Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика

Определение сродства к электрону гетероциклических молекулярных полупроводников по автокорреляционным параметрам спектров оптического поглощения

Латыпов К.Ф., Доломатов М.Ю., Бахтизин Р.З.

Статья научная

Гетероциклические полициклические соединения, содержащие атомы кислорода и азота, являются перспективными материалами для молекулярной электроники. Обширная область применения таких соединений требует информацию об электронной структуре, в частности, энергии сродства к электрону, которое, наряду с потенциалами ионизации, определяет процессы транспорта электронов, дно и потолок запрещенной зоны, энергию квазиуровня Ферми и работу выхода. Для гетероциклических молекулярных полупроводников (ГМП), содержащих атомы азота и кислорода, установлена связь между сродством к электрону и интегральными автокорреляционными характеристиками оптического спектра в УФ и видимой области на основе представлений спектров поглощения как совокупности возбуждённых электронных состояний в сильно коррелированной электронной системе. Спектры поглощения молекул регистрировались в оптически прозрачных средах на спектрофотометре СФ-2000 с шагом 1 нм. Показано, что в рядах гетероциклических молекулярных сред с ростом интегральной автокорреляционной характеристики спектра сродство к электрону возрастает по квазилинейному закону. Особенностью электронной структуры гетероциклических соединений, содержащих атомы кислорода и азота, являются эффекты сильного обменного и кулоновского корреляционного взаимодействий электронов. Результаты подтверждены данными экспериментов по регистрации спектров оптического поглощения растворов ГМП в диапазоне 200-600 нм, а также квантово-химическими расчетами с применением методов Хартри-Фока. Полученные результаты обоснованы статистической обработкой данных методами наименьших квадратов и математической статистики. На основе установленных закономерностей разработан метод определения сродства к электрону ГМП. Разработан метод, который позволяет оценить сродство к электрону по спектрам оптического поглощения в УФ и видимой области.

Бесплатно

Определение упругих констант энергетических материалов на основе экспериментальных данных по механическому воздействию

Юрий Михайлович Ковалев, Максим Александрович Лебедев, Владимир Петрович Маташ, Евгений Валерьевич Помыкалов, Александр Павлович Яловец

Статья научная

Статья посвящена проблеме разработки математической модели для численного анализа возможных аварийных ситуаций при обращении с энергетическими материалами (ЭМ), связанными с их высокой чувствительностью к механическим и тепловым нагрузкам. При построении математической модели и проведении расчетов использовались динамические и термодинамические характеристики материала, полученные из эксперимента по механическому воздействию металлического ударника на ЭМ, что позволило применять для описания процесса деформирования ЭМ модель упругопластической гомогенной среды. В статье представлена постановка задачи, соответствующая экспериментам по воздействию ударника на ЭМ, и описана система дифференциальных уравнений механики сплошных сред (МСС) в переменных Лагранжа. Для моделирования пластических течений использовалась модель Прандтля–Рейса, а также уравнения состояния материала и граничные условия, учитывающие механическое и тепловое взаимодействие ударника с ЭМ. На основе экспериментальных данных по ударному воздействию металлического ударника на октогеносодержащий ЭМ проведено численное моделирование упругопластического течения ЭМ, позволившее определить упругие константы данного материала. Результаты расчетов по динамике проникновения ударника в ЭМ показали хорошее совпадение с экспериментальными данными, что подтверждает адекватность предложенной в работе математической модели.

Бесплатно

Оптимизация последовательности действий при совместном функционировании объектов или систем с учётом синергетических эффектов

Меньших Валерий Владимирович, Никитенко Виталий Алексеевич

Статья научная

Разрабатывается модель координации действий объектов или систем в условиях их совместного взаимодействия, приводящего к возникновению синергетических эффектов на основе общей автоматной модели данных объектов или систем. Описание общей автоматной модели осуществляется на основе агрегирования отдельных составляющих, представляющих собой отдельные объекты или системы, которым также соответствуют автоматные модели. Как частный пример рассматривается описание действий силовых подразделений, которые участвуют в ликвидации чрезвычайных обстоятельств. На основе общей автоматной модели и описания действий подразделений разработан численный метод оптимизации последовательности действий, в основе которого лежит схема ветвей и границ, корректность которой подтверждается тем, что при взаимодействии отдельных объектов или систем могут возникать альтернативные действия и, следовательно, полный перебор является не целесообразным.

