависимости от величин параметров целевой функции, отвечающих за связность структуры, типа взвешивания кривой интенсивности рассеяния, ширины углового диапазона данных. Для статистической оценки устойчивости решений применен режим последовательного поиска модели при варьировании величин вкладов штрафных членов. Определены эмпирические зависимости оптимальных значений параметров поиска в зависимости от параметров кривой распределения парных расстояний.

При помощи методов иммуноинформатики и молекулярной динамики рассчитана субъединичная вакцина против вируса африканской чумы свиней (АЧС). Смоделирована трехмерная структура выбранного иммуногенного белка вируса АЧС – CD2v, предсказана его топология относительно мембраны. Предсказаны B- и Т-клеточные эпитопы для надмембранной части CD2v, проведена оценка их иммуногенности, аллергенности и токсичности. Для разработки субъединичной вакцины выделен наименее вариабельный участок на основе анализа консервативности предсказанных эпитопов. Для выбранного надмембранного участка методами молекулярной динамики проведены расчеты его стабильности в водно-солевом растворе и показана его структурная стабильность. Методом иммуномоделирования показано, что разработанная вакцина-кандидат способна вызывать стойкий иммунный ответ и не приводит к цитокиновому шторму.

В интервале температур 20–110°C изучено влияние электрического смещающего поля E₌ (0–10 кВ/см) на диэлектрические свойства сополимера VDF₆₀/Tr₄₀. Обнаружено, что диэлектрическая нелинейность De, отрицательная в полярной фазе, становится положительной выше температуры Кюри (T_C). Повышение T_C под действием поля E₌ не является равномерным. При E₌ < E_c (E_c – пороговое поле) температура Кюри практически не зависит от E₌. При E₌ > E_c наблюдается ее повышение. Наличие порогового поля свидетельствует о наличии источников случайных электрических полей в исследуемом материале. Предполагается, что именно они ответственны за размытие сегнетоэлектрического фазового перехода.

Представлены результаты исследования фотолюминесцентных и рентгенолюминесцентных свойств кристаллического элемента п-терфенила, изготовленного из монокристалла, выращенного из расплава по методу Бриджмена. Получены и проанализированы спектры пропускания, фото- и рентгенолюминесценции кристалла. Для монокристала п-терфенила исследованы кинетики распада фото- и рентгенолюминесценции и определен абсолютный световыход рентгенолюминесценции.

Теоретически исследуются ТЕ- и ТМ-поляризованные поверхностные плазмон-поляритоны в пленке металла, находящейся между периодической сверхрешеткой и однородным диэлектриком или между двумя периодическими сверхрешетками. Получены дисперсионные уравнения в виде условия равенства нулю определителя действительной симметричной матрицы, составленной из поверхностных импедансов сред и импеданса пленки. Установлен ряд общих свойств импедансов и собственных значений матриц, входящих в дисперсионные уравнения.

Низкоразмерные структуры висмута получены на подложках Si(110) методом термического испарения в атмосфере аргона при времени осаждения 10–20 с. Размеры и плотность распределения нано- и микрокристаллов Bi определены с помощью компьютерной обработки электронных микрофотографий. Плотность нанокристаллов в 85–260 раз превышала плотность микрокристаллов. Увеличение времени осаждения Bi до 20 с способствовало снижению плотности нанокристаллов более чем в 2 раза при увеличении их размеров. С помощью рентгеноструктурного анализа выявлены оксидные слои на поверхности наноструктур Bi и подложках Si. Установлены уменьшение размеров нанокристаллов Bi и увеличение их плотности на подложках Si в сравнении с таковыми на подложках стеклоуглерода.

Представлены исследования кристаллизации и абсорбционно-флуоресцентных свойств линейных сопряженных молекул на основе 2,1,3-бензотиадиазола: 4,7-бис(2,5-диметил-[1,1'-бифенил]-4-ил)бензотиадиазол (Ph-Xy-BTD) и 4,7-бис(4'-гексил-2,5-диметил-[1,1'-бифенил]-4-ил)бензотиадиазол (Hex-Ph-Xy-BTD). Описан синтез нового производного Hex-Ph-Xy-BTD. Установлено, что наличие концевых н-гексильных заместителей в Hex-Ph-Xy-BTD приводит к снижению температуры плавления, увеличению растворимости и оказывает положительное воздействие на кристаллизацию в сравнении с Ph-Xy-BTD. Из раствора гексана выращены монокристаллы Hex-Ph-Xy-BTD и методом монокристальной рентгеновской дифракции расшифрована их структура в моноклинной системе (пр. гр. P2₁/c, Z = 4). Для растворов в тетрагидрофуране и кристаллов Ph-Xy-BTD и Hex-Ph-Xy-BTD получены и проанализированы спектры поглощения и флуоресценции, исследованы квантовый выход и время жизни флуоресценции.

Рассматриваются элементный состав и технология изготовления зеркал так называемого сарматского типа. Исследуемые зеркала являются случайными находками, происходящими с территории Керченского полуострова. Все три объекта относятся к зеркалам-подвескам с радиально-лучевым орнаментом, появившимся на рубеже I–II вв. н.э. и бытующим до начала III в. н.э. По результатам рентгенофлуоресцентного анализа состава сплава установлено, что зеркала выполнены из материала с одинаковыми качественными характеристиками – сплава меди, олова и свинца. Методом рентгеновской томографии уточнены детали рельефного орнамента, слабо выраженного на изделиях вследствие коррозионных процессов.

На основании проведенных комплексных исследований фрагментов античной краснолаковой керамики (terra sigillata) понтийской, боспорской и восточных групп выявлены характерные технологические особенности изготовления лакового слоя и керамической основы. Наиболее высокое качество имели образцы восточной сигиллаты. Малый размер пор и включений говорит об использовании мелкодисперсной глины, при этом выявлено применение двух типов глины – железистой и более тугоплавкой известковой. Специальная и, видимо, тщательная подготовка глиняной суспензии (шликера) для изготовления лакового слоя состояла в добавлении калийсодержащего препарата, предположительно, калиевого поташа для лучшего остекловывания слоя, а также железосодержащего пигмента, вероятно, охры. Температура обжига для данной группы образцов составляла ~1000°C. Изделия понтийской сигиллаты отличались от восточной меньшим содержанием калиевого поташа и отсутствием в лаковом слое специально добавленного пигмента. Температура обжига была ниже – 850–900°C. Для боспорских изделий характерна заметно менее качественная подготовка и глиняного сырья как основы, и лакового слоя, а также наименьшая температура обжига по сравнению с другими группами (500–900°C).