Бесплатно

Оптимизация технологической карты допустимых системотехнических решений задачи видеоаналитики аквакультуры

Ронжин Андрей Леонидович, Ле Ван Нгиа, Шувалов Никита

Статья научная

Системно рассмотрена задача видеоаналитики гидробионтов в рыбоводных индустриальных комплексах. Предложена концептуальная модель задачи видеоаналитики, предложена соответствующая математическая формулировка задачи с поиском подмножества допустимых вариантов технологической карты, которая сводится к поиску вариантов, удовлетворяющих функциональным критериям. Окончательное решение о структуре и функциях программно-аппаратного обеспечения видеоаналитики принимается с учетом стоимостных затрат всего жизненного цикла оборудования. Подчеркивается важность автоматизации и интеллектуализации технологических процессов сельского хозяйства, наиболее актуальных современных задач, которым посвящены исследования передовых отечественных коллективов. Обсуждаются первичные данные для разработки и внедрения системы видеоаналитики при решении задачи подсчета рыбы, ее массы при пересадках, отгрузке, приеме в цех переработки, полученные в рамках сотрудничества с компанией «Остров», специализирующейся на выращивании форели и уделяющей серьезное внимание внедрению современных технологий автоматизации и искусственного интеллекта в технологические процессы индустриальной аквакультуры. Проведены натурные эксперименты и собраны корпуса изображений рыб в прозрачной узкой трубе, направляемой потоком воды, и на воздухе при движении на конвейере. Дальнейшие исследования будут направлены на разработку модельно-алгоритмического и программного обеспечения, необходимого для апробации предложенных математических моделей и оптимизации вариантов технологической карты функционирования системы видеоаналитики.

Бесплатно

Оптические свойства и ЭПР-поглощение химически дегидрофторированного поливинилиденфторида

Мавринская Н.А., Лесин Л.А., Баумгартен М., Байтингер Е.М., Мавринский А.В., Евсюков С.Е.

Статья научная

Представлены результаты исследования оптических и магнитных свойств пленок ПВДФ на начальных стадиях химического дегидрофторирования (ДГФ) и при их последующем хранении методами оптической (УФ-Вид-, рамановской, ИК-) и ЭПР-спектроскопии. В процессе ДГФ на поверхности полимера образуются обогащенные углеродом кластеры наноскопических размеров; их количество увеличивается при ДГФ более далеких от поверхности слоев пленки. Нанокластеры состоят из различных функциональных групп с доминированием структур полиенового типа. Вещество кластеров поглощает свет в УФ-Вид-области и содержит парамагнитные центры. Эффективная оптическая ширина запрещенной зоны вещества кластеров имеет порядок 1,5 эВ. Вещество кластеров нестабильно. Его модификация при старении происходит в основном за счет процессов окисления и сшивания цепочек. Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ и Германской службы академических обменов (DAAD), а также РФФИ (грант 07-02-96008).

Бесплатно

Особенности взаимодействия и фазообразования в системе TiO2 (анатаз) - Cr2O3

Белая Е.А., Викторов В.В.

Краткое сообщение

Рентгеновский и электронномикроскопический анализ применен для исследования взаимодействия и фазообразования в системе ТiO2 (анатаз) -Сr2O3. Показано, что Сr2Оэ существенно понижает температуру фазового перехода анатаза в рутил. Установлено, что твердый раствор Сг2O3 в ТiO2 образуется только при переходе анатазной модификации в рутильную.

Бесплатно

Особенности захвата комет галлеевского типа с почти параболических орбит

Бирюков Е.Е.

Статья научная

Исследуется происхождение комет галлеевского типа в результате захвата с почти параболических орбит. Рассмотрено два возможных механизма захвата. Первый механизм заключается в том, что в результате совместного влияния Галактики и Юпитера комете на почти параболической орбите необходимо совершить около 500 оборотов вокруг Солнца для захвата орбиты галлеевского типа. При втором механизме захвата в результате многократных тесных сближений кометы с планетами-гигантами происходит постепенное медленное подтягивание орбиты кометы к орбитам планет земной группы. Этот процесс протекает очень медленно и комете необходимо совершить около 12 500 оборотов вокруг Солнца прежде, чем она будет захвачена на орбиту, соответствующую галлеевской.

Бесплатно

Особенности нанодвойниковых структур в сплавах Гейслера Ni2Mn1,5In0,5 и Ni2Mn1,75In0,25

Ерагер Ксения Романовна, Байгутлин Данил Расулович, Соколовский Владимир Владимирович, Бучельников Василий Дмитриевич

Статья научная

Представлены результаты расчетов фазовой стабильности и структурных свойств двойниковых структур сплавов Гейслера Ni2Mn1,5In0,5 и Ni2Mn1,75In0,25. Рассмотрены структуры со случайным и периодичным расположением избыточных атомов Mn в подрешетке In. Показано, что композиции Ni2Mn1,5In0,5 и Ni2Mn1,75In0,25 с периодами модуляции 2-5 и 3-3 соответственно являются стабильными относительно всех двойниковых структур. Распределение избыточных атомов Mn не влияет на структурные характеристики рассматриваемых концентраций. Нанодвойниковые структуры сплавов Ni2Mn1,5In0,5 и Ni2Mn1,75In0,25 обладают схожими параметрами кристаллической решетки. С увеличением концентрации Mn наблюдается повышение стабильности исследуемых структур по отношению к распаду на составляющие стабильные компоненты.

Бесплатно

Особенности поведения поперечной деформации и коэффициента Пуассона изотропных реономных материалов при ползучести, описываемые линейной теорией вязкоупругости

Хохлов А.В.

Статья научная

Аналитически исследуются возможности линейного интегрального определяющего соотношения вязкоупругости Больцмана-Вольтерры для изотропных стабильных реономных материалов по описанию комплекса моделируемых реологических эффектов, связанных с возможными (наблюдаемыми в испытаниях материалов) типами поведения поперечной деформации и коэффициента Пуассона при одноосном нагружении. Рассматриваемое соотношение пренебрегает влиянием шаровой и девиаторной частей тензоров напряжений и деформаций друг на друга и влиянием их третьих инвариантов (параметров Лоде-Надаи) и содержит две произвольные материальные функции одного аргумента (функции объемной и сдвиговой ползучести). При минимальных (необходимых) ограничениях, наложенных на функции ползучести изучены выражения для коэффициента Пуассона при одноосном растяжении или сжатии постоянной нагрузкой через две функции ползучести и время. Доказаны критерии отрицательности, постоянства, возрастания, убывания и немонотонности коэффициента Пуассона (в зависимости от свойств функции объемной и сдвиговой ползучести) и точная универсальная двусторонняя оценка для диапазона его значений: для произвольных (возрастающих) функций ползучести величина коэффициента Пуассона в любой момент времени лежит в отрезке от минус единицы до одной второй. Все эти эффекты и доказанные общие утверждения проиллюстрированы на конкретных примерах моделей с классическими функциями ползучести и фрактальных моделей.

Бесплатно

Особенности разрушения пластины из хрупкого материала при взаимодействии с ударником

Сапожников Сергей Борисович, Кудрявцев Олег Александрович

Краткое сообщение

Рассмотрены аспекты повреждения пластин из хрупкого материала при высокоскоростном ударе. Численный анализ напряженного состояния пластины при ударе показал, что в зоне контакта возникают значительные растягивающие напряжения, определяющие возможность откола и образования радиальных трещин. На основании модели эквивалентной пробки построена аналитическая зависимость, позволяющая оценить скорость ударника после пробоя пластины из хрупкого материала.

Бесплатно

Особенности спектров диффузного отражения и температурной зависимости теплоемкости монооксида никеля в нанокристаллическом состоянии

Гладков В.Е., Березин В.М., Кучумов Е.А.

Статья научная

Проведен анализ результатов спектроскопии диффузионного отражения и дифференциального сканирующего калориметрического анализа образцов NiO в нанокристаллическом состоянии. Образцы получены прокаливанием продуктов термолиза NiCO3 в температурном интервале (380 °С t

Бесплатно

Особенности спектров электронной эмиссии продуктов радиационной карбонизации поливинилиденфторида

Вязовцев Andrey Viktorovich, Кравец Наталья Сергеевна, Чеботарев Сергей Сергеевич, Беспаль Ирина Ивановна, Кувшинов Алексей Михайлович, Евсюков Сергей Евгеньевич, Грибов Игорь Васильевич, Москвина Наталья Анатольевна, Кузнецов Вадим Львович, Песин Леонид Абрамович

Статья научная

Рассматриваются параметры формы спектров электронной эмиссии продуктов радиационной карбонизации поливинилиденфторида (ПВДФ), синтезированных воздействием AlKα фотонов и ионов аргона. Полученные данные свидетельствуют о существенном влиянии способа карбонизирующего воздействия на характер упорядочения атомов углерода в модифицированном наноразмерном слое поверхности полимера.

Бесплатно

Особенности строения многослоевых углеродных нанотрубок

Байтингер Евгений Михайлович, Векессер Наталья Александровна, Ковалев Игорь Николаевич, Бехтерев Александр Николаевич, Викторов Валерий Викторович

Статья научная

Методом рамановской спектроскопии исследованы образцы углеродных нанотрубок различной степени дефектности. Обнаружено влияние дефектности образцов на интенсивность спектральных линий дефектной зоны. Предложена методика, позволяющая оценить степень дефектности образцов на основании статистического анализа совокупности рамановских спектров в области волновых чисел 1000-4000 см -1.

Бесплатно

От редакционной коллегии

Ред. заметка

Бесплатно

Отпуск мартенсита в ходе быстрого нагрева

Мирзаев Джалал Аминулович, Мирзоев Александр Аминулаевич, Чирков Павел Владимирович

Краткое сообщение

В современной термической обработке получили широкое применение методы скоростного нагрева: пропускание электрического тока через деталь, обработка лазерным, электронным пучком или токами высокой частоты и др. Часто такой нагрев производят с целью новой аустенизации закаленной стали, преследуя цель - измельчить зерно аустенита перед окончательной закалкой. Однако в условиях медленного или, напротив, быстрого нагрева происходит специфическое явление структурной наследственности, заключающееся в том, что исходное зерно γ-фазы восстанавливается по величине и по форме [1]. Это явление, детально исследованное акад. В.Д. Садовским и его школой, возникает, по-видимому, в том случае, если исходный мартенсит или бейнит был нагрет выше А с1, не подвергаясь значительному отпуску в ходе нагрева. Очевидно, что степень отпуска зависит [2] от скорости нагрева V H. В данной работе проведено аналитическое исследование влияния V H на степень отпуска с использованием разных моделей двухфазного распада мартенсита.

Бесплатно

Оценка вероятности образования долгоживущего димера меди в двухчастичном столкновении на основе молекулярно-динамического моделирования

Санников Г.П., Коренченко А.Е.

Статья научная

Знание механизмов зарождения, роста и дальнейшего развития наночастиц важно для оптимизации методов их производства. Большинство методов производства наночастиц подразумевает самосборку из жидкой или газообразной фазы. Начальный этап гомогенной нуклеации из атомарного пара в значительной степени определяет конечное распределение частиц по размерам, что обусловливает актуальность его исследования. В данной работе проведен статистический анализ результатов молекулярно-динамического моделирования нуклеации паров металла (Cu) в атмосфере инертного газа (Ar). Рассмотрены особенности начальной стадии нуклеации с целью оценки вероятности роста двухатомных молекул (Cu2) в пересыщенной неравновесной среде. Показано, что в результате столкновения двух атомов металла может образоваться неустойчивый димер, время существования которого сравнимо со временем между соударениями атомов металла. По результатам статистического анализа оценена дифференциальная вероятность образования долгоживущего неустойчивого димера в двухчастичных взаимодействиях в зависимости от значения энергии сталкивающихся частиц в системе их центра масс. Интегрирование дифференциальной вероятности по всем энергиям с учетом теоретического распределения атомов меди по энергии при заданной температуре позволило получить интегральную оценку вероятности образования долгоживущего димера в столкновении Cu-Cu. Обнаружилось, что при увеличении температуры в диапазоне 300-1500 К вероятность образования уменьшается от 0,86 % до 0,16 %.

Бесплатно

Оценка динамических свойств тележки трамвайного вагона для решения задачи виброизоляции

Романов Вячеслав Александрович, Тараненко Павел Александрович, Шахринов Владимир Николаевич

Статья научная

Методом конечных элементов выполнена оценка влияния жесткости элементов каркаса тележки трамвайного вагона на ее собственные частоты и формы. Продемонстрирована возможность оценки частотного диапазона, в котором элементы каркаса тележки можно считать абсолютно жесткими.

Бесплатно

Оценка ковариационной матрицы для временных рядов различных частотностей

Панов Е.В.

Статья научная

Предложено обобщение оценки Ньюи и Веста асимптотической ковариационной матрицы на случай временных рядов различной частотности и/или с пропусками. Как и оценка Ньюи-Веста, предложенная оценка является одновременно и состоятельной, и положительно полуопределенной при достаточно общих предположениях о свойствах исходных временных рядов.

Бесплатно

Оценка механических свойств нанотрубок по данным квантовохимических расчетов

Бескачко В.П., Сапожникова Т.С., Вяткин Г.П.

Краткое сообщение

Механические свойства углеродных нанотрубок оценены с помощью квантовохимических расчетов из первых принципов и полуэмпирических. Рассмотрено влияние дефектов типа 5-7-7-5 на структуру и свойства нанотрубок. Дана сравнительная оценка вычислительной эффективности первопринципных и полуэмпирических методов для расчета углеродных наноструктур с числом частиц ~102.

Бесплатно

Оценка области однозначной проекции поверхности отрицательной кривизны

Азов Дмитрий Георгиевич

Статья научная

Рассматривается поверхность с отрицательной гауссовой кривизной, которая однозначно проектируется на круг. Получены достаточные условия, при которых существует оценка для радиуса круга.

Бесплатно